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，中色科技股份有限公司工艺室主任工程师何向问对铝加工短流程工艺的创新与应用进行了论述。
01 铝加工短流程工艺概述
1.1 铝加工短流程工艺概述
短流程工艺的定义：短流程工艺是指从铝液直接生产出所需产品的工艺，省略了传统工艺中的一些中间环节，如将铝液直接铸轧成薄板，减少了能耗与生产时间。工艺具有流程短、能耗低、生产效率高等特点，符合现代铝加工行业对高效、节能、环保的要求。
短流程工艺的优势：能耗降低：传统铝加工工艺中，铝液需要经过多次冷却和再加热，能耗较高。短流程工艺减少了这些环节，直接从铝液生产出产品，显著降低了能耗。生产效率提升：省略了中间环节，缩短了生产周期，提高了生产效率，能够更快地响应市场需求。
短流程工艺的应用现状：目前，短流程工艺在铝加工行业中的应用逐渐增加，特别是在生产一些薄板、带材等产品方面，具有明显的优势。例如，一些企业采用短流程工艺生产汽车用铝板，箔材和通用1系，3系和8系铝板，不仅提高了生产效率，还降低了成本。
本次讨论的短流程工艺主要集中在板带材的生产，因为其生产工艺在铝加工生产中一般是流程最长、耗能最高且投资最大的。
1.1 铝加工主要的短流程工艺
双辊铸轧工艺、Micromill连铸连轧工艺、Hazelett连铸连轧工艺
1.2 短流程工艺的主要设备
02 双辊铸轧工艺的创新与发展
2.1 典型铸轧生产线
双辊铸轧机：双辊凝固铝液为铸轧带材，一般常见铸轧带材厚度为5-12mm（快速铸轧带材厚度为3-8mm），常见合金系列为1XXX，3XXX，8XXX和部分5XXX。
2.1 铸轧生产线的主要配置
备注：以上配置略去了配套的辅助设施如电磁搅拌装置、在线处理装置、除尘、炉侧除气装置等。
2.2 铸轧生产线的主要布置方式
相邻铸轧机镜像布置：优点：相邻两条铸轧线可以一班人兼顾，减少人员数量。
相邻铸轧机同方向布置：优点：铸轧机设备部件可以通用，减少备件数量。
2.3 熔铝炉/保温炉分类
2.4 铸轧工艺的创新技术
►铸轧辊技术的创新：新型铸轧辊材料和表面处理技术的应用，提高了铸轧辊的使用寿命和铸轧卷的质量。例如，采用纳米复合材料或铜辊套制造的铸轧辊，具有更高的导热性和耐磨性。
►铸轧工艺控制技术的创新：自动化控制系统在铸轧工艺中的应用，实现了对铸轧过程的精确控制。通过传感器和计算机技术，实时监测铝液温度、成分、铸轧辊速度等参数，并自动调整，确保铸轧卷的质量稳定。
►铝液净化技术的创新：先进的铝液净化技术，如电磁搅拌、超声、精细过滤等，有效去除铝液中的杂质和气体，提高铸轧卷的纯净度，同时改变铸轧的晶粒度。这些技术的应用，使铸轧卷的机械性能和表面质量得到显著提升。
2.5 铸轧工艺的优化与改进
►铸轧工艺的智能化发展：智能化技术在铸轧工艺中的应用将更加广泛。通过人工智能、大数据等技术，实现对铸轧过程的智能控制和优化。
►高精度铸轧工艺的发展：随着市场需求的不断提高，高精度铸轧工艺将成为未来的发展趋势。通过进一步优化工艺参数和设备技术，生产出更薄、更均匀的铸轧卷。增加辊缝调节系统，在铸轧前进行自动辊缝调整。根据合金牌号不同，增加铸轧带材的铣边功能，减少铸轧带材的大面积开裂。
►铸轧工艺的绿色化发展：绿色化发展是铸轧工艺的必然选择。采用更加环保的生产工艺和设备，减少能源消耗和环境污染。如采用气体精炼代替固体颗粒精炼剂。
03 连铸连轧工艺的创新与发展
3.1 Micromill连铸连轧工艺配置
•Micromill技术将铸造和轧制两道工序结合起来，铸造时采用双辊高速冷却，高速铸轧为水平式双辊铸轧，解决了传统铸轧技术的中心偏析问题和生产速度受限的问题。
•Micromill生产速度较快，一般其铸造部分的铝水供应要及时足量，所以炉型一般要较大且至少有两台可以相互替换，最好以铝水为主要供应原料。在线除气和过滤的通过量也相应较大，一般需要与铝水供应量相匹配。
3.1 Micromill连铸连轧工艺概述
•奥科宁克到2015年底正式宣布Micromill技术的商业化生产。现阶段仅有2条试验线，分别在圣安东尼奥工厂和雷诺工厂。
•该技术适用于生产5×××和6×××部分合金，铸造后的产品宽度可达1700mm以上，厚度一般在2~7mm，铸造速度27~61 m/min，铸坯温度567℃，可以继续通过连轧机将其轧制成1-4mm的薄板。（圣安东尼奥工厂数据）
•主要产品是汽车内外板的坯料，其最大的优势就是可以替代目前以热轧开坯方式生产的汽车板。
3.1 Micromill连铸连轧工艺特点
•工艺流程短：传统扁锭热轧需要约20天的时间才能将铝熔体转化成铝卷，而Micromill完成此项工作仅需20分钟；
•占地面积小，能耗低：占地面积是传统热轧生产线的1/4，能耗的1/2；
•产品综合性能优：凝固速度高，显微组织得到了极大的改善，晶粗细小。比传统汽车铝板的成形性提高40％，强度提高30％，为客户提供了更大的设计灵活性和更好的车辆性能。
3.2 Hazelett连铸连轧工艺配置
•哈兹列特连铸连轧技术由连铸和连轧两部分组成，核心在连铸上。铸造成型时，铝熔体通过铸嘴进入完全张紧的两张钢带和两条根据宽度需要可移动的矩形的金属块链形成的模腔内，钢带和金属块链同时运动，冷却水通过间接的冷却钢带使模腔内的熔体冷却，从而完成铸造。
•哈兹列特连铸连轧较Micromill小时产能更大，其铸造部分的铝水供应要更及时足量，所以炉型一般要较大且至少有3-4台可以相互替换，最好以铝水为主要供应原料。在线除气和过滤的通过量也相应较大，一般需要与铝水供应量相匹配。
3.2 Hazelett连铸连轧工艺概述
•国内河南洛阳龙鼎铝业（2012投产）、内蒙古联晟轻合金（2016投产）分别引进了1条Hazelett铝板带生产线。
•这种方法铸造成型速度快，和后面的连轧机进行匹配，其主导产品均为铝箔轧制坯料与通用1×××系、3×××系、8×××和部分4×××、5×××、6×××产品。铸造后的产品厚度一般在16~50mm，铸造速度3~8m/min，可以继续通过连轧机将其轧制成厚度1.0~7.0mm之间，宽度1300mm-1935mm的薄板。
•可生产的主要产品是包装箔、电缆带、容器箔、空调箔等产品。
3.2 Hazelett连铸连轧工艺特点
•完全封闭式的铝液进料池，保持铝液流动自然稳定；
•进料铸嘴尖为特制的陶瓷材料，热稳定性好，铝液中释放出的气体可从铸嘴尖渗透出去；
•钢带稳定性好，感应预加热至150℃；
•采用高强度的磁性支撑辊抑制局部热变形；
•铸坯表面与不断移动、水冷的钢带之间的接触面使用特殊涂层；
•惰性气体通过铸嘴尖的上部和下部注入铸腔，可根据需要调整钢带的冷却速率。
3.3 其他连铸连轧工艺
1.凯撒微型双钢带连铸连轧机
•在Hazelett连铸连轧线上又进一步，最初拟专业生产罐身料；
•但其罐料品质稳定性和均匀性远不如热轧开坯料，因此未得到推广。
2.劳纳法（Caster II）连铸连轧机
•与Hazelett连铸连轧线铸造原理基本一致，区别在于构成结晶腔的上下面不是钢带，而是向同一方向运动的激冷块；
•主要用于生产供冷轧铝箔带坯用的热轧卷，在罐料带坯方面也不稳定，因此与hazelett连铸连轧相比无本质改变。
3.英国曼氏（MAN)连铸连轧机
• 铝液进入钢带和装于结晶轮上的结晶槽环构成的结晶腔入口，通过钢带及结晶槽环带走热量，从而凝固并随结晶轮的旋转，从出口导出，随后进入后续的轧机；
•此类生产线产品宽度一般不大于500mm，厚约20mm，经热轧得的2.5mm冷轧用带卷，因此推广受限。
3.4 连铸连轧工艺创新
铸造技术的创新：采用不同的铸造技术，通过优化铸嘴结构、冷却腔结构和铸造参数，提高铸造质量和生产效率。例如，采用新型的铸嘴材料和结构，使铝液能够更加均匀地流入铸造模区；采用不同形式的冷却腔提高连铸的冷却能力。
轧制技术的创新：采用先进的轧制技术，通过优化轧机结构和轧制参数，提高带坯的质量。例如，采用多机架串列式热轧机，冷轧机，精确控制带坯的厚度和表面质量。
自动化控制技术的创新：采用高度自动化的控制系统，通过传感器和计算机技术，实时监测和控制铸造和轧制过程中的各种参数。例如，通过自动厚度控制系统（AGC）和自动板型控制系统（AFC），精确控制带坯的厚度和板型。
冷却技术的创新：采用先进的冷却技术，通过优化冷却系统的结构和参数，提高冷却效果。例如，采用多点冷却技术，使带坯在不同位置得到均匀的冷却。
04 结束语
4.1 结束语
适用性：短流程铸造技术是相对于需要热轧开坯的工艺技术路线而言的，由于其将熔炼铸造和后面的轧制紧密的结合起来，而做成了接近铝加工厂的最终产品，因此这些技术很适合大规模生产单一产品。
优点：综合能耗低；占地面积小；单位成本低；人员占用少。
缺点：产品性能仍有待提高；产品种类仍需要增多。
虽然短流程工艺尚不能完全替代热轧工艺，但其在生产部分大规模单一产品时表现出的优势仍然是不可忽视的。因此，大力发展短流程工艺势在必行！
4.2结束语
