+7 (499) 277-15-77
ind@alleya-group.ru
Непрерывное литье алюминия методом Properzi. Прокатные эмульсии Petrofer для горячего проката алюминия.
Его низкая плотность, высокое отношение прочности к весу, отличная коррозионная стойкость и превосходная электро- и теплопроводность делают его идеальным для применения в различных областях: от аэрокосмической техники до повседневных бытовых предметов. Постоянно растущий спрос на алюминий и его сплавы требует эффективных, экономичных и высококачественных методов производства. Именно здесь непрерывное литье алюминия становится ключевой технологией.
Непрерывное литье алюминия — это революционный процесс, который преобразует расплавленный металл непосредственно в полуфабрикаты, такие как заготовки, слябы или стержни, которые затем могут быть подвергнуты дальнейшей обработке. Этот метод предлагает многочисленные преимущества по сравнению с традиционным литьем в слитки, включая повышенную производительность, лучшее качество продукции и сниженное потребление энергии. Устраняя промежуточные этапы и минимизируя отходы, непрерывное литье стало основой современного производства алюминия, отвечая требованиям быстро развивающегося мирового рынка.
С тех пор как в 1944 году Илларио Проперци изобрел непрерывное литье и прокат цветных металлов, по данной технологии процесса CCR в настоящее время производится катанка по всему миру. Первая линия непрерывного литья и прокатки - линия CCR для производства алюминиевой катанки, изобретенная Проперци в 1947 году, до сих пор остается сутью и основой современной линии CCR.
1. Процесс непрерывного литья алюминия в деталях
Процесс непрерывного литья представляет собой сложную последовательность операций, требующих тщательного контроля для производства высококачественной алюминиевой продукции. Каждый этап играет решающую роль в определении конечных свойств материала.
Последовательность операций литья методом Properzi (непрерывного литья цветных металлов) включает следующие этапы:
1.1. Подготовка сырья. Расплав цветных металлов (например, алюминия или меди) плавится в печах.
1.2. Формирование заготовки. Жидкий металл преобразуется в непрерывную твёрдую заготовку с помощью литейной машины, которая использует автоматическое колесо с лентой.
1.3. Резка заготовки. Заготовку нарезают на прутки определённой длины с помощью автоматических вращающихся ножниц.
1.4. Охлаждение прутков. Полученные прутки охлаждают до температуры 70–80°C, чтобы облегчить транспортировку и упаковку.
После литья заготовка может дополнительно обрабатываться, например, выпрямляться или очищаться от дефектов с помощью фрезы. Затем прутки поступают в секцию проката для дальнейшей обработки, например, волочения.
Технология Properzi позволяет получать прутки с повторяемыми размерами и весом, что важно для производства, например, алюминиевых прутков и чушек.
В 1992 году компания Properzi внедрила новую линию для литья алюминиевых слитков производительностью 15-18 т/час. В основу этой линии была положена технология непрерывного литья заготовки с применением литого колеса и стальной ленты. Металл затвердевал в скрытой форме и имел мелкую однородную структуру металла, а также отсутствие шлака и окислов на поверхности слитков. Слитки отличались компактностью формы и повторяемостью размеров. Технология и оборудование применялись при производстве небольших слитков (весом 8-10 кг). В 2003 году компания Properzi разработала новую машину непрерывного литья слитков, в которой литая сталь была заменена на множество медных блоков, замененных ценным механизмом. Для работы ленточной машины с колесом требуется мощная правильная машина для правки литого прутка, который закаливается в закрытой форме и испытывается по желобу на медном колесе и стальной ленте. Было определено, что чем больше площадь поперечного сечения литой заготовки, тем больше усилие, необходимое для ее упрочнения. Это обстоятельство также исключает возможность литья слитков из «твердых» алюминиевых сплавов, отличающихся повышенными механическими свойствами (по сравнению с алюминием). Кроме того, недостатком такой конвейерной машины является необходимость создания достаточно глубокого фундамента при сборке линии для размещения колеса диаметром 4,2 м. Новая разработка позволила расширить номенклатуру литейных сплавов. Итак, после краткого обзора самого процесса, переходим непосредственно к прокатным эмульсиям, без которых данная технология не работает.
1. Прокатные эмульсии для процесса CCR.
Для процесса непрерывного литья и прокатки алюминиевой катанки по методу Properzi прокатная эмульсия играет критически важную роль. Она выполняет несколько ключевых функций в условиях экстремальных температур и давлений, и требования к ней очень специфичны. Вот основные требования и их обоснование:
2.1. Эффективное охлаждение:
Требование: Высокая теплоемкость и теплопроводность. Способность быстро отводить огромное количество тепла от валков прокатного стана и самой катанки.
Обоснование: Валки контактируют с раскаленным алюминием (температура на входе в чистовую клеть ~450-550°C). Перегрев валков ведет к:
- Термическому расширению и короблению валков → ухудшение геометрии катанки, брак.
- Ускоренному износу и повреждению поверхности валков.
- Прилипанию алюминия к валкам
- Невозможности поддержания стабильного технологического режима.
Решение: Водная основа эмульсии (обычно 3-10% концентрата в воде) обеспечивает основную теплоемкость. Формула концентрата должна способствовать максимальной теплопередаче.
2.2. Эффективное смазывание:
Требование: Оптимальные смазывающие свойства в условиях высоких давлений (EP Extreme Pressure) и граничного трения. Формирование стабильной смазывающей пленки в точке трения пары металл-металл.
Обоснование: в зоне контакта валок-заготовка возникают огромные давления (сотни МПа). Недостаточная смазка приводит к:
- Повышенному трению → увеличение энергопотребления, нагрев.
-Адгезии алюминия к валкам → дефекты поверхности катанки (задиры, царапины, вмятины), повреждение валков.
- Ускоренному износу валков.
- Нестабильности процесса прокатки.
Решение: Концентрат эмульсии содержит специальные EP-присадки (на основе сложных эфиров фосфорной кислоты, сернистых или хлорсодержащих соединений - хотя экологические требования ужесточают применение последних), жирные кислоты и смазывающие компоненты (например, полиолы), которые активируются при высоких температурах и давлениях, образуя защитную пленку.
2.3. Стабильность эмульсии:
Требование: Высокая эмульсионная стабильность при рабочих температурах +40…+60°C, в условиях механического сдвига (насосы, система циркуляции), жесткой воды и загрязнения металлической стружкой и окалиной.
Обоснование: Нестабильность -расслоение, выделение масляной фазы приводит к:
- неравномерному охлаждению и смазке → дефекты катанки.
- засорению форсунок и фильтров → нарушение подачи эмульсии.
- Образованию отложений (шлама) на валках, направляющих, в системе → ухудшение теплоотвода, повреждение оборудования, необходимость частых остановок на чистку.
Решение: качественные эмульгаторы - комбинация неионогенных и анионных ПАВ, обеспечивающие мелкодисперсную и устойчивую эмульсию даже в жестких условиях.
+ cтабилизаторы эмульсии.
2.4. Защита от коррозии:
Требование: Эффективная защита оборудования: стальные валки, трубопроводы, насосы и самой алюминиевой катанки от коррозии (особенно в период между прокаткой и упаковкой/транспортировкой).
Обоснование: Вода + тепло + кислород + стружка создают идеальные условия для коррозии.
- коррозия валков → ухудшение качества поверхности, преждевременный износ.
- коррозия катанки (водяные пятна, побеление) → брак продукции.
Решение: коррозионные ингибиторы в составе концентрата, эффективные как для черных металлов (оборудование), так и для алюминия. Часто используются ингибиторы на основе аминов, боратов, силикатов, специальные ингибиторы для цветных металлов. Контроль ph- уровень обычно поддерживается в слабощелочном диапазоне 7.5-9.0 для минимизации коррозии алюминия.
2.5. Удаление шлама и окалины:
Требование: Способность удерживать в суспензии и транспортировать мелкую алюминиевую стружку и окалину, другие загрязнения к системе фильтрации.
Обоснование: загрязнения, оседающие на оборудовании или попадающие на катанку, вызывают дефекты поверхности и повреждение валков.
Решение: формула эмульсии должна обладать хорошими моющими свойствамии диспергирующей способностью. Это достигается сбалансированным составом ПАВ.
2.6. Биологическая Устойчивость к бактериям и грибкам:
Требование: длительная биологическая стабильность для предотвращения разложения эмульсии, появления неприятных запахов, коррозии от продуктов жизнедеятельности бактерий и засорения системы.
Обоснование: Органические компоненты эмульсии (минеральные масла, эмульгаторы, органические присадки) являются пищей для микроорганизмов. Их размножение приводит к следующим последствиям:
-разрушает эмульсию (расслоение, кислотный сдвиг pH).
-вызывает коррозию (кислотные метаболиты).
-забивает систему и фильтры биопленками.
-создает проблемы с запахом.
Решение: Включение эффективных биоцидов (фунгицидов и бактерицидов) в состав концентрата. Регулярный мониторинг и контроль микробиологической обсемененности в рабочей эмульсии.
2.7. Фильтруемость:
Требование: легкое отделение загрязнений стружки, окалины на фильтрах ленточных, картриджных, центробежных без быстрого забивания или образования трудноудаляемых шламов.
Обоснование: Чистота эмульсии критична для качества охлаждения/смазки и долговечности системы.
Решение: формула должна способствовать агрегации мелких частиц в более крупные, легко фильтруемые хлопья, но не образовывать стабильные коллоиды или липкие отложения. Важна хорошая сепарация масла/воды после выноса эмульсии из системы для эффективной регенерации.
2.8. Совместимость с оборудованием и материалами:
Требование: безопасность для уплотнений, шлангов, покрытий и других материалов, используемых в системе циркуляции прокатного стана.
обоснование: агрессивные компоненты могут вызвать набухание, растрескивание или разрушение неметаллических элементов.
Решение: проводить тщательный подбор компонентов концентрата и их испытания на совместимость.
2.9. Экологичность и безопасность:
Требование: минимизация воздействия на окружающую среду и персонал. Низкое содержание ЛОС (летучих органических соединений), отсутствие или минимизация токсичных компонентов - тяжелые металлы, формальдегид, нитрозамины, запрещенные хлор/сера, биоразлагаемость.
Обоснование: требования законодательства, охрана труда (вдыхание аэрозолей, контакт с кожей), упрощение утилизации отработанной эмульсии.
Решение: использование современных, более безопасных базовых масел (например, растительных или синтетических сложных эфиров вместо минеральных) и экологичных присадок.
2.10. Контроль параметров рабочей эмульсии:
Требование: простота и надежность контроля ключевых параметров:
Концентрация: оптимальный диапазон обычно 3-10%, поддерживается рефрактометром или титрованием. Слишком низкая → плохая смазка/защита, лишком высокая → пенообразование, липкость на валках, повышенный расход.
- pH: регулярный контроль (ежесменный) и корректировка щелочными добавками, например, моноэтаноламином – MEA - при необходимости.
- чистота/загрязненность: контроль содержания взвешенных твердых частиц, содержания
-биозагрязненность: регулярные тесты dip-slides.
Итак, подведем итоги:
Прокатная эмульсия для линии Properzi – это высокотехнологичная сбалансированная система, где критически важны следующие свойства:
1. охлаждение
2. надежная смазка в экстремальных условиях (EP-присадки, жирные кислоты)
3. высокая стабильность эмульсии (эмульгаторы, стабилизаторы) в тяжелых условиях
4. эффективная защита от коррозии (ингибиторы, контроль pH)
5. хорошие моющие/транспортирующие свойства для стружки
6. биостойкость
7. легкая фильтруемость
8. экологическая и производственная безопасность
2. Прокатные эмульсии Petrofer
Продукты линейки Iso-Mill во всей полностью отвечают вышеперечисленным требованиям для производства алюминия и меди методом Properzi и мы расскажем о них поподробнее.
Для холодного и горячего проката алюминия + AL сплавов алюминия компания предлагает ISO-MILL K9 F5 – это концентрат который зарекомендовал себя на двух- и четырех валковых обжимных прокатных станах в т.ч. для операций прокатки катанки методом Проперци (Properzi) и имеет очень долгий срок службы. Полученные поверхности имеют чистую глянцевую безупречную финишную поверхность. Чрезвычайно низкие значения пористости и точечных отверстий могут быть достигнуты при непрерывном производстве фольги из алюминиевой полосы с использованием ISO-MILL K9 F5. Снижение трения на поверхности валка достигается путем добавления смазывающей присадки ISO-MILL ADDITIV T. ISO-MILL K9 F5 представляет собой метастабильную эмульсию со средним размером частиц ≤ 2 мкм, содержит антиокислители, создающие чрезвычайно хорошую защиту против процессов термического окисления. Кроме того, состав содержит специальные ингибиторы коррозии. Эмульсия готовится путем смешивания необходимого количества концентрата с водой. Это можно сделать путем подачи через насос или с помощью других смесительных устройств. Концентрация ISO-MILL K9 F5 от 5% до 20% в зависимости от толщины прокатываемого изделия, скорости проката, степени обжима валков.
Для проката меди компания Petrofer предлагает водорастворимый концентрат ISO-MILL CU 501. Это современная высокоэффективная эмульсия для обработки давлением большого числа металлов, не содержащих железа, и в первую очередь для меди и ее сплавов. ISO-MILL CU 501 может быть использован как высокоэффективная эмульсия для проката и процессов волочения, как например, при производстве медных труб, и также в процессах производства листового металла. ISO-MILL CU 501 успешно используется на станах SMS Meer для холодного пильгрования бесшовных труб в концентрации от 10 до 20 %. ISO-MILL CU 501 разработан в соответствии с последними знаниями, не содержит вторичных аминов, нитритов, фенола, хлора и соответствует требованиям TRGS 611.
Применение прокатных эмульсий линейки Petrofer ISO-MILL являются залогом стабильного производства высококачественной алюминиевой катанки с минимальным браком, высокой производительностью и долгим сроком службы прокатного оборудования.
4. Наш референц по прокатным эмульсиям.
Продукция постоянно находится на нашем складе, и мы будем рады предоставить образцы для проведения лабораторных исследований Вашей лаборатории, а также подготовить программу для проведения промышленных испытаний наших продуктов.
ООО «Аллея Групп»
Автор Науменко М.