Hazelett节能工艺探讨

赵海东

(中冶东方工程技术有限公司，山东 青岛 266555)

Hazelett节能工艺探讨

赵海东

(中冶东方工程技术有限公司，山东 青岛 266555)

Hazelett工艺是我国近年引进的铝板带连铸连轧新工艺，具有节能、降耗和低生产成本特点。结合国内首条已投产Hazelett生产线的节能功效，并和传统半连续大扁锭生产法、铸轧法生产铝板带能耗方面进行比较，得出Hazelett工艺是目前最节能的铝板带生产工艺。在当前铝板带市场和经济环境下，最适宜在电解铝厂旁建设投资少、见效快和具有市场竞争力的铝板带生产线。

Hazelett工艺；铝板带生产线；大扁锭法；铸轧法；节能降耗

0 引 言

河南某铝加工企业2008年签订国内首条Hazelett铝板带连铸连轧生产线，自投产以来节能功效突出。下面综合论述整条生产线工艺节能方面的优势和设计之初采用的节能措施，并通过不同铝板带生产工艺节能方面比较，突出在当前市场和经济环境下，Hazelett铝板带连铸连轧生产线，节能明显[1]，是具有发展前景的铝板带生产工艺。望能够借鉴并大力推广。

1 Hazelett生产线简介

Hazelett生产线是一条连续铸造、连续热轧的紧凑式生产线。生产线以Hazelett双钢带铸造机为核心，将熔炼工艺和热轧工艺串联在一条连续生产线上，改变了传统半连续铝板带生产工艺，类似于钢铁行业ASP或ESP或CSP生产线。国内尚属首次采用Hazelett连铸连轧生产铝板带工艺，同时也填补了我国铝板带生产的一项空白。具体工艺流程见图1。

图1 电解铝厂到热轧卷工艺流程图

河南Hazelett连铸连轧生产线主要工艺设备配置为：4台120 t铝液混合炉→三转子在线除气→双陶瓷泡沫过滤→1台Hazelett双钢带铸造机→3机架热连轧机→双卷取机。其中4台120 t铝液混合炉以59 t/h的速度连续给Hazelett铸造机供铝，4台混合炉配置了底置式ABB电磁搅拌器和炉内单转子HD-2 000精炼装置，并采用液压倾动真空罐向炉内兑高温电解铝液。整条生产线年产量为30万t合格铝板带[2]。

2 Hazelett工艺节能显著

目前，铝板带生产有传统的大扁锭生产法、铸轧法和Hazelett连铸连轧法3种。大扁锭法也称半连续法，是将合格铝液半连续铸造成大扁锭，经锯切、头尾和铣面后，再二次加热②，然后送热粗轧和热精轧最后送冷轧。铸轧法是将合格铝液单炉次连续铸造成厚6～8 mm铝带卷，然后冷轧。3种工艺比较，Hazelett法是将多炉合格铝液经Hazelett铸造机连续铸成一定规格铝坯(厚: 16～25 mm,宽1 650～2 000 mm)，经弧形辊道直接将高温铝坯连续热送入热轧机，经多机架热轧成铝带或者铝卷，热轧板卷通常为1～8 mm厚，部分可直接销售，其余送冷轧进一步压延。铝板带3种工艺路线见图2。

从图2中可见，Hazelett工艺生产铝板带省去了大扁锭法铸锭的切头、切尾、铣面和二次加热铸锭的中间工序，成品率为96 %～98 %，而大扁锭产品率为92 %。可见Hazelett工艺成品率比大扁锭工艺提高约5 %。按照年产30万t铝板带产品，Hazelett工艺比大扁锭工艺年节约投料量为1.5万t。同时Hazelett工艺也省去铸坯二次加热的能耗，按照年产30万t铝板带产品，比大扁锭工艺生产(每吨加热能耗按照160元计算)年节能折合人民币约4 800万元。

和铸轧法相比，主要体现在年产量和产品厚度的不同。单条Hazelett生产线年产量为30万t，产品厚度1～8 mm，其中1～2 mm厚产品可直接外销不用再经冷轧。单条2 000 mm宽铸轧线年产量不足10 000 t，产品厚度6～8 mm。和单条Hazelett生产线相比，同样的年产量铸轧线需要重复建设约30条生产线，这样不仅浪费土地，投资又大。再有Hazelett连铸连轧工艺可以几天连续生产(可以连续生产3～4天)，不同于铸轧法单炉次生产。成品率高于铸轧法。

图2 铝板带3种工艺路线

3 Hazelett生产线采用电解铝液

铝是高耗能金属，黑度低，熔化时要消耗大量能源。采用成本较低的洁净能源天然气来熔铝，吨铝消耗约96 m3的天然气，每标立方米按照3.7元计算，仅此一项吨铝需要355.2元。初步估计熔化1 t铝需要总成本约420元。而河南铝加工厂采用附近电解铝厂的高温电解铝液为主要原料，用真空罐汽运到炉前。兑入总炉容量的85 %～90 %，省去了向炉内输入大量的燃料来熔化铝。同时也减少了燃烧污染物的排放。年产30万t铝板带，采用85 %的电解铝液比采用固体料年节约天然气2.59×107 m3，年节约9千多万元。

4 采用液压倾翻真空罐兑铝

每台120 t矩形混合炉炉侧设有1个自动密闭兑铝口，在兑铝时密封盖打开，其余期间密闭。兑铝口旁设有1套液压倾翻真空罐台架，用跨内冶金吊车吊运真空罐到台架上，自动联锁打开密封盖，均匀倾翻台架，将高温电解铝液兑入炉内。然后台架匀速回位到水平，入铝口密封盖盖好，吊车起吊空真空罐到专运汽车上，兑铝完成。整个过程自动完成，不需要工作人员靠近，安全便捷。这种兑铝方式减少铝液和空气的接触时间，避免高温铝液氧化，同时也降低兑铝过程铝液温降，安全不污染环境[3]。和打开炉门兑铝相比，完全避免了炉膛热能散失和冷空气氧化炉内高温铝液。初步测量，采用液压倾翻兑铝方式，兑铝过程中铝液温降为～15℃，比炉门兑铝温降减少10℃(炉门兑铝温降平均为25℃)。采用液压倾翻炉侧兑铝，安全又节能。

5 混合炉采用电磁搅拌

4台120 t混合炉配置了2套底置式电磁搅拌器。每台混合炉在1个周期内进行3次搅拌，1次在铝液装入炉容量的2/3时；1次在装料完成，第一次扒渣前；最后一次在等待铸造前。每次搅拌15 min,静置30 min。通过电磁搅拌，加快了固体料和高温电解铝液的混匀时间，缩短熔炼周期约30 %[4]，搅拌也使铝渣减少并聚集在中央，缩短了扒渣操作时间，提高生产效率约20 %[4]，最主要的是均匀的铝液成分和温度，提高了铝板带质量。和未采用电磁搅拌比较，每炉渣量减少约20 %[4]，混合炉冶炼周期缩短约40 min，节能约15 %[4]。

6 3种工艺直接能耗比较

3种工艺直接能耗比较前提：3种工艺采用相同比例的电解铝液和配料制度，生产1～2 mm厚，重量为1 kg铝板带消耗的能量MJ (单位：百万焦耳)。Hazelett工艺生产需要熔炼和连铸连轧就能达到1～2 mm。铸轧需要经过熔炼、连续铸造、冷轧才能达到1～2 mm。而大扁锭生产需要经过熔炼、半连续铸造、切头、切尾、铣面、二次加热、热粗轧、热精轧和冷轧才能达到1～2 mm厚的铝板带。

统计每道工序的能耗。3种工艺熔炼能耗大致相同0.460 MJ[5]，Hazelett法铸造能耗0.246 MJ[5]，热连轧能耗1.091 MJ[2]，Hazelett法总能耗为1.797 MJ。铸轧法连续铸造能耗0.262 MJ[5]，冷轧能耗1.309 MJ[5]，铸轧法总能耗为2.031 MJ。大扁锭法半连续铸造能耗0.123 MJ[5]，锯切和铣面能耗0.185 MJ[5]，热粗轧能耗1.000 MJ[5]，热精轧能耗1.091 MJ[5]，冷轧能耗0.655 MJ[5]，大扁锭法总能耗为3.054 MJ。由以上数据统计可知，采用相同的入炉原料，生产1～2 mm厚，重量为1 kg铝板带，大扁锭法消耗的能量是Hazelett法1.7倍；铸轧法消耗的能量是Hazelett法1.13倍。一条年产30万t Hazelett铝板带生产线，直接年能耗约5.391×108MJ，折成电能1.4975×108kW·h。每度电按照0.45元计算，年产30万t 1～2 mm厚铝板带Hazelett连铸连轧工艺比大扁锭要节约471万元，比铸轧法要节约8.76万元。

7 结 语

Hazelett工艺是我国近年引进的铝板带连铸连轧新工艺，具有节能降耗、布置紧凑、吨铝成本低、产品竞争力强等特点，采用电解铝液为主要原料，节能显著，特别适应于在电解铝厂旁建设。

[1] 马道章.节能降耗—哈兹列特铝板带连铸连轧工艺[J].上海有色金属，2006，27(1)：18-19.

[2] 马道章.哈兹列特工艺在铝板带连铸连轧应用中若干问题的探讨[J].铝加工，2005，3(162)：19-20.

[3] 陈文静.简述电解铝液真空台包转注入炉的几种方式[J].有色金属加工，2015，44(4)：12-15.

[4] 吴旭龙.电磁/永磁搅拌器在熔铝炉上的应用及比较[J].有色金属加工，2008,37(3)：24-25.

[5] 大卫·哈兹列特.采用哈兹列特工艺生产铝板带—节能又环保[J].中国铝业，2007,(12)：8-15.

Discussion on Energy Saving Technology of Hazelett

ZHAO Haidong

(Beris Engineering and Research Co. Ltd,Qingdao,Shandong 266555,China)

Hazelett process is a new technology of aluminum strip continuous casting and rolling in China in recent years, which has the characteristics of energy saving, reducing consumption and low production cost. Comparing the energy saving performance of the first Hazelett production line put into production with that of traditional semicontinuous ingot production method and casting-rolling method,it can be concluded that Hazelett process is currently the most energy-saving process of aluminium plate and strip production.In the aluminum plate and strip market and economic environment, it is very wise and appropriate to establish the aluminium plate and strip production lines with less investment,higher efficiency and market competitiveness near electrolytic aluminum plants.

Hazelett process; slab ingot method; casting-rolling method; electrolytic aluminum liquid; energy saving and consumption reducing

2016-01-16.

赵海东(1977-)，男，山西人，高级工程师.主要研究方向：钢铁冶金、有色冶金设计.

TG335.13

B

1004-2660(2016)01-0014-03