丁宏波

（中色科技股份有限公司，河南 洛阳 471039）

某企业在回炉处理一些变形铝合金废料时，加料时间长，能耗高，烧损大。企业每年在能耗、烧损方面的损失相当大，因此急需提效降本，扭亏为盈。为此，我们在认真分析原料的牌号、大小和形态的基础上，通过对多种处理方式的讨论，最终确定出一个比较合理的工艺路线，以最大限度的降低能耗及烧损。

1 生产背景及问题引出

该企业目前采用普通矩形熔铝炉进行生产，工厂利用部分自身下游废料和外购部分废料作为主要原料，采用熔铝炉加保温炉，利用立式液压半连续铸造机生产变形铝及铝合金圆铸锭。其生产工艺如下：

配料-加料-熔化-调成调温-转炉-精炼-在线处理-铸造-锯切-均热-成品铸锭。

现有主要设备为30t矩形燃气熔铝炉、30t倾动式燃气保温炉、30t液压班连续铸造机等。

该企业目前生产所用的废料中，常规的型材废料占比较小，而大断面、空心薄壁和组合型材废料占比较高，这就使型材的装炉效率低下，每次加料仅3t左右，天然气耗能更是达到了245立方米/吨，烧损大于6%。在这种情况下，企业的生产经常是和亏损联系在一起的。

解决此问题可以考虑在原有生产线上改进，也可以考虑新建一条生产线，我们将对这种状况从各方面进行详尽的讨论，力争最终得到一个切实可行的方案。

2 问题分析

从前面的生产背景来看，企业主要面临的是加料、能耗和烧损三方面的问题，而加料问题又是直接导致能耗好烧损的一个重要原因，因此我们可以先分析加料，在解决加料问题后，再分析如何进一步降低能耗和烧损。

一般来讲，炉子容量一定的情况下，每次加料量少会导致加料次数增多，加料次数增多会使炉门开启次数增多，热量损失变大，铝液和空气接触的机会变多，最终导致熔体温降大，氧化多，达到合理的温度和成分所需的天然气用量就大，能耗高，烧损也更严重。

部分废料的表面有漆皮涂层，不处理将会加剧废料的炉内燃烧，增大烧损。

最后可以通过一些其他辅助措施，减少单次加料时间，降低废料和空气的接触，同时采用浸入式熔化，利用好磁力搅拌装置等辅助设施，进一步降低烧损，综合处理，取得最终合理可行的方案。

图1 大断面实心型材废料

图2 大断面空心型材废料

图3 大断面空心薄壁废料

图4 大断面组合型材废料

2.1 提高原料的加料密度

原料主要为工厂料，其中没有太多的非金属杂质，但部分废料含有涂层。原料中除一般普通的型材废料外，还有一定比例的大规格高强度的型材废料，见图1～4，这一部分废料是处理中的难题。

这种废料一般强度较大，但是单位体积的密度又较小，除图2-1中的大断面实心型材废料可以通过直接锯切成段后加入熔铝炉中，图2～4中的几种废料如果仅做简单的锯切处理就直接加料入炉，每次的加料量仍会非常有限。因为炉膛的大小是固定的，如果只是将长料锯断或者剪短，那么废料中中空部分仍然占大多数，即使炉膛内一次加料全部塞满，那么实际铝废料的加入量还是相当有限。根据上面的分析，如果要从根本上增加单次的加入量，那么实际上我们必须增大铝的次铝的加入密度。

增加单次加入密度，一方面通过前面的剪切或者锯切将废料变短，但这远远不够，需要对其进行打包压块处理。直接将剪切或锯切前后的这种废料打包，由于其强度太大，一般的打包机不能将其压成块。因此，在压块之前，还需要增加一道工序，通过撕碎机将废料撕碎，使其不能维持原有的刚性，为后续的打包做准备。

废料被撕碎后压块，压块难度会大大降低，压块后密度会大大增加。因此，每次的加料量将大大增加，加料次数会显著减少。按照压块后密度为1.5m3/t计算，预计加料量每次能提高至6t，那么加料次数可减少一半，能耗将大大降低，烧损也会随之降低。

2.2 降低炉内的烧损

减少加料次数可以一定程度降低烧损，但漆皮涂层含量和原料表面积的大小也对烧损有很大的影响。带漆皮的废料和撕碎后不压块废料如果直接投入普通的熔铝炉中，前者由于漆皮的助燃作用使烧损量大大增加，后者由于撕碎后比表面积增加，可烧损氧化的面积就会增加，进而烧损量随之增加。所以要进一步降低烧损，必须打包并且减少漆皮涂层的影响。

一般去漆皮涂层可以采用回转窑、双室炉和溶剂法等。具体分析本项目，回转窑适合涂层料占大多数且涂层含量较大的轻薄废料，比如破碎后的罐料；双室炉一般的含涂层料均可以处理，但是如果漆皮涂层废料量较大且含量较多，会大大占用双室炉熔化的时间，造成双室炉实际使用效率较低，因此其适合原料部分含有涂层的废料处理；溶剂法适用于大批量处理漆皮涂层含量较高的废料，但这种工艺会产生废水，废水在环保上可能造成二次污染，目前已经使用较少。

该企业主要原料中有部分废料含有漆皮涂层，因此不需要专门再上一套回转窑或者溶剂处理系统，直接采用双室炉对其进行熔化，可以在降低烧损的同时完成熔化过程。

2.3 采用其他辅助方式

（1）采用可更换的料箱

如要进一步降低烧损，除了减少加料次数，还要减少每次开启炉门的时间，即提高每次加料的效率。采用可以更换料箱的专用加料车进一步提高效率，使加料车的料斗大小和矩形炉炉门大小基本一致。每次提前将打包好的料配料称重完毕，在料箱中码好，待需要加料时将料箱直接更换到加料车上，加料车一次性将码好的料送入熔铝炉中，这个过程可以缩短至5min～10min，进一步降低烧损。

（2）采用浸入式熔化

普通熔铝炉如要进一步降低烧损，可以在一个熔化周期之初，炉内事先留一部分铝液，使废料浸入熔体中进行熔化，避免熔化时，火焰直接接触固体料，造成烧损增加。

（3）采用磁力搅拌装置

废料熔化时，如果一味的大火猛烧，烧损会相当严重，一般可以在熔化一部分时，开启磁力搅拌装置，搅动熔体，使炉内的热交换更加充分，从而使熔化效率增加，避免熔体的烧损。

3 采取的方案

通过前面的分析，工艺过程选定如下：选定剪切机、锯切机和撕碎机先将长料剪短、锯断或者撕碎成短料，再由打包机将空心短料进一步压实成块料。预先将这些打包料称重码好放置在可更换的料斗中，待加料时直接更换加料车料斗加料入炉，通过浸入式熔化配合电磁搅拌装置加速熔化，提升熔化效率，降低烧损和能耗。

设备选择时注意熔铝炉应该尽量选择吨位稍大，主要是大炉门方便加料和乘料，大炉膛又方便浸入式熔化。尽量选用双室炉处理带漆皮料的废料，通过其炉内的还原性气氛保证有效降低烧损。剪切机、锯切机和撕碎机设备投资小可以先进行采购，对原料进行预处理。再联系打包机厂家进行试料，经过试验拟选择采用长度300mm～400mm左右的短料，采用1000吨额定压力的液压打包机，最终打包成500mm＊500mm左右的打包料。

该企业目前剪切、锯切设备已经采购，正在联系打包试料，其余设备仍利用原有，待后期新上生产线可以考虑采用双室炉处理带涂层废料。经过上述处理，拟使加料效率拟由每次3t提升至6t，烧损从原来的6%降低到4%，能耗降低至100立方米/t。

4 结束语

变形铝及铝合金废料的熔炼是一个系统的工程，影响烧损、能耗的因素很多。本文通过对原料进行分析，指出了与其烧损和能耗相关的因素，找到了一条能够较为合理的处理此类情况的工艺路线，并联合业主进行实施，目前已阶段性的证实了它的正确性。