Алюминий, как металл пригодный для использования в технике и быту, впервые получен сравнительно недавно - во второй половине 19 столетия. Более 70% металла используется в виде фольги. Это тонкий лист алюминия, обладающий рядом специфических качеств. При термической обработке он не разрушается и не деформируется. Зеркальная поверхность очень эффективно отражает тепло и свет. Он непроницаем для ультрафиолета, газов, не поддается воздействию растворителей и не пропускает органических веществ. Также непроницаема фольга и для микроорганизмов.
Для превращения слитка металла в фольгу необходим прокатный стан, где алюминий проходит между стальными валами, расстояние между которыми постепенно уменьшается. Кроме прокатного стана требуются мощные нагреватели, азотные камеры, система обрезания кромок рулона.
Для контроля над сложным процессом заводы для производства фольги оборудуются сложной системой измерительных приборов и аппаратурой управления процессом, который происходит при изменяющихся температурах и в различных скоростных режимах.
Толщина промышленной фольги находится в диапазоне 0,005 – 0,2 мм, при этом лист сохраняет достаточную прочность, чтобы использоваться в качестве оберточного материала или конденсаторных обмоток. Но в виде монометаллического листа она используется нечасто. Наиболее распространены композитные материалы в виде соединений фольги с бумагой, полиэтиленом, полипропиленом, различными утепляющими материалами. Также распространены трехслойные упаковки, в которых она находится внутри. Кроме упаковок фольга из алюминия получила широкое распространение в строительстве (сэндвич панели, утеплители) и электротехнике.
Нагретые до 550 0 С слитки металла поступают на первичную обработку. После прохода по валам прокатного стана они достигают толщины 0,6 – 1 см, после чего направляются на обжимной стан. Там алюминиевые полосы, уже охлажденные, несколько раз прокатываются, пока толщина их не достигнет 0,2 – 0,6 мм. В процессе холодного проката фольга проходит этап отжига в азотной атмосфере, вследствие чего на приемный участок поступает стерильная готовая монометаллическая продукция. Дальше она кашируется, лакируется, окрашивается или обрабатывается способом печати или тиснения, для этого существует оборудование для фольгирования - фольгираторы.
Чистый алюминий для производства практически не применяется. Для этого созданы специальные сплавы алюминия с марганцем, железом, литием, медью - в зависимости от требуемых параметров. Первичные алюминиевые сплавы постепенно вытесняются из процесса производства. На их место приходит вторсырье - банки из под пива или иных напитков, бумажные или пластиковые упаковки с вставками из фольги, отходы стройматериалов, стружка и шламы.
Использование вторсырья позволяет сэкономить до 90% электроэнергии для получения того же количества проката, чем из первичного алюминия. Это очень перспективное направление развития отрасли. С каждым годом внедряются новые технологии, более экономные и экологичные.
Для обеспечения выпуска продукции в заданном объеме и ассортименте производство оснащается высокопроизводительным, механизированным и автоматизированным оборудованием, отвечающему современному уровню техники, оснащенным приборами автоматического измерения, контроля и регулирования технологических параметров, поставленным машиностроительной фирмой «Фата-Хантер» (Италия) и фирмой «Рейнольдс Интернэшнл Инк» (США), мировым лидером в производстве упаковочных материалов на основе алюминиевой фольги.
Фольгопрокатный цех включает в себя: участок холодной (заготовительной) прокатки, участок прокатки фольги, участок резки, участок отделки и резки фольги и вспомогательные службы. Производство фольги начинается с прокатки фольговой заготовки толщиной 0.47 мм. полученной из литой полосы сечением 2х(1000-1800) мм., свернутой в рулон массой до 10 т., поступающей из литейного цеха.
Схематически этот процесс можно сместив схему, приведенную на рисунке 5
Рисунок 5 - Схема производства фольги
Более наглядно схема производства фольги и упаковочных материалов на ее основе на заводе «Саянская фольга» ОАО «ОКСА» представлена в приложении А.
Для прокатки фольги, начиная с литой заготовки толщиной 2 мм. до окончательного размера 2х0.07 мм. установлено четыре стана, в том числе:
заготовительный стан КВАРТО 455х1240/1900 мм.
черновой стан КВАРТО 280х850/1900 мм.
универсальный стан КВАРТО 280х850/1900 мм.
чистовой стан КВАРТО 280х850/1900 мм.
Прокатка заготовки под фольгу производится на нереверсивном стане КВАРТО 455х1240/1900 мм., в четыре прохода по схеме 2-0.95-0.47 мм. со скоростью 150 м/мин. в зависимости от прохода. Расчет режимов обжатия при холодной прокатке фольги на нереверсивном стане КВАРТО 455х1240/1900 произведен выше смотри п.2.4.
В процессе прокатки на валки и полосу подается технологическая смазка (керосин+присадки). Смазка подается на рабочие валки через 46 форсунок, на опорные - через 23 форсунки. При прокатке в толщине 2.5 мм. у полосы обрезают боковые кромки по 20 мм.с каждой стороны. Кромка в процессе обрезки рубится на части длиной 100-150 мм. и направляется по конвейеру в короб.
После каждого прохода рулоны укладываются на специальные устройства для охлаждения и выравнивания температуры по сечению рулона. Вылеживание рулонов перед последующим проходом продолжается около суток.
Для получения качественной заготовки стан снабжен системами подачи и фильтрации технологической смазки, автоматическими системами контроля и регулирования толщины и планшетности, системами улавливания, очистки и конденсации паров технологической смазки и др..
Ниже приводится краткая характеристика установленного оборудования.
В состав каждого стана, кроме основных узлов разматывателя, наматывателя и клети - входят передаточные тележки рулонов и шпуль, узлы обрезки кромок с пневмонасосами, устройства для перевалки валков, система подачи, распределения и фильтрации технологической смазки, системы смазки масляным туманом, гидро и пневмо- системы, системы отсоса паров технологической смазки и пожаротушения, электрооборудование в комплекте с системами управления и диагностики, автоматиеские системы контроля толщины и планшетности полосы в процессе прокатки.
Вся фольга толщиной 0.007-0.050 мм. в последнем проходе прокатывается в сдвоенном состоянии и снимается со станов в толщинах 2х0.007 и 2х0.05 мм и перед подачей на последующие операции должна быть раздвоена. Для этой цели в цехе устанавливается машина раздваивания. На машине кроме раздваивания производится обрезка кромок, и если надо резка на части по ширине.
В состав машины, кроме основных узлов- разматывателя, наматывателя, входит узел резки с пневмонасосом, устройства для ультразвуковой пайки полосы, гидросистема, электрооборудование и система загрузки рулонов.
Для прокатки фольги в цехе установлено 3 стана КВАРТО 280/850х1900 мм.
черновой стан
универсальный стан
чистовой стан
Универсальный и чистовой станы снабжены двумя разматывателями, которые позволяют осуществлять прокатку фольги как в одинарном так и в сдвоенном состояниях со скоростью 650-1300 м/мин.
В процессе прокатки производится обрезка кромок шириной 10 мм. с каждой стороны. Обрезка производится в последнем проходе. Кромка удаляется пневмонасосами и затем направляется на пакетирование. Прокатка осуществляется по следующим схемам:
0.47 -0.26-0.13-0.07-0.035-0.018-(2х0.018)-(2х0.009);
0.47 -0.23-0.12-0.06-0.03-0.014-(2х0.014)-(2х0.007);
0.47 -0.27-0.14-0.085-(2х0.085)-(2х0.005);
Для получения фольги высокого качества станы снабжены системами подачи и фильтрации технологической смазки, автоматическими системами контроля и регулирования толщины и планшетности, натяжения, системами улавливания, очистки и конденсации паров технологической смазки и др.
Смазка также как и на заготовительном стане подается через форсунки на рабочие и опорные валки в количестве 46 и 23 шт. соответственно.
Производительность станов в зависимости от конечного размера 2.1-2.7 т/час Рулон после каждого прохода охлаждается сутки. После прокатки на конечный размер фольга раздваивается на машинах раздваивания с одновременной обрезкой боковых кромок по 10 мм. с каждой стороны, и если требуется разрезается на две и более части по ширине. Кромка по пневмонасосу направляется на прессование.
Скорость раздваивания до 1000 м/мин. Производительность 1.5-3.0 т/час. После холодной прокатки рулоны фольговой заготовки толщиной 0.47 мм. передаются на отжиг в камерные печи
средняя садка в печи - 54 т.
время отжига (цикла) -18 часов
производительность при заданном цикле до 3 т/час
температура отжига 450-500 С
Отжиг производится в защитном газе - азоте. Отожженная фольговая заготовка передается на дальнейшую обработку на фольгопрокатные станы.
В цехе устанавливается два вида камерных печей:
для отжига фольговой заготовки;
для отжига готовой фольги:
В состав каждой группы печей входят: по одной машине для загрузки и разгрузки печей грузоподьемностью 30 т., а также поддоны для укладки рулонов перед загрузкой их в камеру.
Гладкая не отделанная алюминиевая фольга является хорошо формирующимся материалом и совершено безвредна при упаковке в нее продуктов питания. Алюминиевая фольга свето-водо- жиро- и газонепроницаемая. Она эластична, не подвергается воздействию водяного пара, отражает тепловые лучи, а благодаря металлической светящейся поверхности используется в рекламных целях. Для улучшения этих качеств алюминиевую фольгу соединяют с другими материалами: с бумагой; кожей; картоном; для повышения коррозионной стойкости- покрывают лаком; подвергают тиснению (выпуклый рисунок); наносят многоцветные рисунки.
Для получения фольги с разными видами отделки в цехе устанавливается:
машина каширования водным клеем
машина двухстороннего лакирования
машина глубокой печати с 8-каретками
Каширование фольги с бумагой производится на кашировальной машине с помощью крахмального клея или органических и синтетических клеев на водной основе. При кашировании клеем на водной основе одна из кашированных полос должна обязательно пропускать водяной пар, что обеспечивается применением такой бумаги как сульфидная, чайная и др.. При кашировании, клей может наноситься как по всей поверхности, так и в виде точек и полос.
Машины каширования снабжены разматывателями фольги и бумаги, кареткой с кашировальным узлом, сушильной камерой, охлаждающими узлами и наматывателем.
Скорость при кашировании фольги составляет 200-210 м/мин.
Производительность машины по готовому материалу составляет 0.85-1.5 т/ч; по металлу 0.3-0.5 т/ч.
Масса 1 м2 материала до 150 г/м2.
Лакирование фольги производится на машине двухстороннего лакирования. Процесс лакирования заключается в нанесении непрерывным способом органических и неорганических лаков. При лакировании на одну из сторон может наноситься бесцветный антикоррозионный лак, термолак, на другую- цветной лак или печать в одну краску (однотонный рисунок, текст). В зависимости от требований к материалу толщина слоя лака может составлять от 0.5 до 2.0 г/м2 (защитное покрытие, цветное лакирование); до 12 г/м2 (покрытие термолаком фольги для крышек и банок из полистирола) и даже до 20 г/м2 - для упаковки материалов с сильным химическим воздействием. В состав машины входит разматыватель, две каретки с узлом лакирования, две сушильных камеры, два охлаждающих узла и наматыватель.
Масса подаваемых на обработку рулонов составляет 2000 кг..
Скорость лакирования фольги составляет 140 м/мин.
Производительность машины в зависимости от толщины фольги, применяемого лака и толщины слоя лака составляет 0.3-2.7 м/час.
Для придания определенного внешнего вида фольга проходит операции нанесения рисунка, печати на машине глубокой печати с 8-каретками и нанесения выпуклого рисунка на машинах тиснения. В состав печатных машин входят разматыватели, наматыватели, печатные каретки с сушильными камерами и охлаждающими валками.
Скорость печатанья фольги составляет 110-130 м/мин.
Производительность 100-300 кг/час.
Для тиснения фольги предусмотрена машина тиснения. На машине может производиться тиснение всех видов фольги. Тиснение производится между двумя валками; металлическим с нанесенным на нем рисунком и валком с шерстяным покрытием либо картонным.
В состав машины входят: разматыватель, наматыватель, устройство для центрирования кромки с общим смещением до 200 мм., узел тиснения, состоящий из двух валков- стального (верхнего) формного и контрцилиндра (нижнего) покрытого бумагой, диаметром вдвое больше чем верхний вал электрооборудование, пневмоустановка и др..
Тиснение осуществляется со скоростью 120 м/мин.
Производительность 200-800 кг/час в зависимости от толщины обрабатываемой фольги после отделки фольга поступает на машины резки, где полоса разрезается на более узкие полосы по ширине.
машины для резки лакированной, тисненой, печатной фольги
машины для окончательной резки фольги кашированной бумагой
Скорость резки на машинах составляет 300-400 м/мин.
Машины резки включают в себя: холостые и тянущие ролики, наматыватели, системы управления, гидросистема, станция смазки подшипников, электрооборудование.
После резки на готовые размеры по ширине и длине рулончики фольги передаются на упаковку.
Даная технология характеризуется большой гибкостью и, следовательно, широкими возможностями варьирования собственного ассортимента без особых усилий, т.е. необходимо лишь разработать и установить новый рисунок. Толщина регулируется либо на станах (автоматически), либо убираются проходы.
Все эти возможности можно свести в таблицу 2.
Таблица 2 - Разновидности фольги, их предназначение и варианты исполнения
|
Наименование и предназначение |
Возможность исполнения (варианты) |
|
Фольга кашированная для упаковки сливочного масла, молочных., табачных, кондитерских изделий, мороженного, маргарина, чая, мясных и вино-водочных продуктов |
32 варианта исполнения |
|
Фольга алюминиевая окрашенная или лакированная с термосвариваемым покрытием для укупоривания тары кисломолочных, мясных, кондитерских, йогуртов, химико-формацевтичекой продукции |
7 вариантов исполнения |
|
Материал комбинированный, многослойный на основе фольги |
10 вариантов исполнения |
|
Гибкая упаковка в рулонах на основе алюминиевой фольги для лекарственных препаратов |
10 вариантов исполнения |
|
Заготовка контурной тары для лекарственных средств на основе фольги алюминиевой |
3 варианта исполнения |
|
Фольга для пластин радиаторов легковых автомобилей |
1 вариант исполнения |
|
2 варианта исполнения |
|
|
Лента из алюминия и сплавов на алюминиевой основе |
2 варианта исполнения |
|
Фольга алюминиевая гладкая для упаковки пищевых продуктов и медицинских препаратов из алюминия различных марок |
2 варианта исполнения |
|
Фольга гладкая для технических целей |
2 варианта исполнения |
|
Фольга алюминиевая бытовая |
1 вариант исполнения |
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ»
Кафедра материаловедения и технологии машиностроения
Выполнил студент:
гр. 134 Вечур В.В.
Проверил:
д.т.н Гропянов А.В.
Санкт-Петербург
Алюминий - наиболее распространенный металл на Земле и третий по содержанию в земной коре после кислорода и кремния. Является легким парамагнитным металлом серебристо-серого цвета. Легко поддается формовке, литью, механической обработке. Обладает низкой плотностью, высоко тепло- и электропроводностью, хорошей коррозионной стойкостью во многих средах за счет образования на поверхности металла плотной оксидной пленки Al2O3.
Алюминий обладает следующими физическими характеристиками
· Плотность -- 2,7 г/смі
· Температура плавления у технического алюминия -- 658 °C, у алюминия высокой чистоты -- 660 °C
· Временное сопротивление литого алюминия -- 10--12 кг/ммІ, деформируемого -- 18--25 кг/ммІ, сплавов -- 38--42 кг/ммІ
· Твердость по Бринеллю -- 24…32 кгс/ммІ
· Высокая пластичность: у технического -- 35 %, у чистого -- 50 %, прокатывается в тонкий лист и даже фольгу
· Удельное сопротивление 0,0262..0,0295 Ом·ммІ/м
Алюминий образует сплавы почти со всеми металлами. Наиболее известны сплавы с медью и магнием (дюралюминий) и кремнием (силумин).
По различным данным, примерно четверть из всего веса производства алюминия в мире, идет на производство упаковки, а в некоторых странах доля производимой из алюминия упаковки составляет 75%.
Для того, чтобы придать алюминиевым сплавам специальные свойства, в процессе производства могут вводиться микродобавки различных металлов. Благодаря этому становится возможным придать металлу коррозионную стойкость, повысить пластичность, устойчивость к высоким температурам, улучшить перерабатываемость (влияние различных добавок на сплавы алюминия показано в таблице 1).
Таблица 1. Влияние добавок на изменение характеристик сплавов алюминия
|
Добавки в сплаве |
Улучшаемые характеристики |
||
|
Марганец и магний |
Прочность и формуемость |
||
|
Медь и цинк |
Прочность |
||
|
Хром и марганец |
Однородность структуры |
||
|
Магний и кремний |
Прочность |
||
|
Железо и кремний |
Качество поверхности изделия |
||
|
Хром и титан |
Однородность структуры |
||
|
Магний, кремний и медь |
Предел текучести |
||
|
Магний, литий и медь |
Предел текучести |
||
|
Магний, цинк и медь |
Предел текучести |
По европейскому стандарту EN 573-1 алюминий и его сплавы обозначаются четырехзначной цифрой - от 1000 до 8000 (серии). К 1000-ой серии относится чистый алюминий, с содержанием алюминия ~99%, чистота которого указывается в двух последних цифрах в сотых долях процента, следующих за величиной 99%. К примеру, чистота алюминия 1198-ой серии составляет 99,98%. Вторая цифра серии (от 1 до 9) обозначает градации пределов примесей в алюминии. Если вторая цифра ноль, то алюминий имеет природный уровень примесей. Для обозначения алюминиевых сплавов, которые содержат различные добавки (Таблица 2) используются цифровые серии от 2000 до 8000. Последние две цифры в этих сериях обозначают идентификационный номер сплава, а вторая - его модификацию. Такая же нумерация используется в стандарте США.
Таблица 2. Добавки в алюминиевых сплавах различных серий по европейскому стандарту
алюминий фольга плавление технический
Для производства упаковочных материалов большая часть алюминия используется в виде тонколистового проката - фольги. Следует отметить, что международный стандарт ISO относит к фольгам прокат толщиной до 200 мкм.
Фольга - тонкий металлический лист (в большинстве стран толщина фольги до 0,2 мм). Фольгу могут изготавливать из алюминия, стали, олова, золота. При том, для железа и его сплавов определение «фольга» обычно не применяется, а используют слово «жесть». Фольгу широко используют в электротехнике, как тепло- и пароизоляцию в строительстве, для тиснения в полиграфии, а также в упаковочной промышленности для пищевых продуктов и фармацевтических средств. Ежегодное производство алюминиевой фольги в Европе составляет ~900 тысяч тонн.
Алюминиевая фольга - очень тонкий лист алюминия, толщиной около 200 нм. Его ширина будет зависеть только от назначения фольги - для гибкой упаковки, коробок, крышек из фольги и так далее. Важно знать то, что алюминиевая фольга, к окончанию процесса ее производства, благодаря отжигу, становится стерильной. Это придало ей большую значимость в упаковывании различных пищевых продуктов и лекарственных препаратов. Помимо этого, алюминиевая фольга обладает высокой термостойкостью - ее можно нагревать до высоких температур без деформирования или плавления, что является идеальным условием для запайки.
Процесс производства алюминиевой фольги состоит из трех основных этапов - отливки слитков, прокатки слитков на ленточную заготовку и прокатки фольги из ленточной заготовки.
Сначала следует подробнее описать процесс получения алюминиевых слитков. Он состоит из следующих операций:
1. Подготовка шихты (смеси исходных материалов)
2. Расплавление шихты
3. Рафинирование расплава
4. Отливка слитка
5. Разрезание слитка
6. Фрезерование слитка
Под рафинированием расплава понимается процесс очистки металла от окислов, неметаллических включений и растворенных в расплаве газов. Если исключить рафинирование из производственного процесса, то из-за наличия неметаллических включений и газов, на ленточной заготовке будут образовываться пузыри, а на фольге сквозные отверстия. Для рафинирования применяют специализированные флюсы (неорганические вещества, которые добавляют для образования шлака надлежащей степени плавкости). Флюсы содействуют извлечению окислов алюминия и препятствуют насыщению металла газами. Их вводят в печь после расплавления шихты, чтобы создать покровную пленку на поверхности расплава. Для алюминия чаще всего используют флюсы из хлористого калия, хлористого натрия или же криолит (гексафторалюминат натрия Na3).
Слитки из алюминия и алюминиевых сплавов отливают следующим образом: из плавильных печей расплавленный металл поступает в стационарный миксер по закрытому желобу. Миксер находится ниже уровня печей. У лётки (отверстие для выпуска жидкого металла) миксера есть приемник, в который поступает металл при открытии лётки. Из приемника, через отверстие с клапаном, которое располагается внизу приемника, металл поступает в распределительную коробку и далее, через распределительные клапаны, в кристаллизаторы. Машина для полунепрерывного литья располагается ниже уровня миксера, что благоприятствует плавному переливу металла, а это в свою очередь способствует отсутствию нарушений в поверхности окисной пленки, которая образуется на поверхности металла. Это исключает попадание в слитки окислов и появлению сквозных отверстий в фольге. Перед разливкой в миксер температура расплава алюминия должна быть в пределах 730о-760оС, а в самом миксере, перед отливом слитков в пределах 690о-710оС.
Алюминий отливают полунепрерывным способом на литейных машинах, которые имеют целый ряд преимуществ:
· Охлаждение слитков интенсивно, так как их поверхность омывается водой
· Получение плотных слитков без пор, усадочных и газовых раковин благодаря направленному охлаждению снизу-вверх.
· Получение мелкой и равномерной структуры, что благоприятствует обрабатываемости и улучшению механических свойств.
После отлива слитки разрезают на мерные длины, которые необходимы для последующей прокатки. Резка проводится на быстроходных дисковых пилах. Если пила обладает высокой производительностью, то после резки у слитка получается чистая поверхность реза металла. Диаметр дисков пилы составляет 810-1245 миллиметров, а скорость реза 40-50 метров в секунду. Все литейные дефекты устраняются фрезерованием слитков на машинах с горизонтальными или вертикальными фрезголовками. С каждой большой стороны слитка снимается от 3 до 6 миллиметров. Практикой установлено, что если отливка ведется на верхнем пределе скорости, то можно получить слитки с гладкой поверхностью без наплывов и складок. Но для этого так же необходимо высокая точность изготовления и шлифовки кристаллизаторов. Такие слитки не требуется фрезеровать, и они хорошо прокатываются на ленту и фольгу, как и фрезерованные.
При отливке могут встретиться следующие виды брака продукции:
· Трещины - возникают в следствие перегрева металла в процессе плавки, высокой скорости литья, большого количества кремния в алюминиевом расплаве или неравномерного охлаждения. Трещины выявляются как при литье, так и при горячей прокатке.
· Наплывы
· Складки
Эти два вида брака (наплывы и складки) могут образоваться при колебании скорости литья, плохо подготовленной поверхности кристаллизатора или при изменении уровня металла в кристаллизаторе.
После отливки следует прокатка ленточной заготовки, которая состоит из нескольких шагов:
1. Нагрев слитков
2. Горячая прокатка слитков
3. Холодная прокатка ленты до толщины 0,3-0,6 миллиметров
4. Отжиг ленты
5. Перемотка и разбраковка
Нагрев слитков проводиться в электрических печах непрерывно (с одной стороны слитки поступают в печь, проходят через нее, подвергаясь нагреву, и с другой стороны выходят). Слитки укладываются в жароупорные поддоны (преимущественно сделанные из стали марки ЭИ316), которые двигаются по жароупорным направляющим, уложенным на подине (нижней части рабочего пространства) печи. Поддоны со слитками проталкиваются через печь, и после нагрева слитки выталкиваются на стол выдачи, откуда по одному передаются тельфером (подвесное грузоподъемное устройство с электрическим приводом) на конвейер стана горячей прокатки. Прокатку могут проводить на двух-, трёх- или четырехвалковых прокатных станах. Алюминиевый слиток прокатывается в несколько подходов. Обжатие на каждом проходе различно.
Таблица 3. Схема прокатки алюминиевого слитка весом 185 кг и с габаритами 135ммХ510Х1020 на заготовку с габаритами 6,8ммХ510мм
|
Толщина, мм |
Абсолютное обжатие, мм |
Относительное обжатие, % |
|||
|
начальная |
конечная |
||||
Для того, чтобы получить заготовку одинаковой ширины после прокатки осуществляют операцию резания кромки на дисковых ножницах, которые устанавливаются на выходной части конвейера стана горячей прокатки. Возможно исключение этой операции, если слитки отливаются с гранями, скошенными сверху и снизу.
Так же существует возможность бесслитковой прокатки - получения ленты непосредственно из расплава металла. В методе бесслитковой прокатки расплавленный металл поступает к водоохлаждаемым движущимся кристаллизаторам, в который проходит кристаллизация. Далее он обжигается и выходит в виде ленты. Такой метод позволяет уменьшит число производимых операций. Дальнейшую прокатку ленты, полученной таким способом ведут по обычным схемам для ленты, прокатанной в горячем состоянии. Механические свойства прокатанной ленты мало отличаются от свойств ленты полученной обычным способом. Бесслитковую ленту можно прокатывать в фольгу толщиной до 15-30 мкм. При прокатке на более тонкие размеры наблюдается повышенная дырчатость фольги.
После получения ленточной заготовки горячей прокаткой наступает очередь холодной прокатки (без промежуточного отжига) на двух- или четырехвалковых станах. Такие станы могут устанавливаться как вдоль линии горячей прокатки, для ее продолжения, так и вне её. Если установка станов горячей прокатки ведется вдоль линии горячей прокатки, то заготовка сразу поступает в станы холодной прокатки: заготовка толщиной 6-7 миллиметров в неостывшем состоянии (теплая прокатка при температуре 200о-300оС) поступает на стан, где происходит прокатка при обильной подаче эмульсии (смазки, для предотвращения налипания алюминия на валки стана) в один проход, после чего полученная лента сматывается в рулон. Если же станы холодной прокатки установлены отдельно, то после горячей прокатки проводится обрезка кромок и сматывание заготовки в рулон на специальной машине. Холодная прокатка осуществляется после остывания рулонов. Следует заметить, что при холодной прокатке сразу после горячей, исключается необходимость в свертывании ленты в рулоны, поверхность получается чище (меньше царапин, забоин и задиров, которые могут появиться вследствие транспортировки). Для производства фольги распространены следующие виды заготовок:
Таблица 4. Габариты ленточных заготовок для производства фольги
После прокатки ленту, смотанную в рулоны диаметром 500-600 миллиметров, подвергают отжигу в электрических печах сопротивления. Для обеспечения необходимого, равномерного отжига, в электрических печах существует циркуляция воздуха благодаря специально установленным вентиляторам.
При производстве ленточных заготовок могут встречаться следующие виды брака:
1. Несоответствие геометрических размеров
2. Повреждения и загрязнения поверхности
3. Неравномерность механических свойств и структуры
Все вышеперечисленные виды брака отрицательно влияют на качество прокатываемой фольги.
Алюминиевую фольгу прокатывают рулонным способом на фольгопрокатных станах, приспособленных для проката алюминиевой ленты толщиной от 0,3 до 0,8 миллиметров до толщины 0,005 миллиметров. Алюминиевая лента в рулоне должна быть плотно намотана, чтобы при натяжении во время прокатки витки рулона не поворачивались и не перемещались. Если это условие не будет соблюдаться, то образуются задиры, потертости и возможность нарушения целостности и чистоты поверхности фольги. Для того, чтобы получить плотную намотку рулона их перематывают на перемоточной машине, одновременно с этим обрезая или не обрезая кромки. Фольгу изготавливают последовательной прокаткой рулонов на фольгопрокатных станах, которые обычно устанавливаются в одну линию по ходу технологического процесса. На каждом стане рекомендуется осуществлять один проход, поэтому число фольгопрокатных станов должно соответствовать количеству необходимых проходов, число которых зависит от конечных размеров и назначения фольги. Для прокатки фольги применяют станы трех типов:
· Заготовительные (черновые)
· Промежуточные
· Отделочные (чистовые)
Эти станы отличаются скоростями прокатки и чистотой поверхности валков. Следует отметить, что это произвольная классификация, так как зачастую, для толстой фольги отделочную прокатку приходится проводить на промежуточных или заготовительных станах, в зависимости от того, какая конечная толщина должна быть у фольги. При прокатке на заготовительных и промежуточных станах толщину подката доводят до толщины, близкой к двойной толщине готовой фольги. За каждый проход дается обжатие до 50%. Так как прокатка фольги сложная операция, она требует точного оборудования, выполнения всех технических условий и соответствующей квалификации рабочих.
Долгое время прокатка фольги велась на двухвалковых станах с нерегулируемой скоростью прокатки. Скорость на таких станах была порядка 0,4-1,3 м/сек. Несмотря на невозможность регулирования скорости, фольга на таких станах получалась хорошего качества и всех размеров в пределах 0,2-0,005 миллиметров при ширине не более 500 миллиметров. Благодаря развитию техники появились станы с регулируемой скоростью прокатки, скорость которых составляет 3-5 м/сек, а также, появились станы, прокатывающие фольгу шириной до 1000 миллиметров со скоростью 16 м/сек. Позже появились станы со скоростью 25 м/сек, шириной получаемой фольги до 1500 миллиметров и толщиной от 0,8 до 0,009 миллиметров. Такой рулон, к сведению, весит порядка 3,5-5 тонн. После холодной прокатки металл теряет свои пластические свойства - повышается предел прочности и снижается относительное удлинение. Такое состояние металла называется нагортовкой или наклепом. Для снятия нагортовки металл нагревают - проводят отжиг. Это приводит к устранению искажений кристаллической решетки, которые были получены в ходе холодной деформации металла. Вместе с устранением искажений решетки идет образование новых зерен на фоне старых деформированных. Величина новых зерен зависит от температуры и продолжительности отжига. Такое изменение структуры металла с изменением механических свойств называют рекристаллизацией. После отжига фольга будет называться мягкой. Неотоженная фольга называется твердой. Если при прокатке используется смазка, обладающая высокой вязкостью и плохо выгорающая в процессе отжига, то проводят операцию промывки на промывном стане. Это делают для того, чтобы предотвратить слипание двух лент и образование дырчатости. Промывают фольгу авиационным бензином, так как он является лучшим растворителем масел, применяемых при прокатке. Не следует забывать и о резке - отделочной операции, следующей за прокаткой фольги на готовый размер, если фольга поставляется в твердом, неотоженном состоянии, или за отжигом - если фольга поставляется в мягком, отоженном состоянии. Резка может быть двух видов:
· Обрезка кромок фольги
· Разрезка фольги на части вдоль на ширину, требуемую по заказу
Проводят разрезку на дисковых ножницах различных конструкций на узкие части толщиной от 0,005 до 0,2 миллиметров
Следует отметить, что поверхность фольги должна быть чистой, без складок, следов коррозии, надрывов, забоин, расслоений, и, помимо прочего, шероховатостей от выгоревшего масла и пятен от смазки. Готовая фольга не должна иметь запаха керосина, бензина или масла. В зависимости от назначения, фольгу могут выпускать с различной толщиной, шириной и химическим составом - из алюминия технической чистоты любых марок, начиная от А0 (с содержанием алюминия 99,0%), до А85 (с содержанием алюминия 99,85%). На фольге допустимы мелкие единичные сквозные отверстия, которые видно глазом против света, не строчечно расположенные и без местных скоплений. Так же, для фольги толщиной от 0,07 дол 0,2 миллиметров допускаются темные пятна от выгоревшего масла, но без шероховатости поверхности.
После прокатки фольгу наматывают на металлическую втулку, длина которой должна быть не меньше ширины фольги. Для того, чтобы при встряхивании втулка не выпадала из рулона, фольгу наматывают очень плотно. Торцы намотанного рулона должны быть чистыми, ровными, без забоев, вмятин и загрязнения. После намотки, каждый рулон обертывают плотной лентой и упаковывают в сухой деревянный ящик, который выстлан бумагой и плотно затянутый стальной лентой или проволокой. При упаковке рулоны фольги надевают на стержни, укрепляют между двумя вкладышами и перекладывают мягкой прокладкой, диаметр которой больше диаметра рулона. Это помогает сохранить рулон от царапин и забоин. Алюминиевая фольга должна хранится в распакованном виде в крытых, сухих и отапливаемых помещениях.
Таблица 5. Механические свойства фольги различной толщины
Не стоит забывать и о возможности производства фольги из спеченного алюминиевого порошка (САП), которое состоит из следующих операций:
1. Фрезеровка заготовок-плит, для удаления внешних дефектов.
2. Плакировка (нанесения на плиты слоя другого металла или расплава термомеханическим способом) фрезерованных плит планшетами из алюминия марки А6 из расчета 6% на сторону, и дальнейшая зачистка плит стальными щетками.
3. Нагрев заплакированных плит для горячей прокатки. Нагрев проводиться в течении 3-4 часов до температуры 500оС в электропечи.
4. Горячая прокатка пакета с габаритами 90Х600Х1100 миллиметров на 5-6 миллиметров в 11-13 проходов на трехвалковом или двухвалковом стане со скорость 1-1,3 м/сек (до толщины 6 миллиметров), затем теплая прокатка при температуре 270-370оС в два прохода до толщины 3,7 миллиметра.
5. Обрезка рваных кромок на дисковых ножницах по 20-25 миллиметров с каждой стороны.
6. Первая холодная прокатка рулона до толщины 08,-1,2 миллиметра в пять проходов на четырехвалковом стане со скоростью 0,3 м/сек.
7. Отжиг рулонов в электрической печи сопротивления с принудительной циркуляцией воздуха для снятия нагортовки плакирующего слоя. Режим отжига - 5 часов при температуре 450оС.
8. Обрезка кромок на дисковых ножницах. Иногда совмещается с разрезкой вдоль на полосы.
9. Вторая холодная прокатка на фольгопрокатном стане до толщины 0,1-0,12 миллиметров в девять проходов на четырехвалковом стане
10. Промежуточный отжиг рулонов для снятия нагортовки плакирующего слоя.
11. Третья холодная прокатка на отделочном фольгопрокатном двухвалковом стане до толщины 0,03 миллиметра в 7-14 проходов.
12. Промывка бензином на промывном стане.
13. Обрезка на готовые размеры на дисковых ножницах с намоткой в плотные рулоны.
Материал из спеченного алюминиевого порошка хорошо деформируется, с малой рваной кромкой при суммарном обжатии до 70-75%. Промежуточные отжиги ленты из САПа практически не оказывают никакого влияния на механические свойства - они лишь имеют наклеп в плакирующем слое алюминия.
Существуют следующие виды брака при производстве фольги и спеченного алюминиевого порошка:
· Недокат или перекат фольги, являющийся следствием неправильного обжатия по проходам и неправильного подбора состава смазки.
· Зарезы фольги, которые возникают при недостаточном натяжении и неправильном обжатии при прокатке.
· Обрывы фольги, получающиеся вследствие неравномерного натяжения при прокатке, малой пластичности фольги или нечистого обреза кромок.
· Дырчатость или сквозные отверстия - результат перегрева заготовок перед горячей прокаткой, загрязнения, царапин (во время прокатки, резки), спекания порошка с довольно крупными частицами окислов алюминия, которые образуются при производстве порошка.
· Серый цвет поверхности, получающийся из-за плохой полировки валков на отделочных проходах, низкой температуры валков, а также высокой вязкости технологической смазки.
Алюминиевая фольга обладает уникальным набором свойств благодаря своей форме и содержанию. Упаковка из такого материала, благодаря своей яркости и блеску с легкостью сможет привлечь внимание покупателя. Но главными её достоинствами является непроницаемость - возможность служить барьером от света, запахов, не пропускает влагу и бактерии, а также не позволяет продукту растерять собственный вкус и аромат.
Но даже уникальные свойства фольги, не могут обеспечить ей прочное лидерство - во многих сферах производства она постепенно уступает место синтетическим упаковочным материалам. Отчасти, это можно объяснить экономическими причинами (пленочные материалы дешевле, позволяют снизить вес упаковки, имеют высокие печатно-технические свойства, обладают способностью к вторичной переработке). Второй причиной является забота о сохранении истощающихся быстрыми темпами природных ресурсов.
Библиографический список
1) Черняк С. Н., Карасевич В. И., Коваленко П. А. - Производство фольги, 2 изд., Металлургиздат, 1968
2) Черняк С.Н., Симонов В.Н. - Опыт производства алюминиевой фольги. ЦИИН ЦМ, 1966
3) Черняк С.Н., Карасевич В.И. - Производство фольги. Металлургиздат, 1957
4) Баженов М.Ф., Кручер Г.Н. - Современная технология производства алюминиевой фольги на заводе Кокийяр. ЦИИН ЦМ, 1959
5) Крейндлин Н.Н., Кручер Г.Н. - Производство листов и лент из легких сплавов. Металлургиздат, 1957
6) Богоявленский К.Н. и др. - Обработка цветных металлов и сплавов давлением. Металлургиздат, 1964
Размещено на Allbest.ru
Основные альтернативные способы получения алюминиевой фольги. Современные способы получения алюминия из отходов. Отделение фольги от каширующих материалов. Использование шлаков алюминия, стружки, пищевой упаковки, фольги различного происхождения.
реферат , добавлен 30.09.2011
Характеристика процесса травления и описание получаемых при этом объектов. Основные свойства и неоднородность травления алюминиевой фольги. Математическое описание процесса формовки анодной алюминиевой фольги для электролитических конденсаторов.
контрольная работа , добавлен 14.05.2011
Характеристика алюминия и его сплавов. Технологический процесс производства алюминия и использование "толлинга" в производстве. Состояние алюминиевой промышленности и мировой рынок алюминия в конце 2007 - начале 2008 гг. Применение алюминия и его сплавов.
контрольная работа , добавлен 14.08.2009
Общая характеристика и ценные свойства алюминия. Применение алюминия и его сплавов в разных отраслях промышленности. Основные современные способы производства алюминия. Производство глинозема: метод Байера и способ спекания. Рафинирование алюминия.
реферат , добавлен 31.05.2010
Свойства алюминиево-магниевых, алюминиево-марганцевых и алюминиево-медных сплавов, их применение в промышленности. Характеристики порошковых сплавов алюминия и методы их получения в металлургии. Технологическая схема изготовления гранулированных сплавов.
реферат , добавлен 04.12.2011
Достоинства алюминия и его сплавов. Малый удельный вес как основное свойство алюминия. Сплавы, упрочняемые термической обработкой. Сплавы для ковки и штамповки. Литейные алюминиевые сплавы. Получение алюминия. Физико-химические основы процесса Байера.
курсовая работа , добавлен 05.03.2015
Экспериментальное изучение реакции азотирования алюминия для получения нитрида алюминия. Свойства, структура и применение нитрида алюминия. Установка для исследования реакции азотирования алюминия. Результаты синтеза и анализ полученных продуктов.
дипломная работа , добавлен 12.02.2015
Запасы и производство бокситов и другого алюминиесодержащего сырья в России. История развития производства алюминия, основные направления его применения как конструкционного металла. Экологические меры безопасности в производстве алюминия и сплавов.
курсовая работа , добавлен 23.04.2011
Характеристика алюминия (серебристо-белого металла), его химическая активность, природные соединения, содержание в земной коре. Модификации оксида алюминия, их получение и применение в технике. Механические свойства и назначение алюминиевых сплавов.
реферат , добавлен 23.11.2010
Алюминий как основа конструкционных материалов. Технология производства алюминия, методы его очищения. Свойства и достоинства сверхчистого алюминия. Применение сплавов в промышленности, польза их старения. Алюминотермия и разработка фаз-упрочнителей.
Алюминиевая фольга изготовлена из алюминиевого сплава, содержащего от 92 до 99 процентов алюминия. Обычно от 0,00017 до 0,0059 дюймов, фольга производится во многих ширинах и силах для буквально сотен приложений. Он используется для производства теплоизоляции для строительной отрасли, запасного ребра для кондиционеров, электрических катушек для трансформаторов, конденсаторов для радиостанций и телевизоров, изоляции для резервуаров-хранилищ, декоративных изделий, контейнеров и упаковки. Популярность алюминиевой фольги для столь многих приложений обусловлена несколькими основными преимуществами, одним из которых является то, что сырья, необходимого для его изготовления, много. Алюминиевая фольга является недорогой, долговечной, нетоксичной и жиронепроницаемой. Кроме того, он выдерживает химическую атаку и обеспечивает отличную электрическую и немагнитную защиту.
Поставки (в 1991 году) алюминиевой фольги составили 913 миллионов фунтов, причем упаковка составляла семьдесят пять процентов рынка алюминиевой фольги. Популярность алюминиевой фольги в качестве упаковочного материала обусловлена его превосходной непроницаемостью для водяного пара и газов. Он также продлевает срок хранения, использует меньше места для хранения и генерирует меньше отходов, чем многие другие упаковочные материалы. Таким образом, предпочтение алюминия в гибкой упаковке стало глобальным явлением. В Японии алюминиевая фольга используется в качестве барьерного компонента в гибких банках. В Европе алюминиевая гибкая упаковка доминирует на рынке фармацевтических блистерных упаковок и конфетных оберток. Асептическая коробка для напитков, которая использует тонкий слой алюминиевой фольги в качестве барьера против кислорода, света и запаха, также довольно популярна во всем мире.
Алюминий является самым недавно обнаруженным металлом, который современная промышленность использует в больших количествах. Известные как «оксид алюминия», алюминиевые соединения использовались для приготовления лекарств в Древнем Египте и для создания тканевых красителей в средние века. К началу восемнадцатого века ученые подозревали, что эти соединения содержат металл, а в 1807 году английский химик сэр Хэмфри Дэви попытался его изолировать. Хотя его усилия потерпели неудачу, Дэви подтвердил, что глинозем имеет металлическую основу, которую он изначально называл «алюминием». Позже Дэви изменил это на «алюминий», и, хотя ученые многих стран назвали термин «алюминий», большинство американцев использует пересмотренное правописание Дэви. В 1825 году датский химик по имени Ганс Христиан Эрстед успешно изолировал алюминий, а через двадцать лет немецкий физик по имени Фридрих Волер смог создать большие частицы металла; однако частицы Волера все еще были только размером с булавочными головками. В 1854 году французский ученый Анри Сент-Клер Девилль усовершенствовал метод Волера, чтобы создать алюминиевые куски размером с мрамор. Процесс Девилла послужил основой для современной алюминиевой промышленности, а первые алюминиевые балки были представлены в 1855 году на Парижской выставке.
В этот момент высокая стоимость изоляции вновь обнаруженного металла ограничила его использование в промышленности. Однако в 1866 году два ученых, работающих отдельно в Соединенных Штатах и Франции, одновременно разработали то, что стало известно как метод Hall-Eroult для отделения оксида алюминия от кислорода с помощью электрического тока. Хотя Чарльз Холл и Пол-Луи-Туссен Эруэл запатентовали свои открытия, в Америке и Франции соответственно, Холл первым признал финансовый потенциал своего процесса очистки. В 1888 году он и несколько партнеров основали компанию Pittsburgh Reduction Company, которая в этом году выпустила первые алюминиевые слитки. Используя гидроэлектричество для питания большой новой конверсионной установки вблизи Ниагарского водопада и поставки растущего промышленного спроса на алюминий, компания Холла, переименованная в Aluminum Company of America (Alcoa) в 1907 году, процветала. Впоследствии Эроулл основал компанию «Алюминий-Индустри-Актен-Гезельшафт» в Швейцарии. Воодушевленный растущим спросом на алюминий во время I и II мировых войн, большинство других промышленно развитых стран начали производить свой собственный алюминий. В 1903 году Франция стала первой страной по производству фольги из очищенного алюминия. Соединенные Штаты последовали примеру десятилетия спустя, первое использование нового продукта — ножные группы для определения гонок гонок. Вскоре была использована алюминиевая фольга для контейнеров и упаковки, а Вторая мировая война ускорила эту тенденцию, создав алюминиевую фольгу в качестве основного упаковочного материала. До Второй мировой войны Alcoa оставалась единственным американским производителем очищенного алюминия, но сегодня есть семь крупных производителей алюминиевой фольги, расположенных в Соединенных Штатах.
Алюминиевые числа среди самых распространенных элементов: после кислорода и кремния, это самый обильный элемент, найденный на земной поверхности, составляющий более восьми процентов земной коры до глубины десяти миль и появляющийся почти в каждой общей скале. Однако алюминий не происходит в его чистой металлической форме, а скорее в виде гидратированного оксида алюминия (смесь воды и оксида алюминия) в сочетании с диоксидом кремния, оксидом железа и титаном. Наиболее значительная алюминиевая руда — боксит, названный в честь французского города Ле-Бо, где он был обнаружен в 1821 году. Боксит содержит железо и гидратированный оксид алюминия, причем последний представляет собой самый большой составной материал. В настоящее время бокситы достаточно многочисленны, так что для производства алюминия добываются только отложения с содержанием оксида алюминия сорок пять процентов или более. Концентрированные отложения встречаются как в северном, так и в южном полушариях, причем большая часть руды используется в Соединенных Штатах, поступающих из Вест-Индии, Северной Америки и Австралии. Поскольку боксит встречается так близко к поверхности земли, процедуры рудника относительно просты. Взрывчатые вещества используются для открытия больших ям в бокситовых пластах, после чего верхние слои грязи и горной породы очищаются. Открытая руда затем удаляется с помощью фронтальных погрузчиков, складывается в грузовые автомобили или вагоны и транспортируется на перерабатывающие предприятия. Боксит тяжелый (обычно одна тонна алюминия может быть произведена от четырех до шести тонн руды), поэтому, чтобы уменьшить расходы на транспортировку, эти заводы часто расположены как можно ближе к бокситовым рудникам.
Извлечение чистого алюминия из боксита влечет за собой два процесса. Во-первых, руда очищается для устранения примесей, таких как оксид железа, диоксид кремния, диоксид титана и вода. Затем полученный оксид алюминия плавится с получением чистого алюминия. После этого алюминий прокатывают для производства фольги.
1 Процесс Байера, используемый для очистки бокситов, состоит из четырех этапов: переваривание, очистка, осаждение и прокаливание. Во время стадии пищеварения боксит измельчают и смешивают с гидроксидом натрия перед закачкой в большие емкости под давлением. В этих резервуарах, называемых регенераторами, комбинация гидроксида натрия, тепла и давления разрывает руду в насыщенный раствор алюмината натрия и нерастворимых загрязняющих веществ, которые оседают на дно.
2 Следующая фаза процесса, осветление, влечет за собой отправку раствора и загрязняющих веществ через набор резервуаров и прессов. На этом этапе тканевые фильтры захватывают загрязняющие вещества, которые затем удаляются. После повторного фильтрования оставшийся раствор транспортируется в градирню.
3 На следующем этапе осаждение раствор оксида алюминия перемещается в большой силос, где при адаптации метода Девилла жидкость засевается кристаллами гидратированного алюминия для содействия образованию частиц алюминия. Поскольку затравочные кристаллы привлекают другие кристаллы в растворе, начинают образовываться большие скопления гидрата алюминия. Они сначала отфильтровываются, а затем промываются.
4 Кальцинирование, заключительный этап в процессе очистки Байера, влечет за собой воздействие на гидрат алюминия высоких температур. Этот экстремальный нагрев обезвоживает материал, оставляя остатки мелкого белого порошка: оксида алюминия.
5 Плавление, которое отделяет алюминий-кислородное соединение (оксид алюминия), полученное с помощью процесса Байера, является следующей стадией извлечения чистого, металлического алюминия из бокситов. Хотя применяемая в настоящее время процедура происходит от электролитического метода, изобретенного одновременно Чарльзом Холлом и Полом-Луи-Туссеном Эру в конце девятнадцатого века, он был модернизирован. Во-первых, оксид алюминия растворяют в плавильной камере, глубокую стальную форму, выложенную углеродом и заполненную нагретым жидким проводником, которая состоит в основном из криолита из алюминия.
6 Затем электрический ток проходит через криолит, вызывая образование коры поверх расплава оксида алюминия. Когда в смесь периодически перемешивают дополнительный оксид алюминия, эту кору разрушают и перемешивают. Когда оксид алюминия растворяется, он электролитически разлагается, чтобы получить слой чистого расплавленного алюминия на дне плавильной камеры. Кислород сливается с углеродом, используемым для выделения клетки, и ускользает в виде углекислого газа.
7 Еще в расплавленном виде очищенный алюминий извлекается из плавильных клеток, переносится в тигли и опустошается в печи. На этом этапе могут быть добавлены другие элементы для производства алюминиевых сплавов с характеристиками, подходящими для конечного продукта, хотя фольга обычно изготавливается из чистого алюминия 99,8 или 99,9%. Затем жидкость выливают в устройства для прямого охлаждения, где она остывает в больших плитах, называемых «слитками» или «запасом рерилла». После отжига, термообработки для улучшения обрабатываемости — слитки подходят для прокатки в фольгу.
8 Альтернативный способ плавки и литья алюминия называется «непрерывным литьем». Этот процесс включает в себя производственную линию, состоящую из плавильной печи, удерживающего очага для содержания расплавленного металла, системы переноса, литейной установки, комбинированной установки, состоящей из прижимных валков, сдвига и уздечки, а также машины для перемотки и обмотки. Оба метода дают толщину в диапазоне от 0,125 до 0,205 дюйма (0,317 до 0,635 см) и различной ширины. Преимущество метода непрерывной разливки заключается в том, что для прокатки фольги не требуется этап отжига, как и процесс плавки и литья, поскольку отжиг автоматически достигается в процессе литья.
8 После изготовления фольги его необходимо уменьшить по толщине, чтобы сделать фольгу. Это выполняется на прокатной стане, где материал несколько раз пропускают через металлические рулоны, называемые рабочими валками. Когда листы (или полотна) из алюминия проходят через валки, они выдавливаются более тонким и экструдируются через зазор между валками. Рабочие ролики соединены с более тяжелыми рулонами, называемыми резервными рулонами, которые оказывают давление, чтобы поддерживать стабильность рабочих валков. Это помогает удерживать размеры продукта в пределах допусков. Работа и резервные ролики вращаются в противоположных направлениях. Для облегчения процесса прокатки добавляются смазочные материалы. Во время этого процесса прокатки алюминий иногда должен быть отожжен (термообработан) для поддержания его работоспособности.
Уменьшение фольги контролируется регулировкой оборотов валков и вязкостью (сопротивление потоку), количеством и температурой смазочных материалов для прокатки. Рулонный зазор определяет как толщину, так и длину фольги, выходящей из мельницы. Этот зазор можно отрегулировать, подняв или опустив верхний рабочий валик. Rolling производит две естественные отделки на фольге, яркие и матовые. Светлая отделка получается, когда фольга контактирует с рабочими поверхностями валков. Для изготовления матового покрытия два листа должны быть упакованы вместе и одновременно прокатываться; когда это делается, стороны, которые касаются друг друга, заканчиваются матовой отделкой. Другие методы механической отделки, обычно создаваемые во время операций преобразования, могут использоваться для производства определенных образцов.
9 Когда листы фольги проходят через ролики, они обрезаются и разрезаются круглыми или бритвенными ножами, установленными на валковой мельнице. Обрезка относится к краям фольги, в то время как разрезание разрезает фольгу на несколько листов. Эти этапы используются для изготовления узкой спиральной ширины, для обрезания кромок покрытого или ламинированного материала и для получения прямоугольных кусков. Для некоторых операций по изготовлению и конвертированию полотна, которые были сломаны во время прокатки, должны быть соединены вместе или сплайсированы. Обычные типы сращиваний для соединения полос из простой фольги и / или подложки включают ультразвуковую, термоуплотняющую ленту, герметизирующую ленту и электросварную. Ультразвуковое сращивание использует твердотельный сварной шов с ультразвуковым преобразователем — в перекрытом металле.
10 Для многих применений фольга используется в I V / комбинации с другими материалами. Он может быть покрыт широким спектром материалов, таких как полимеры и смолы, для декоративных, защитных или термосвариваемых целей. Его можно ламинировать бумагами, картонами и пластиковыми пленками. Его можно также вырезать, формировать в любую форму, печатать, рельефно, разрезать на полоски, листать, протравливать и анодировать. Как только пленка находится в конечном состоянии, она упаковывается соответствующим образом и отправляется клиенту.
В дополнение к контролируемому процессу таких параметров, как температура и время, готовый продукт из фольги должен отвечать определенным требованиям. Например, было обнаружено, что для различных процессов конвертирования и конечного использования требуются различные степени сухости на поверхности фольги для достижения удовлетворительной производительности. Для определения сухости используется тест смачиваемости. В этом тесте различные растворы этилового спирта в дистиллированной воде с приращением в десять процентов по объему выливаются в однородный поток на поверхность фольги. Если капель не образуется, смачиваемость равна нулю. Процесс продолжается до тех пор, пока не будет определено, какой минимальный процент спиртового раствора полностью промоет поверхность фольги.
Другими важными свойствами являются толщина и прочность на растяжение. Стандартные методы испытаний были разработаны Американским обществом испытаний и материалов (ASTM). Толщина определяется взвешиванием образца и измерением его площади, а затем делением веса на произведение площади, умноженной на плотность сплава. Испытание на растяжение фольги необходимо тщательно контролировать, поскольку на результаты теста могут влиять грубые края и наличие мелких дефектов, а также другие переменные. Образец помещают в зажим, и растягивающее или тяговое усилие наносится до тех пор, пока не произойдет разрушение образца. Измеряется сила или сила, необходимые для разрыва образца.
Популярность алюминиевой фольги, особенно для гибкой упаковки, будет продолжать расти. Четырехсторонние финские герметичные чехлы приобрели широкую популярность для военных, медицинских и розничных продуктов питания и в больших размерах для институциональных пакетов продовольственных услуг. Также были введены пакеты для упаковки вина от 1,06 до 4,75 галлонов (4-18 литров) для розничных и ресторанных рынков, а также для других рынков общественного питания. Кроме того, другие продукты продолжают разрабатываться для других приложений. Увеличение популярности микроволновых печей привело к разработке нескольких форм полужестких контейнеров на основе алюминия, предназначенных специально для этих печей. Совсем недавно были разработаны специальные кухонные плиты для барбекю.
Однако даже алюминиевую фольгу тщательно анализируют в отношении ее «дружественности» окружающей среды. Следовательно, производители увеличивают свои усилия в области переработки; на самом деле, все производители фольги в США начали программы переработки, хотя общий тоннаж и скорость сбора алюминиевой фольги намного ниже, чем у легкоизвлекаемых алюминиевых банок. Алюминиевая фольга уже имеет то преимущество, что она легкая и малая, что помогает уменьшить ее вклад в поток твердых отходов. Фактически упаковка из ламинированной алюминиевой фольги составляет всего 17/100 единиц одного процента твердых отходов США.
Для упаковочных отходов наиболее перспективным решением может быть сокращение источников. Например, упаковка 65 фунтов (29,51 кг) кофе в стальных баках требует 20 фунтов (9,08 кг) стали, но всего 3 фунта (4,08 кг) ламинированной упаковки, включая алюминиевую фольгу. Такая упаковка также занимает меньше места на полигоне. Отдел фольги Алюминиевой ассоциации даже разрабатывает образовательную программу по алюминиевой фольге для университетов и профессиональных дизайнеров упаковки, чтобы помочь информировать таких дизайнеров о преимуществах перехода на гибкую упаковку.
Алюминиевая фольга также потребляет меньше энергии во время производства и распределения, при этом рециклируется отходы на заводе. Фактически, рециркулированный алюминий, включая банки и фольгу, составляет более 30 процентов годовой поставки металла в отрасли. Это число растет в течение нескольких лет и, как ожидается, продолжится. Кроме того, улучшаются процессы, используемые при производстве фольги, для снижения загрязнения воздуха и опасных отходов.
Алюминий — удивительный металл. Благодаря своим уникальным свойствам, он используется в самых разных сферах для решения самых разнообразных задач. Из алюминия изготавливают детали кузова автомобилей, его используют в авиастроении, он нередко является важным компонентом бытовой техники и электроники. Из алюминия изготавливают посуду, предметы интерьера, мебель. Его используют в строительстве и декорировании интерьеров. В общем, области применения можно перечислять еще очень долго. Удивительно другое.
Когда говорят об алюминии, на ум сразу же приходят автомобили, самолеты, посуда, строительство и тому подобное. Но все эти сферы производства не являются главными потребителями этого металла. Это просто невероятно, но большая часть всего получаемого алюминия идет на производство алюминиевой фольги. Да, той самой, в которую заворачивают ваши любимые конфеты или в которой вы запекаете гуся с яблоками.
По оценкам экспертов, около 78% всего добываемого алюминия идет на производство фольги. Вот такой интересный факт.
Что представляет собой алюминиевая фольга?
Говоря простым и понятным языком, это очень-очень тонкий лист алюминия. Вернее, сплава алюминия с другими материалами (это позволяет добиться нужной прочности и гибкости). Его толщина, как правило, не превышает 0.2 мм. Длина же и ширина рулона может быть самой разной, в зависимости от целей использования.
Где сегодня используют алюминиевую фольгу?
Практически везде. Зайдите в любой продуктовый супермаркет, и вы убедитесь, что огромное количество производителей самых разных продуктов питания и сопутствующих товаров используют фольгу в качестве упаковки. Нередко ее используют прямо в первозданном виде. То есть, просто заворачивают продукт в серебристую упаковку. Примеров много — производители мороженого, конфет в коробках, шоколада.
Другие берут алюминиевую фольгу в качестве основы, наносят на нее свои фирменные рисунки, необходимую информацию, придают нужную форму и создают классную упаковку. Например, производители плавленого сыра нередко заворачивают свою продукцию в разукрашенную в соответствии с корпоративными стандартами алюминиевую фольгу. Еще более наглядный пример — производители конфет, которые очень часто используют фольгу в качестве упаковки.
Естественно, не только в сфере производства продуктов питания используется алюминиевая фольга. Сфера ее применения намного обширнее. Фольгу используют в фармацевтической отрасли. Алюминий — самый популярный материал для производства упаковки для лекарств. В косметической отрасли алюминиевая фольга также часто используется в качестве тары. Из нее делают блистерную упаковку, различные удобные тюбики и капсулы. Ее используют в строительстве (для изоляции), в автомобилестроении (кузова и отделка салона) и так далее. Как видите, этот продукт применяется в самых разных сферах деятельности.
Перспективы производства алюминиевой фольги в нашей стране
С каждым годом наблюдается стабильный рост потребления алюминиевой фольги. Более того, работающие сегодня в России заводы не способны удовлетворить потребности нашего рынка. В цифрах все это выглядит следующим образом. Потребность составляет около 200 тыс. тонн алюминия. А общая мощность заводов не превышает 150 тыс. тонн алюминия в год.
Как видите, перспективы открытия собственного производства алюминиевой фольги более чем радужны. Но есть проблема. Старые и очень крупные игроки рынка (а их в России всего два) могут сильно попортить нервы новичку, вторгнувшемуся на их территорию. Об этом стоит помнить.
Что же касается того недостающего объема производства, которого не хватает российским заводам для удовлетворения потребностей рынка, то его компенсируют зарубежные поставки. То есть, новичку в этом бизнесе придется еще и конкурировать с западными производителями и поставщиками.
Если все это вас не пугает, и вы по-прежнему горите желанием открыть алюминиевый завод, то давайте перейдем к самому процессу. И сначала узнаем, как производят алюминиевую фольгу.
Процесс производства фольги из алюминия
Все начинается в печи. Алюминий плавят в специальной газовой печи при температуре 750 градусов по Цельсию. Этот процесс может длиться несколько часов (зависит от количества сплава).
После этого расплавленный металл доставляется по желобам в специальную форму. Во время движения, все примеси отфильтровываются, а водяная система охлаждения помогает металлу затвердеть. На выходе получают огромный алюминиевый слиток длиной несколько метров, толщиной в несколько десятков сантиметров и весом в несколько тонн.
Огромный слиток движется по конвейеру, проходя через огромные валы. Эти валы имеют температуру около 450 градусов по Цельсию. Благодаря этому, они сжимают, сплющивают, раскатывают алюминий, словно тесто. Этот процесс прокатки повторяется до тех пор, пока слиток не превращается в тончайший лист алюминиевой фольги.
Далее фольга наматывается на специально подготовленные барабаны, охлаждается и еще раз прокатывается, чтобы достичь нужной толщины. Теперь остается только удалить неровные края и порезать на рулоны нужной длины и ширины. В общей сложности из одного слитка получают около 20 километров фольги. Да, это не опечатка, именно километров.
Как открыть производство алюминиевой фольги?
Зная технологический процесс, можно догадаться, что самым сложным этапом в организации данного бизнеса является покупка оборудования и аренда подходящих помещений. Хорошее (хотя, не самое лучшее) оборудование для производства фольги обойдется в сумму около одного миллиона долларов или 35 млн. рублей (по курсу на май 2014). Сумма внушительная. Но и бизнес весьма серьезный.
Также нужно найти и арендовать площади под производство. Как вы понимаете, речь идет о больших площадях. Так что ежемесячная сумма аренды может варьироваться в диапазоне от нескольких сотен тысяч до нескольких миллионов рублей. Это тоже важно учитывать.
Также не забывайте о зарплате работникам, коммунальных платежах и т.д. И еще, вполне возможно, вам понадобится ремонт. Кроме того, может понадобиться корпоративный транспорт. А это потребует серьезных вложений. Не забывайте и о предстоящей борьбе с более мощными и опытными конкурентами. Здесь лишние деньги тоже пригодятся. На этом все. Желаем успехов!
