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日前，位于美國(guó)弗吉尼亞州喬治王子城的金屬服務(wù)中心（Service Center Metals）的鋁合金圓錠水平連續(xù)鑄造生產(chǎn)線投產(chǎn)，這是該中心第二臺(tái)類鑄造機(jī)，它的圓錠水平連續(xù)線（HDC）的生產(chǎn)能力為4.536萬(wàn)噸/年，而第一條生產(chǎn)線的鑄造能力為3.402萬(wàn)噸/年，總產(chǎn)能7.938萬(wàn)噸/年，成為目前總產(chǎn)量世界上最大的HDC鋁合金擠壓用圓錠鑄造者。兩條生產(chǎn)線并列位于鑄造車(chē)間內(nèi)，鋁熔體流出的流槽相距約2m，然后逐漸加大間距，流向各自鑄造機(jī)，兩臺(tái)鑄造機(jī)的間距約20m。
兩條水平連鑄線的總生產(chǎn)能力近8萬(wàn)噸/年，除滿足中心本身的需求外，還有一部分銷往北美市場(chǎng)。第一條鑄造生產(chǎn)線2003年投產(chǎn)，可鑄圓錠最大直徑356mm，其有2臺(tái)擠壓機(jī)，第1臺(tái)228.6mm，2003年8月投產(chǎn)；第二臺(tái)可擠壓356mm的錠，2006年3月投產(chǎn)。2006年，美國(guó)軟合金擠壓材產(chǎn)量約47.6萬(wàn)噸/年（主要為6063合金及6061合金，其中金屬服務(wù)中心的產(chǎn)量占18%）。228.6mm的擠壓機(jī)（指可擠壓錠最大直徑）的產(chǎn)品質(zhì)量為0.7436kg/m~55.74kg/m，356mm擠壓機(jī)的產(chǎn)品質(zhì)量為2.23kg/m~89.23kg/m。
現(xiàn)在的水平連鑄法已將該法的優(yōu)越性發(fā)揮到了相當(dāng)高的水平，這多歸功于緊湊式重熔車(chē)間理念（Compact Remelt Plant concept,CRP Concept）的形成與發(fā)展，它是奧地利西馬克集團(tuán)（SMS）所屬赫特威希中心（Hertwich）提出的，并加以發(fā)展與完善。CRP理念于上世紀(jì)80年代形成，首先是為了解決擠壓廠的問(wèn)題，用于熔化新（工藝廢料）、舊（從市場(chǎng)上收購(gòu)的）廢料，經(jīng)熔化與處理后鑄造擠壓用的錠。經(jīng)10年的發(fā)展與完善，當(dāng)下CRP已形成一條集備料-裝料-熔化-熔體處理-雙層堆集長(zhǎng)錠-超聲探傷-連續(xù)均勻處理-控制冷卻-長(zhǎng)錠包裝與發(fā)運(yùn)產(chǎn)業(yè)鏈，這是全球首條該類無(wú)頭短流程長(zhǎng)錠熔煉鑄造生產(chǎn)線。
金屬服務(wù)中心的CRP無(wú)頭短流程圓錠熔煉鑄造線除實(shí)現(xiàn)了全流程的自動(dòng)化外，另一大優(yōu)點(diǎn)是原料中使用了更多的舊廢料，廢料經(jīng)過(guò)精準(zhǔn)的預(yù)處理，能確保成分萬(wàn)無(wú)一失。
截至2016年，赫特威希長(zhǎng)圓錠熔煉鑄造生產(chǎn)線全球約有30條，但金屬服務(wù)中心的這兩條線的生產(chǎn)能力卻是最大者，占地面積25260.72m2，長(zhǎng)錠總生產(chǎn)能力7.938萬(wàn)噸/年，除自用60%外，還有40%的優(yōu)質(zhì)長(zhǎng)錠外銷。
金屬服務(wù)中心2號(hào)水平連鑄線的建設(shè)速度快、工程質(zhì)量高，這得益于赫特威希中心與金屬服務(wù)中心的通力合作，由于金屬服務(wù)中心的一些工程師和工人從設(shè)計(jì)開(kāi)始就參與項(xiàng)目的建設(shè)，對(duì)開(kāi)工后的順利投產(chǎn)起了很大作用，投產(chǎn)后16個(gè)月一直運(yùn)轉(zhuǎn)正常，沒(méi)有發(fā)生破壞性停車(chē)事故。該生產(chǎn)線操作工人25名。2條生產(chǎn)線熔煉爐都用的是再生式燒嘴與現(xiàn)代化的控制技術(shù)，因此有很高的熱效率。2號(hào)線的原料預(yù)熱室由箱形改為立式桶狀，原料從頂部裝入，熾熱爐氣從下往上上升，原材料表面的有機(jī)化合物被焚化，形成一些可熱解的氣體，流入主燃燒室燃燒，預(yù)熱爐下部被加熱到一定溫度的原爐料進(jìn)入爐的熔化室。熔化室內(nèi)有鋁熔體泵，可使鋁循環(huán)流動(dòng)，加速熔化，減少氧化損失。
爐內(nèi)鋁熔體經(jīng)每30min一次的發(fā)射光譜成分分析合格后，從爐內(nèi)流出，進(jìn)入旋轉(zhuǎn)除氣爐（室），將熔體中的氫含量降至0.19cc/100g以下，經(jīng)泡沫陶瓷過(guò)濾板除去雜質(zhì)后流入水平連鑄機(jī)，2號(hào)線的鑄錠直徑356mm，是當(dāng)下世界上的最大者，突破了水平鑄造的禁區(qū)，而且可同時(shí)鑄造直徑不同的兩種錠。
水平連鑄機(jī)的鑄造模可連續(xù)鑄造7天，在此期間的鑄造速度始終如一，冷卻水的冷卻強(qiáng)度恒定不變，因此幾千米長(zhǎng)的錠只有一個(gè)頭和一個(gè)尾，7天中錠的冶金組織不變，性能如一。而在正式鑄造中，每鑄約7.3m長(zhǎng)或14.5m長(zhǎng)便停鑄，就會(huì)產(chǎn)生作為廢料的頭尾，而且錠的頭、中、尾部的冷卻速度不一，冶金組織和性能也略有差別，從這些方面來(lái)看，水平連鑄法的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)可比擬的。2號(hào)水平連鑄線每鑄次可鑄18根~20根錠。
金屬服務(wù)中心在生產(chǎn)水平連鑄錠時(shí)，由同步鋸將錠鋸成一定尺寸、可供擠壓用的長(zhǎng)錠（log）或短錠（billet），短錠在擠壓前加熱后即可直接裝入擠壓筒，而長(zhǎng)錠在加熱后還必須經(jīng)過(guò)熱剪，方可裝入擠壓筒。在此，需注意的是，中國(guó)鋁擠壓界自上世紀(jì)80年代初中期在廣東興起鋁擠壓熱潮以來(lái)，一直將“log”與“billet”譯為“棒”，這是不妥的，至少不規(guī)范，“棒”的英文為“rod”與“bar”，是指經(jīng)過(guò)擠壓或軋制等壓力加工的半成品。
鑄造好的長(zhǎng)錠都經(jīng)過(guò)100%的超聲探傷?，F(xiàn)在金屬服務(wù)中心向北美擠壓市場(chǎng)銷售的擠壓圓錠的商品名稱為“Laser Log”，其合金為6061、6063、6082、6005a、6105等，直徑203mm~356mm，每種錠的直徑可相差25.4mm，錠的最大長(zhǎng)度7874mm。該中心鑄造的“Laser Log”錠表面相當(dāng)光滑，手感平滑。
Laser Log錠的表面品質(zhì)與VPC錠相比還略好一些，表面層厚度與VDC錠相當(dāng)，晶粒細(xì)小，小于150μm，經(jīng)過(guò)均勻化處理后，顯微組織中的β相有95%以上轉(zhuǎn)變?yōu)镈-AlFeSi相，錠的各項(xiàng)性能得到全面改善，可以生產(chǎn)出性能穩(wěn)定的優(yōu)質(zhì)擠壓材。（王祝堂）