4月16日，在由上海有色网信息科技股份有限公司（SMM）、上海有色网金属交易中心、山东爱思信息科技有限公司主办，中亿丰金益(苏州)科技有限公司、乐至县乾润招商服务有限公司协办的 AICE 2025 SMM(第二十届)铝业大会暨铝产业博览会——铝熔铸技术论坛 上，中铝集团首席专家、先进铝合金协同创新联盟秘书长王国军对数据驱动引领铝合金大规格铝合金材料开发。 基于数值模拟的2024大扁锭工艺优化 （一）背景 ►2024合金在航空航天的应用：高强韧2xxx铝合金具有比重小、强度高、断裂韧性好及耐蚀等优点，广泛应用于航空航天领域。其中第一代AA2024铝合金由于其优异的损伤容限和在时效条件下的高抗疲劳裂纹扩展能力，仍然是一种商用飞机运输机重要的材料，主要用于机身、机翼的轻质部件。 ► 变形铝合金第一道工序是直冷半连续铸造（Direct-Chilling casting） ► 随着我国航空航天大型结构件的尺寸增大，铝合金铸锭也朝着超厚超宽的方向发展。 ► 由于2024铝合金凝固区间大，且开裂倾向性高，铸锭尺寸的增加会导致铸锭出现更严重的开裂现象。 （二）模型建立 ► （1）基本假设：在保证模型计算精度的前提下，兼顾计算效率，本模型的主要假设如下： ► 本模型忽略铸造过程中液面细微波动对DC铸造凝固过程的影响，将结晶器液面简化为壁面。 ► 忽略结晶器液面辐射传热。 ► 忽略溶质偏析对铝合金熔体固相线和液相线的影响，固相线和液相线取定值。 ► 简化一冷和二冷区的传热过程，用综合换热系数描述铸坯表面的传热。 ► 不考虑铸锭变形对熔体流动的直接影响 ►（2）控制方程： 其还对（3）材料模型（采用JMatPro-14.3软件计算获得，凝固模型采用Scheil非平衡凝固模型）和（4）边界条件进行了阐述。 （二）模型建立： 通过中铝数字化模型参数化建模，实现一键式数值模拟计算，大幅减少了建模时间，提高工作效率 （三）开裂原因分析 应力方向与裂纹方向关系：沿着最大主应力方向开裂。开裂最主要原因：铸造过程热应力过大。优化方向：降低热应力。 铸造速度的影响 从不同铸造速度下温度场分布可以看出：由于在结晶器下沿施加了刮水器，铸锭表面会出现温度回升现象，随着铸造速度的增加，铸锭表面的温度回升越高，铸造速度的增加呈线性增加趋势。 从不同铸造速度下应力场分布可以看到：随着铸造速度的增加，铸锭应力呈下降的趋势增加铸造速度能降低铸锭内部的开裂倾向。铸锭规格越大，铸锭应力随铸造速度变化越缓慢。 刮水器位置的影响 随着刮水器位置的下降，铸锭的表面温度呈降低的趋势。不施加刮水器时，铸锭的温度显著降低。铸锭的液穴深度随着刮水器位置的下降逐步减小。 铸锭应力最大位置为底部靠近小面的位置，热应力值约为250MPa，随着刮水器位置下移，铸锭内部第一主应力应力值显著增大，但是位置不变，刮水器下移将大幅增加铸锭的开裂倾向。 ►随着铸造速度的提升，液穴深度增加，铸锭应力降低。 ► 随着刮水器位置的提升，液穴深度增加，第一主力大幅降低。 ► 在其他条件一致的情况下，主应力与液穴深度呈负线性关系，但是刮水器的影响对铸锭的影响更大，而铸造速度对液穴深度的影响更大。 ► 同时提升铸造速度和提升刮水位置能有效的降低铸锭应力，从而降低铸锭开裂的风险，但是会导致液穴深度过大，降低铸锭冷却速率，导致出现疏松、晶粒粗大及偏析严重等现象。根据液穴深度和铸锭应力的规律，可以通过提升刮水器位置来降低铸锭应力，同时降低铸造速度降低液穴深度，在保证铸锭成型的同时，提高铸锭冶金质量。 小结： •建立了大规格扁锭铸造过程的热流力耦合模型，分析了热应力分布规律，对超大规格2024铝合金扁铸锭的开裂原因展开了分析，铸锭开裂与第一主应力密切相关，并于现场开裂情况； • 获得了超大规格2024合金铸造速度和刮水器位置对液穴深度及铸锭应力的定量关系，评判了铸造速度对液穴和应力的效果； • 提出了降低铸造速度同时提升刮水器高度的大规格铸锭成型控制的策略，在不显著增加液穴深度的同时，大幅降低了铸锭的热应力，成功制备了超大规格2024扁锭。 基于机器学习的铸造过程温度场快速预测 （一）背景 ►数字化转型是企业未来的发展趋势，数字化研发最终目标是对铝合金加工过程实时感知，并做出实时决策。 ► 数值模拟软件长期被国外软件垄断，存在不可控风险。且数值模拟一定程度上也是黑匣子。输入参数：铸造速度、浇铸温度、冷却水量、刮水器位置，即可获得铸造过程稳态温度场流场。 ► 铸造数值模拟建模过程复杂（几何模型+网格划分+材料模型+边界条件+求解设置+计算+结果分析），且需要花费一定时间，计算一个大规格扁锭铸造过程数值模拟瞬态过程需要1~3天，只能用于前期工艺优化，难以满足现场实时指导的需求。 ► 铝合金铸造是铝加工过程中最重要的工艺，铸锭的质量决定了后续产品的性能及其稳定性。铸锭内部温度场、液穴形貌是熔铸过程的控制及工艺调节的重要参考，无法通过实验方法获得。 （二）高通量计算 通过fluent参数化编程实现了自动建模、提交运算及结果处理，并通过Python二次开发实现了高通量计算。 （二）机器学习 对以获得的工艺参数-液穴形貌参数进行了机器学习，实现了液穴形貌的预测。 （三）液穴形貌快速预测APP 将铸造工艺-温度场的机器学习模型封装，形成铸造过程温度场及液穴形貌快速预测软件。 小结： • 通过编写程序实现了铸造过程的参数化建模，自动提交计算，并输出液穴数据； • 实现了铸造过程高通量计算，大幅减小了铸造模拟的工作量，提升了计算效率； • 通过高通量计算结合机器学习技术，实现了铸造过程液穴形貌的快速预测； • 为铸造过程刮水器位置的设置提供了快速的指导。 展望 展望：围绕有色金属材料及产品研发效率低，研发成本高，自主原创不足的现状，推动中铝集团有色金属材料研发由传统试错模式向数字化研发模式转型，推动形成“计算+数据驱动”的数字化研发模式。 重点开展DeepSeek大模型本地化部署与优化、定制化知识库构建以及AI+材料研发融合等研究。通过本地化部署解决数据云端传输的泄露风险问题，实现研发数据的安全可靠存储与处理;通过模型压缩与硬件适配研究降低算力成本，实现中小实验室的低成本高效运行;通过定制化知识库构建和业务场景融合，实现合金成分优化、性能精准预测和工艺参数推荐，显著缩短研发周期并降低试错成本。最终提升铝合金材料研发效率、为材料研发机构提供高效安全、低成本的智能化解决方案。 此外，其还对中铝集团、中铝高端、中铝材料应用研究院、中铝数字化研发平台等进行了介绍。 》点击查看AICE 2025 SMM(第二十届)铝业大会暨铝产业博览会专题报道

近几年，国内电解铝产能天花板政策及海外需求预期推动了海外电解铝项目的投资，然而如何避免过度依赖煤电铝模式，值得行业企业认真考虑。 4月25日，在SMM主办的 2024SMM（第十九届）铝业大会暨首届铝产业博览会 -电解铝及原料论坛 上，SMM伦敦办常务董事王彦臣就铝工业海外投资的风险与机遇发表了专业见解。 铝产业链的海外投资驱动因素 几内亚铝土矿项目确保了我国铝土矿供应 避免了重蹈铁矿石的覆辙 印尼铝土矿出口禁令 加速了我国企业海外投资氧化铝厂的进度 电解铝产能天花板政策及海外需求预期推动了海外电解铝项目的投资，然而如何避免过度依赖煤电铝模式值得考虑。 海外市场保护和环保政策及严重内卷的国内市场推动了铝加工产能的外移 海外铝工业投资项目正在逐渐改变铝工业的国际贸易格局 海外投资的风险和机遇 从铝加工产品到含铝终端产品 海外市场对我国十分重要 海外产业保护政策推动新兴市场已经成为我国铝加工品出口的主要目的地 随着海外项目的投产 针对中国投资者的规避调查势必增多 海外投资需要较高的资本投入 投资回报周期更长 海外投资的潜在风险 把握国际铝行业的发展趋势 寻找新的机遇 欧美废铝回收成为热点：降碳、节能、投资少 美国能源部投资6.5亿美元资助4个铝项目： • 5亿美元美国世纪铝业电解铝项目 • 7500万美元 Constellium • 2230万美元 Golden Aluminum • 6730万美元Real Alloy 结论 • 我国铝行业海外投资处于加速阶段，投资的驱动因素多种多样，国内政策，海外国家地区的政策，资源保障的需要，贸易保护的加剧趋势，以及国内市场的内卷环境。 • 不同于国内项目，海外投资的风险偏高，这包括较高的资本投入，较长的回报周期，更有投资地国家的各种风险，金融风险，周期性风险，环保和在地关系风险。 • 较高的风险同样有可能伴随着较高的收益，海外投资公司在借鉴其他国家公司经验的同时，应逐渐走出我国海外投资的特色，短期利益和长期利益的兼顾，借力我国经济的快速发展，铝工业应该尽快的走出去。

4月25日，在SMM主办的 2024 SMM（第十九届）铝业大会暨首届铝产业博览会 -电解铝及原料论坛 上，郑州大学教授、博士生导师杨文杰介绍了无碳铝电解惰性阳极的相关研究进展情况，以及当前行业存在的问题与解决思路。 近十年来，原铝产量的增加也促进了炭素阳极的发展，但炭素阳极的消耗增大了环保减排的压力。 近两年国家密集发布了一系列双碳政策与文件并针对铝电解行业做出了明确的要求倒逼企业进行技术升级与改造。 在“碳中和”与 “能源双控”政策叠加的战略趋势背景下，惰性阳极绿色铝冶金技术已成为中国电解铝行业实现碳中和目标的战略支撑性技术。 惰性阳极研究目前存在的问题 惰性阳极 技术 虽然 取得初步成果和 较大的 进展 也还存在需要进一步攻克的瓶颈难题 主要包括： ①惰性阳极材料体系有待进一步优化 。 合金阳极腐蚀速率高 实验室与工程化电解实验的原铝杂质偏高；金属陶瓷阳极抗热震性能 、 电连接及导杆的腐蚀防护技术尚不能满足工程化试验要求 。 ②低温铝电解工艺体系尚未明确 。 已开发的低温电解质存在导电性能低 、 氧化铝溶解能力不足的问题 不利于惰性阳极的长期铝电解服役 。 ③新型铝电解槽结构 如立式槽 、 竖式槽 设计与运行数据有待积累 与惰性阳极相匹配的评价标准尚存在争议与之对应的铝电解工艺技术还需要进行补充与完善 。 加快工业化研究进程的必要性及建议 必要性： • 国外惰性阳极技术处于工业化突破边缘，其大规模应用将迅速改变全球铝业的技术链和市场格局，对我国铝业的发展带来冲击和挑战。 • 2021年3月，欧洲议会通过有关“碳边境调整机制(CBAM)”的决议，从2023年起对进口商品征收碳关税，铝将成为欧盟征收碳关税的首选品种。 • 该技术具有较封闭的系统知识产权，国际上对相关核心技术和成果处于较为保密状态，预计将在较长时间内形成技术壁垒。 建议： •在现有的惰性阳极材料体系中，金属陶瓷惰性阳极更有望实现工业化应用突破；该技术的研发重点应集中在其工程铝电解应用研究方面。 • 在未来一段时间内，我国需要将研究重点集中在惰性阳极的工程化制备及其铝电解工业应用技术研究上，加速中等规模(5~100 kA 级)惰性阳极铝电解试验研究，为惰性阳极技术的工业化应用提供系统支持。

4月25日，在SMM主办的 2024 SMM（第十九届）铝业大会暨首届铝产业博览会 -电解铝及原料论坛 上，沈阳铝镁设计研究院副总工程师/正高级工程师孙毅就铝用阴极炭块市场与发展前景进行了全面专业地讲解。 国内铝用阴极生产 2020-2021年产能为70万吨/年； 2022-2023年增至80-85万吨/年，增量为石墨化。2023有效产量约35-45万吨，石墨化产量占比60%。阴极出口约占8-10%（3-4万吨）。 阴极糊料产能约为：10万吨 全国阴极炭块厂家共计20家；阴极糊企业有3家（埃肯碳素+河南薪旺+宁夏中兴） 除传统阴极企业外，一些电极生产企业也在调整产品结构，进军石墨化阴极业务。 国内铝用阴极生产 日常生产用阴极（槽大修）：6-7公斤/吨铝；建设期间一次性用阴极20-22公斤/吨铝 中国电解铝总产能约4430万吨，正常生产，平均每年全国的消耗量为25-30万吨左右。 铝用阴极的发展 --绿色低碳的石墨化复合阴 “绿色低碳、双控增效”战略背景及相关政策 随着国家碳达峰、碳中和“3060”战略目标的提出和逐步实施，电解铝行业所面临的“能耗双控”压力愈发增大，尤其是2021年8月26日国家发改委印发了《关于完善电解铝行业阶梯电价政策的通知》（发改价格[2021]1239号）后，节能降碳成为当前电解铝企业生存和发展的首要议题。 自2022年1月1日起，按铝液综合交流电耗对阶梯电价进行分档，高于分档标准的，每超过20kwh，每千瓦时加价0.01元。不高于分档标准的，铝液生产用电量不加价；不足20千瓦时的，按20千瓦时计算。 自2022年起，分档标准为每吨13650千瓦时； 自2023年起，分档标准为每吨13450千瓦时（不含脱硫电耗）； 自2025年起，分档标准调整为铝液综合交流电耗每吨13300千瓦时（不含脱硫电耗）。 高强高导高密的复合石墨化阴极技术前景广阔 实现电解铝生产深度节能降耗、大幅降本增效，已经成为关系我国电解铝工业绿色高质量发展的根本问题。石墨化阴极作为电解铝生产中的核心材料，优质的石墨化阴极产品的使用对我国电解铝行业的技术进步起到至关重要的作用。 采用石墨化复合阴极内衬深度节能技术应用于电解生产，可实现吨铝节电200~800 kW·h，2022年全国电解铝产量4021.4万吨，如应用于国内所有电解铝厂，保守估计，每年可实现节电约110亿度、减少二氧化碳排放量约620万吨，充分响应了国家“双碳政策”和《国家发展改革委关于完善电解铝行业阶梯电价政策的通知》，实现了铝电解节能技术的飞跃，助力实现“2030年碳达峰目标、2060年碳中和愿景”。 按照国内电解铝产能4430万吨，按照每个电解槽的大修周期为6年计算，国内每年将有5000台电解槽需进行大修。按每台电解槽需要50吨石墨化阴极估算，理论上，国内电解铝企业为满足国家阶梯电价要求，均采用石墨化阴极，那么每年需要至少需要25万石墨化阴极。另外，国外电解铝企业普遍采用石墨化阴极，沈阳院在意大利、土耳其、印尼等项目上也使用了石墨化阴极。因此石墨化阴极，特别是高强度、高导电、高密度的复合石墨化阴极，应用市场推广前景将非常广阔。

近日， 新井田智能装备（江苏）有限公司 与SMM上海有色网签订了 品牌服务战略合作协议 ，此次双方达成合作伙伴关系，是以扩大务实合作、促进产业交流为目标，从而实现深化合作、拓展市场、互助共赢。今后，上海有色网将借助自身有色行业头部服务商平台优势，提供基于 产业地图广告（《2023中国工业铝挤压材采购指南》）、行业会议合作（2024SMM（第十九届）铝业大会暨首届铝产业博览会） 的品牌推广服务，通过高频次、大密度传播的全维展示，为 新井田智能装备 提供一站式的网络营销解决方案，同时为双方发展提供新机遇，注入新活力，实现双方共同价值！ 新井田智能装备是一家专注于铝型材切割锯研发、生产和销售的高科技企业，主营产品有：在线全自动精切锯，离线全自动精切锯，双头锯，全自动装框设备，自动检测设备，铝型材喷砂打码系统设备，模温控制系统，煲模系统设备，铝型材挤压周边相关智造设备及非标自动化设备。 公司成立于 2015 年，现有员工 100 余人。至今，公司已拥有一支强大的研发团队，获得了数百项创新专利技术，并荣获国家高新技术企业的称号。同时，公司还通过了 ISO9001 质量管理体系认证。公司与浪潮工业互联网签订战略协议后，产品在工业互联上迈出了更坚实的步伐，共谋企业发展未来。 新井田从零开始， 经过近十年的发展，现已成长为中国铝挤压型材在线精切设备行业的头部企业，并受到越来越多国内外客户的青睐和认可。 新井田深耕本业，精力研发，建立了完善的产品体系。在线精切锯作为旗舰产品，其核心系统及部件均为新井田自主研发和制造，可稳定实现“0.01mm 进给，0.1mm 切割”的加工效果。正是由于具备如此高精度的加工性能，新井田高速加工被广泛应用于航空航天、汽车轻量化、光伏、储能、医疗，3C 电子等领域。 卓越的研发能力是企业持续发展的动力。自成立之日起，新井田一贯重视科研体系的建设，坚持每年将大量资金用于技术研发，现已掌握了铝型材切割锯的核心技术，并取得了丰硕的研发成果，为铝型材切割锯性能的不断提升和新井田的持续发展奠定了坚实的基础。 新井田始终坚持“以客户需求为导向，以技术发展为支撑”的经营理念，构建了帮助客户用好铝型材切割锯的多层次服务体系，致力于为客户提供优质的服务、精准的改制升级服务和专业的切割工程服务。服务网络覆盖全国，为客户及时、有效地解决切割加工难题，推动客户的规模化发展，达到企业与客户共赢的发展目标。 新井田智能装备（江苏）有限公司 王越 18013215188 微信二维码 联系我们立即领取