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铝板生产厂家:提高挤压铝材产量措施

  在铝及铝合金半成品生产中,挤压是主要成形工艺之一,挤压产品(型材、管材及少量的线材、棒材)约占全部半成品的30%。1998年,全球的铝半成品产量约19100kt,其中挤压产品为5820kt,品种已近40000种。全世界铝材挤压机在5500台以上,中国大陆的在2500台以上,台湾省约190台。不过,工业发达国家98%挤压机的挤压力超过15MN,但中国90%挤压机的挤压力在15MN以下。挤压机的开工率不足是一个全球性的问题,平均能力利用率约65%,其中日本的最高为91.6%,北美和西欧的约70%,中国的35%左右。
  在这种情况下,如何提高挤压机的生产率已成为当务之急。提高生产率的措施很多,如提高装机水平、提高工人素质、提高管理水平等这样普遍性的措施。本文着重谈一些如何提高产量与质量的更为具体的措施。
  1先进装备与高素质工人是提高产量的前提
  对提高挤压产品的产量来说,先进的装备、高素质的工人、现代化的科学管理起着至关重要的作用。在我国现有的2500多台挤压机中,够得上国际水平的只不过25台左右,即约1%,如南平铝厂的14.5MN(1600UStf.)挤压机与25MN(2750UStf.)挤压机、天津有色金属集团公司从意大利引进的55MN(5500UStf.)挤压机、裕华铝业有限公司从美国西马克.萨顿公司(SMSSutton)引进的21MN2(2200/2500Ustf.)的挤压机、西安飞机公司从日本宇部兴产公司(UBE)引进的21MN(2350Ustf.)与16.3MN(1800Ustf.)挤压机等。
  我国铝板文章来自于:挤压工业正处于结构调整阶段,应避免低水平的重复引进与建设,对现有的有改造价值的挤压机最好改造成现代化的高水平挤压机。新引进的正挤压机应装有:计算机辅助正挤压系统(CADEX—ComputerAidedDirectExtrusion),以使在等温挤压期间都处于最大挤压力作用下,尽量缩短实际挤压时间;需装有超精细的液压油过滤器,并有连续监测液压油质量与温度的仪器;装有各项工艺参数显示与监控电子系统PICOS(ProcessInformation&ControlSystem);还应有MIDIS系统(管理信息与诊断显示系统—ManagementInformationandDiagnosticIndicationSystem),以显示各项工艺参数与生产情况的种种信息,以及对设备的故障及时发出警告与显示信号,指导维护与检修,最大限度地缩短停车时间;等等。
  2温度控制与提高产量的关系
  通常,如果没有非预定的停机时间,那么最大产量主要决定于挤压速度,而后者受制于四个因素,其中三个固定不变而另一个则是可变的。第一个因素是挤压机的挤压力,挤压力大的可在锭坯温度较低时顺利地挤压;第二个因素是模具设计,挤压时金属与模壁的摩擦通常可使通过的铝合金的温度上升35~62℃;第三个因素是被挤压合金的特性,是限制挤压速度的不可控制的因素,型材的出口温度一般不可超过540℃,否则,材料表面质量会下降,模痕明显加重,甚至出现粘铝、凹印、微裂缝、撕裂等。最后一个因素是温度及其受控程度。
  如果挤压机的挤压力不够大,很难顺利挤压或甚至出现塞模现象而挤不动时,就可提高锭坯温度,但挤压速度应低些,以防材料的出口温度过高。每一个合金都有其特定的最优的挤压(锭坯)温度。生产实践证明,锭坯温度最好保持在430℃左右(挤压速度≥16mm/s时)。6063合金型材的出模温度不得超过500℃,6005合金的最高出口温度为512℃,6061合金的最好不大于525℃。出模温度的不大变化也会影响产品的产量与质量。
  挤压筒温度也是很重要的,特别应注意预热阶段的温度升高,应避免各层之间产生过大的热应力,最好是使挤压筒与衬套同时升高到工作温度。预热升温速度不得大于38℃/h。最好的预热规范是:升高到235℃,保温8h,继续升温到430℃,保温4h后,才投入工作。这样不但能保证内外温度均匀一致,而且有足够的时间消除一切内部热应力。当然在炉内加热挤压筒是最佳的预热方式。
  在挤压过程中,挤压筒温度应比锭坯温度低15~40℃。如果挤压速度过快,以致挤压筒温度上升到高于锭坯温度,就要设法使挤压筒温度下降,这不但是一件麻烦的工作,而且产量会下降。在生产速度上升过程中,有时受电偶控制的加热元件会被切断,可是挤压筒温度仍在上升。如果挤压筒温度高于470℃,挤压废品就会上升。应根据不同的合金确定理想的挤压筒温度。
  千万不要认为预热挤压筒是在浪费时间、消耗能源。有一个工厂有一次为了赶生产任务,一方面用内部电阻元件加热,另一方面又以液化气烧嘴加热。在这种情况,温度无法测量与控制,会产生巨大的热应力,内衬温度高,膨胀比外套的快,以致挤压筒裂开,并听到“炸裂”的声音。这是作者亲身经历的。
  挤压轴在工作过程中会积蓄内应力,这种应力大到一定程度会产生疲劳裂纹,一旦受到非轴向的径向力作用就会断裂。因此,挤压轴的累计工作时间达到4500h后,最好进行一次消除应力处理,在430~480℃保温12h,然后随炉冷却到50℃以下。遗憾的是,我国很少有工厂照此处理。
  生产高档优质表面建筑型材时,对挤压垫温度也应严格控制,以减少表面色调不一致废品量。固定挤压垫的质量比活动的好得多,能积聚更多的热量,因而能降低锭坯端头温度,能减少杂质进入型材内,有助于提高产量。美国卡斯图尔公司(Castool)采用压缩空气冷却挤压垫与挤压轴,使其温度降到50℃左右[1]。
  模具温度对于获得高的产量起着重要的作用,一般不得低于430℃;另方面,也不得过高,否则,不但硬度可能下降,同时会产生氧化,主要在工作带。在模具加热过程中,应避免模具之间紧靠着,阻碍空气流通。最好采用带格的箱式加热炉,每个模放于一个单独的箱内。
  锭坯在挤压过程中的温度升高可达40℃左右或更高些,升高量主要决定于模具设计。为了获得最大产量,对各项温度决不可忽视,应记录各个温度并严加控制,以找出机台的最大产量与各项温度的关系。
  最后,挤压生产厂的员工都应牢记:温度的精密控制,对提高产量是至关重要的。
  3Optalex控制系统
  丹麦阿列罗得市(Alleroed)阿卢马克公司(Alumac)开发的Optalex控制系统可装于常规的等温挤压机上,可与大多数PLC系统接口,始终控制材料的出口温度恒定,可使一根锭坯的挤压周期缩短5%~35%,使挤压工作达到最优化[2],既能提高产量,又能改善产品质量,各项性能始终均匀一致

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