铝加工技术现状与发展趋势

铝行业是世界第二大金属市场,总市值约450亿英镑。几个部门对铝的需求继续增加,包括汽车部门,在这些部门,减轻重量对控制排放很重要。由于铜和锌等替代品的价格不断上涨,铝是一个可行的选择在广泛的行业规格。尽管适度减产已导致铝价开始小幅上涨,但库存和供应过剩使铝价保持在较低水平。

到2025年,全球需求估计估计约为4000万吨铝生产,需要提取和加工2.3亿吨铝土矿。据分析师称,中国和印度等新兴经济体将是对铝需求增加的主要原因。2016年的生产预测为5900万吨,消耗量略高。尽管如此,价格可能会保持低位,甚至低至1,400美元。对年底可能有所增加。

根据国际铝协会(IAI)的数据,2015年前7个月,全球铝产量平均约为15.8万吨/天(tpd),而2014年同期为14.33万吨/天。6月,中国日产量从91,867吨降至87,871吨。中国产出的长期下降可能是这种供应短缺背后的主要原因,这将对库存负荷产生实际影响。对铝的需求可能保持强劲,因为它仍是需求增长最快的金属之一。

各地区市场概况

印度

印度目前占全球铝产生产的8%。铝广泛应用于该国的汽车领域,回收迅速增长。汽车领域的快速增长导致了对质量的重点增加,特别是在铸件领域。通过降低总体拥有成本,需要降低成本,这是这种快速增长的进一步结果。

中国

中国的铝产量占全球总产量的43%,是世界上最大的单一铝市场。然而,中国仍然是一个净进口国,因为它消耗了全球总铝使用量的44%,尽管它不是一个市场驱动的经济体。

中国经济的快速增长导致了大量产能过剩,以及建设几种新的冶炼设施,其中一些是凝聚率的。另一个因素是政府决定开始消除所有更高的污染和不太经济的设施。近年来,先前迅速发展的汽车行业放缓。由于国内储存水平过剩和剩余剩余多余,部分原因,价格下跌,然而,恢复正在进行恢复。

高纯铝的生产是电子行业一个越来越重要的应用领域。尽管这一领域的增长有所减少,但对技术和产品的需求依然强劲。一个日益重要的因素是能源,对消耗性产品的需求正在增加,从而有助于减少使用。

中国未加工的铝和产品的出口减少。其中一个原因是较低的保费和高价格。如果来自中国的出口不会上升,世界其他地方都可以在短缺中找到自己,这将有助于减少库存。但是,如果由于中国出口较低的价格,其出口可能再次拿起。

emea.

目前最稳定的主要铝市场可能是EMEA。一项关键的发展是增加初级和次级加工设施的同时选址,以便减少运输和储存费用,并受益于规模经济。质量比其他任何地方都更重要,以确保从过程中消除无用的气体,并就其金属含量的铸件纯度而言。对质量的需要适用于两个主要工艺,其中正在研究在第一熔体阶段获得更高质量的好处,也适用于二级铝部门。

美洲

在美洲,减少能源使用的必要性并不像世界其他地区那么明显,因为更频繁地使用水力压裂产生的天然气作为天然气动力供暖。市场正在增长,包括在二级铝部门,在那里需要更持久和高质量的消耗品来提高生产力,这是许多创新被带入市场的背后。

全球市场趋势摘要

目标是减少生产耗材的总体拥有成本。最终产品质量通常是二级铝加工商的目标,然而,主要铝加工商越来越多地驱动,通过改善生产质量来获得竞争优势。消耗品供应商旨在通过OEM批准其产品,并在元件设计阶段的机械制造商生产更好的合作。

一个恒定的司机是价格,下降价格留下了一些冶炼厂的缺乏竞争力。持续成本压力的额外效果是在该部门内改变的接受程度。传统上,忠诚于尝试和测试的方法,产品和过程。现在更接受使用耗材领域的替代品,特别是如果可以延长产品使用寿命,请减少对频繁维护的需求,降低能源使用,降低总体拥有成本。

在汽车行业,减少车辆重量仍然是零部件开发和设计的首要任务。与许多其他轻质替代品相比,就拥有成本而言,铝继续是可行的选择。当前的耗材创新和供给是由更好的能量传递和提高成品质量的要求推动的。

按国家划分的铝生产能力

图1所示。按国家划分的铝生产能力

优化炉绝缘

铝制炉使用大量能量,需要保持恒定的温度以提高质量,因此欢迎努力降低熔化过程中的能量损失。

需要满足与材料绝缘有关的严格全球和本地安全调节也很重要。亚博网站下载在前几年中,耐火陶瓷纤维板被认为是行业标准,然而担心它具有致癌性能,并且在许多地方被禁止。这导致了摩根在20世纪90年代后期推出的基于低生物纤维纤维的替代品。

为了满足日益增长的工艺要求,最近的创新已经实现了更好的绝缘和更高的熔点。它们适用于铝部门,因为它们具有高达1200°C(2192ºF)的耐温性。这些材料以板亚博网站下载状和毡状的形式提供,使它们适用于浇注室、电解槽和阳极烤炉。它们还具有低收缩率(700°C(1292°F))和压缩等关键特性。满足个别应用需求的解决方案是可以实现的,包括;暴露时间、工作温度、压缩、环境、单次或多次使用、处理量、安装技术和空气中的光纤暴露。

最近最标准的操作温度测试在炉备用板- 600ºC(1112ºF)和800ºC(1472ºF)表示,在导热系数的主要地区,先进的低biopersistent光纤董事会远比硅酸钙平均20%至600ºC(1112ºF)和15%在800ºC(1472ºF)。块状产品在铝电解槽中形成保温层,以降低导热系数,不高于0.16 W/m。Kat a mean temperature of 900°C (1652ºF), and offer excellent dimensional stability and hot compressive strength, and better cryolite resistance.

浸渍24小时后,1100°C时,厚度收缩率最大为2.8%,相同条件下线性收缩率不大于1.8%。摩根超级工纤维还提供毛毡,模块,纸,和自定义形状。公司拥有脚轮脚尖专用材料。它还提供密封,垫圈,热罩,炉锥和柔性洗涤。下表列出了摩根产品的特性。

表1。厚度收缩的平均结果(ASTM C-365) - 300°C至1100°C

产品 勃洛克艾尔 Blok 800. 勃洛克1100
浸泡24小时后:
300°C 0.3 0.2 0.1
500℃ 0.4 0.4 0.4
700℃ 0.5 0.5 0.7
800°C 0.6 1.8 1.2
900°C 2.3 3.1 2.0
1000℃ 2.7 4.2 2.1
1100°C 2.8 2.1

表2。热导率

产品 勃洛克艾尔 Blok 800. 勃洛克1100
平均温度下的导热系数(ASTM C-201):
200°C W / m。K 0.04 0.05 0.05
400°C w / m.k 0.06 0.06 0.07
600°C w / m.k 0.09 0.09 0.09
700°C W / m。K 0.11 0.10 0.10
800°C w / m.k 0.13 0.12 0.12
900°C w / m.k 0.16 0.14

表3。线性收缩的平均结果(ASTM C-365) - 300°C至1100°C

产品 勃洛克艾尔 Blok 800. 勃洛克1100
浸泡24小时后:
300°C 0.0 0.1 0.1
500℃ 0.3 0.4 0.3
700℃ 0.5 0.2 0.7
800°C 0.7 1.2 1.5
900°C 1.2 1.6 1.5
1000℃ 1.4 1.7 1.8
1100°C 1.2 1.7

在熔融固定炉衬里,持续投资改善单片材料亚博网站下载提供更好的质量和生产力。与这些炉子有很多问题,因为炉子的每个区域具有多种要求,例如温度,磁通触点,金属接触和热震动因子,这意味着供应商将提供众多具有不同性能特征的产品.例如,在坡道上使用的产品必须为热冲击,磨损,铝和碱提供高抗性(图2)。

抗热震性能(ASTM C1100)

图2。抗热震性能(ASTM C1100)

摩根最新的产品在815°C(1499°F)下具有低至2.8cm的耐磨性低至315°C(1499°F),远低于市场上的类似产品。该产品在100小时内以1000°C(1832°F)的拾取为0.011%,比市场上最接近的竞争产品低10倍以上的10倍(图3)。通过腹部带,高度侵蚀的金属到空中界面确保了对合金和盐以及铝,磨损和热冲击的抗性。

耐磨性(ASTM C704)

图3。耐磨性(ASTM C704)

上层建筑,果酱和门楣,下墙,燃烧器块和备用衬里都具有个性要求,并且测试复杂,因为几个行业标准测试条件依赖于较低的温度和经营时间,并且测试不真正指出运营商的方式利用炉子。

为了保证产品是合适的理想方法,是在实际操作条件下检查它。高级产品的持续优化,确切的组合并不总是易于实现的,但它是提高生产力和性能的关键,降低能源使用。

支持提升质素之旅

二次铝加工部门依赖于质量,而质量与纯度密不可分,尤其是在电子等行业的高规格应用中。气体,特别是溶解氢的存在是杂质和物理变形的主要来源之一,这些杂质和物理变形导致了铸铝件的性能和强度问题。适当的脱气技术对生产至关重要。重要的是,从生产区域去除气体与存在熔融铝的惰性和延长使用寿命相匹配,因为与铝的反应将产生杂质和铸造产品在进行加工时可能的损失。

摩根公司的新型除气转子是用碳化硅制造的,这是一种高性能和低成本的传统石墨材料的替代品。以前石墨是最广泛使用的材料脱气转子,但频繁更换和高更换成本降低了它们的需求。

与石墨相比,碳化硅具有优越的抗氧化和耐磨性能。这意味着新的转子能够工作5次只要graphite-based转子——一个实验显示,超过800个可用生命周期在重造渣应用程序中,相比之下,300年平均为石墨产品,他们都是使用一个isostatically,单件设计一样。转子头已改进,以减少气泡大小和提供最佳的气体扩散通过一个智能六翼设计。

在测试期间,与石墨产品相比,新转子显示出相当低的氧化水平,其脱气性能在头部几何变形时恶化。与石墨产品相比,碳化硅转子的熔体密度在较长时间内保持较高。

初级铝扇区还利用脱气技术。紧凑的在线脱气转子用于通过直接在浇铸坑和炉之间的铸造槽中旋转喷嘴来处理熔融铝。

这些产品有助于提高总金属质量、安全性和生产率,并降低高达60%的维护和运行成本。不需要昂贵的热电偶和加热元件。没有必要重熔铝或保持熔体之间的铝在脱气室(图4至7)。

脱气转子类型对铝密度的影响

图4。脱气转子类型对铝密度的影响

脱气转子类型随时间对铝密度的影响

图5。脱气转子类型随时间对铝密度的影响

不同脱气旋翼技术典型使用寿命的比较

图6。不同脱气旋翼技术典型使用寿命的比较

不同脱气转子技术随时间的脱气效率

图7。不同脱气转子技术随时间的脱气效率

涂料技术

铝铸件可能通过铝熔化的坩埚被污染。碎片会从坩埚中脱落或熔化,特别是在旧的产品中,当暴露在高操作温度下时,碎片会落入熔融的铝中,破坏纯度,导致铸造质量差,这可能直到最后一刻才被发现。

坩埚的组成也可以引起污染。当坩埚以定时间隔修改时,而不是在实际磨损的基础上,效果可能是非常有害的。

摩根开发了一系列专门的涂料来解决上述问题。根据使用温度和优选性能,涂层可用于各种性能属性不同的坩埚上。例如,用铝制成的涂料2O.3.在减少渣滓附着力并限制在高达1,600°C(2912ºF)的温度下限制金属污染的重要作用。其他人2O.3.基础的涂料在非常高的纯度应用中提供相同的性能。可以应用特殊的釉料制剂,其中处理使用几种助焊剂的合金。这有助于降低通量对坩埚材料的影响。

所有三种涂层类型都是完善的,现在与新技术相结合,以进一步推动性能边界。氮化硼涂层可以提供优异的毛细粘附性的降低,并限制在非常高的纯度应用中的污染(例如5N和6N Al),并且可以处理高达1,000℃(1832ºF)的温度(表4)。

类型 类型的坩埚 用处 马克斯金属温度。
PD涂料
AL.2O.3.涂层 所有非浸渍坩埚 减少浮渣粘连。限制金属污染 1600℃
Pro涂层
AL.2O.3.涂层 所有的坩埚 减少浮渣粘连。限制金属污染 1600℃
涂层
高性能釉 粘土粘结坩埚-未浸渍 减少熔剂对坩埚材料的冲击 1000℃
星形涂层 - 新产品:仍在探索应用和优势。
陶瓷非润湿涂层 粘土粘结坩埚(等压和肋形) 可以提供铝的卓越的堆叠粘附。限制金属污染 1000℃

结论

据估计,至少在未来几年,国际铝市场仍将维持运转。这是由于大量的新应用,特别是高纯度的应用,它的多功能性和它的替代品的高价格。大多数区域市场都致力于增长,并寻求与消耗品合作伙伴协调,提供解决方案,以帮助他们提高生产率和质量,同时减少排放和能源使用。智能材料技术和设计的探索,以及现有技术的增长,将继亚博网站下载续为供应商创造新的机会,提供响应性和高质量的服务。

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引用

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  • 美国心理学协会

    摩根高级材料-热陶瓷。亚博网站下载(2019年11月28日)。铝加工电流技术及趋势。AZoM。从Https://www.washintong.com/article.aspx?articled=12607中检索在2021年7月05日。

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    摩根高级材料-热陶瓷。亚博网站下载“铝加工的当前技术和趋势”。氮杂.05 7月2021年7月05.

  • 芝加哥

    摩根高级材料-热陶瓷。亚博网站下载“铝加工的当前技术和趋势”。AZoM。//www.washintong.com/article.aspx?ArticleID=12607。(访问2021年7月5日)。

  • 哈佛大学

    摩根先进材料-热陶瓷。2019。亚博网站下载铝加工技术现状与发展趋势.AZoM, 2021年7月5日观看,//www.washintong.com/article.aspx?ArticleID=12607。

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