北美最大高端圆锭铸造企业马塔尔科铝业公司

2021-08-05武子原

轻合金加工技术 2021年4期

武子原

(东北轻合金有限责任公司，黑龙江哈尔滨 150060)

马塔尔科铝业公司(Matalco Inc.)属美国贾姆保罗集团(Giampaolo Group)，随其第三个铝重熔与圆铸锭生产厂的投产，成为北美最大的挤压用铝合金高端圆铸锭生产企业。第三个工厂位于俄亥俄州洛德斯汤(Lordstown,OH)，建设投资100 M美元，占地20 900 m2，圆铸锭生产能力160 kt/a。所产圆铸锭主要供生产建筑与结构铝材、汽车铝材、电子装备铝材，以及其他铝材。马塔尔科铝业公司的另两个重熔铝厂：一个位于加拿大安大略省的布拉姆普汤(Drampton,ON),一个位于俄亥俄州坎顿市(Canton)。三个工厂的圆铸锭总生产能力316 kt/a。

1 公司概况和特点

45年前，迈克·吉姆保罗(Mike Giampaolo)创建了三M金属公司(Triple M Metal LP)，后来该公司成为北美最大的钢铁与有色金属再生企业之一。迈克·吉姆保罗掌管吉姆保罗集团公司多年并且是公司的主要股东。2004年,迈克·吉姆保罗与安东尼奥·吉姆保罗(Antonio(Tito)Giampaolo)投资50M美元在加拿大布拉姆汤市建设了马塔尔科铝业公司(Matalco Inc.),生产铝合金挤压用圆铸锭。2010年，通过收购撒卡尔铝业公司(Thakar Aluminum Corporation)，在坎顿铝业公司建了第二条重熔-铸造生产线；2011年3月完成了坎顿铝业公司原有生产线现代化升级改扩建，提高了生产效率，产品质量也有所上升，总产能达60 kt/a,可铸造直径180 mm、203 mm、230 mm、254 mm、280 mm、305 mm的长6 100 mm的圆铸锭。

公司成立伊始就致力于生产挤压和锻造用铝合金高端圆铸锭，为加拿大、美国中西部和东北部地区铝加工业服务。45年来公司一直遵循这种经营理念，洛德斯汤铝业公司新生产线的建设从计划运作到建成投产历经了10年。

1.1 洛德斯汤铸造厂的建设

马塔尔科铝业公司为新生产线的选址走遍了密歇根州(Michigan)、印第安纳州(Indiana)、宾夕法尼亚州(Pennsylvania )和俄亥俄州(Ohio)，最后确定在俄亥俄州洛德斯汤市，征地4 048 m2，此地交通便利，铁路直达厂区，同时如果生产需要，还可以征用土地。建设工作于2014年9月破土开工，厂房建设与设备安装历时16个月。由于气候不好，使建设工作延误一些时日。铸造车间21 000 m2，2016年3月设备安装到位， 6月投产。至此，马塔尔科铝业公司共有5条圆锭铸造生产线。所有装备达到世界先进水平，不但运转生产成本较低，而且安全工作达到了更高的水平。

1.2 废料管理

马塔尔科铝业公司在生产中用了尽量多的废铝，原铝用量约占25 %，同时废铝都是在以工厂为坐标半径800 km的范围内收购的，其他原材料的采购也不超此范围。对废料的收购有着严格的规定，废料进厂后，进行精准的预处理，对6×××系铝合金废料按合金牌号细分管理。公司还与用户签署了废料返回协议，返回的废料品质高，几乎不含异种金属与合金。挑选出来的不适合公司回炉的废铝卖给其他回收企业。废铝预处理对提高产品质量与经济效益起着非常重要的作用，是一道很关键的工序。

马塔尔科铝业公司在废料管理方面还有两点值得一提：一是与其姊妹企业——三M金属公司有着密切的关系，把不适合本厂用的废料转给该公司，它是一个回收钢铁、铝、铜、锌等废料的企业；二是支持能源与环保方面的一切法规与条例(LEED®,Leadership in Energy and Environmental Design),并认真贯彻执行。

1.3 熔炼

在废料区，有一台德国拉克威兹工业公司(Rackwitz Industrieanlagen GmbH，RiA)的装料车，沿着轨道运行，将原料加入炉内，有2台熔炼炉，装料车上有车载秤，工作人员观看显示屏就知道加了多少料。第一台炉子可以熔炼长的与有油漆的废料。第二台炉的容量25 t,装有机械泵系统，主要用于熔化切屑之类的废碎料。两台炉均采用拉克威兹工业公司扒渣机扒渣。

两台各25 t的保温炉是GNA公司提供的，一台是倾动式的，另一台是固定式的，但装有熔体泵。一旦经过化验认为合格后，放出熔体，经Pyrotek SNIF SHER P-180 UiT除气系统过滤净化处理，SNIF系统可向熔体内通入氩气，以除去氢和一些杂质，然后熔体流入铸造机，但在进入铸造机之前，熔体还要经德雷奇(Drache)陶瓷泡沫过滤(CFF)箱，以清除杂质。

马塔尔科铝业公司还有2台原铝锭烘干炉，以除去原铝锭表面上的水分，以免熔炼时发生爆炸事故。此外，还有1台圆形熔渣回转处理炉，熔炼熔剂公司(Melting Solutions)提供。为了维护熔炼区的环保设有集尘室(baghouse)，一个小的集尘室是处理回转炉排放的气体，另一个大的集尘室用于处理熔炼炉排放的气体，这两套净化系统都是米克罗普尔/尼德曼(Mikropul/Nederman)公司制造的。

1.4 立式半连续直接水冷铸造

立式铸造系统是美国瓦格斯塔夫公司(Wgstaff)设计制造的(参见图1)，有4个铸造平台，可铸造直径180 mm、203 mm、254 mm、305 mm，长7 620 mm的圆铸锭。φ180 mm铸锭的铸造平台上有90个铸模，是北美最大的铸造平台。每次铸造完成后，铸造平台可以倾斜升起，以便检查设备使用情况和清理铸模，而铸造的铸锭则被一排又一排地吊运置于堆置场，以便检查。

图1 新的立式铸造系统,可铸造7 620 mm长的圆铸锭Fig.1 New vertical casting system which can cast billets of 7 620 mm in length

在立式铸造时，铸造速度与冷却水的流速必须处于精准的平衡状态，才能铸出高品质的铸锭以及确保万无一失的安全。由于设备精良且操作人员训练有素，所以从未发生过漏铝现象，如果发生，工人会立即用钎塞堵住出铝口。现在公司还采用了自动钎塞堵口系统，具有很高的灵敏度，将安全工作提升到了一个新的高度。

1.5 铸锭均匀化处理与锯切

铸锭都必须进行均匀化处理，在均匀化处理之前，铸锭还要逐根进行超声波检验。均匀化处理区共有4台批量处理炉、2间冷却室、3个铸锭堆放区(参见图2)。均匀化炉内有3个温度控制区，炉的容量254 t/台。炉的顶部装有空气循环风机，每一区各有1台。炉顶可以移动，以调节空气流动大小，确保热量传输处于最佳状态。冷却室有3台风机，位于室的侧面。均匀化线的各工序(包括运输车的进出)都是自动化运行，圆铸锭冷却到设定温度后，由小车运至锯切区。一切工作全都按设定程序自动完成，实际上不需要人员手工干预。

图2 圆铸锭均匀化区Fig.2 Homogenization zone of billets

圆铸锭的所有运输装备，从铸造、吊出铸锭、运到均匀化处理区、再运到锯切机的全部装备都是先进动力公司(Advanced Dynamics Corporation)提供的。超声探伤设备是奥利姆普斯公司(Olympus)制造的，共有3台自动化锯切机，其中2台可锯切长420 mm～7 315 mm的铸锭，第三台锯几乎可以锯切任何长度的铸锭，最短的为216 mm，用于锻造工件。锯切好的锭坯自动化堆垛起来，并用塑料带自动化打捆，以便发运。