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我国铝加工业利害了

时间:2018/7/9 8:35:39    来源:中国有色金属报

改革开放40年来 ,我国铝工业从高速发展时期转向高质量发展期,同其他产业一样,我国铝工业稳中有进、稳中向好趋势十分明显,一方面,我国铝加工业拥有全球最完备的产业体系,承受外部市场冲击的能力世界首屈一指;另一方面,我国铝加工业体量庞大、增速仍十分可观、消费旺盛。

  我国铝加工产业利害在哪?

  2017年我国铝材总产量3455万吨

  2017年我国铝材总生产能力约5800万吨/年,占世界总产能9350万吨/年的62%。据北京安泰科信息股份有限企业的资料显示(见表1)。

  表1 2016年、2017年我国铝材产、销数据

我国铝加工业利害了!

  由表中所列数据可见,我国2017年铝加工材表观净消费3440万吨,占世界净消费量6143万吨的62%。由此可见,我国铝材有着巨大的国内市场,所以美国挑起中美贸易战,对我国出口到美国的钢、铝加征25%关税,对我国铝加工业会有一些影响,但不大,完全可通过增加国内消费与加大对其他地区的出口所抵消。2017年我国铝材产量同比上升8.5%,笔者认为,2018年的增长率也不会低于7.5%。

  铝加工业装备最先进

  由于我国铝加工产业装备的80%以上是新世纪以来建设的,而且大部分是以世界顶尖的制造企业如美国瓦格斯塔夫(Wagstaff)引进铸造机,日本宇部兴产企业的挤压机,德国西马格集团(SMS Group)的板带轧机、重型挤压机、反向挤压机与厚板预拉伸机,奥地利奥伯纳企业的加热炉与热处理炉等。

  ——熔炼保温炉组。有世界顶尖的铝合金熔炼-保温炉组约95套,容量约2600吨具有节能、环保等优点,能耗低于55m3/吨铝天然气,温室气体和二恶英排放量能满足欧洲经济共同体的环保法规要求。

  ——铸造机集世界先进之大成。截至2017年,我国保有现代化的圆锭与扁锭铸造机约4500台,最大的圆锭铸造机一次可铸160根,扁锭铸造机一次可铸单块锭的质量达42吨,可铸圆锭最大长度9m,这些都可以列为世界纪录。我国引进的瓦格斯塔夫圆锭铸造机48台,其中引进最多的是辽宁忠旺铝业有限企业,共计13台,总生产能力在120万吨/年以上,这是世界上绝无仅有的。我国现有引进的扁锭铸造机近90台,其中瓦格斯塔夫企业的55台;美国阿尔梅克斯企业(Almex)的4台,专用于铸造航空航天器硬合金扁锭;还引进了既可以铸造扁锭又可以铸造圆锭(ingot/billet)的铸造机。

  ——铸锭热轧(板带热轧)。我国铝板热轧始于1919年,用二辊小热轧机轧制铁模铸造小扁锭,生产小板片,现代化铝板带轧制始于1956年11月东北轻合金有限企业2000mm四辊不可逆式热轧机的投产,该设备从苏联引进;1970年西南铝业(集团)有限责任企业建成投产,有一台我国有完全自主产权的2800mm四辊不可逆式热轧机,是由第一重型机器制造有限企业设计制造。

  铸锭热轧前都要进行加热,往往把这种工艺称为预加热。硬合金锭在机械加工之前必须进行均匀化处理,均匀化处理是既费时又费能的工序,预加热也如此,均匀化处理与预加热可单独进行,也可以合并进行。我国铝板带轧制工业拥有世界上最多与最先进的推进式加热炉。这种炉具有加热温度均匀、加热速度快、节能环保、易自动控制、容量大等优点。

  截至2017年,我国有引进的艾伯纳企业及其他企业的扁锭推进式加热炉-均匀化炉52台,国产炉85台。南山轻合金企业热轧线有5座HICON推进式加热炉,每座炉可装30吨的扁锭25块,是全球一次可装锭最多且装料量最大的生产线。天津忠旺铝业有限企业软合金热轧线的艾伯纳推进式加热炉可装厚390mm~650mm、宽1240mm~2700mm、长4500~8000mm的锭,锭温度均匀性±3℃,热效率≥72%,锭坯加热温度350℃~620℃,单块锭最大质量26.5吨,最多可装25块。

  2017年我国铝板带热轧机及生产线见表2 。热连扎线是指精轧机列≥2个机架的生产线,热轧板带总生产能1791万吨/年,占世界总生产能力的5.3%左右。在热轧板带中,厚板的产量一般不会超过8%,其余的为供冷轧用的带卷坯,供冷轧用的热轧带坯厚度通常都≥2.2mm。

  表 2 2017年中国拥有的铝板带热轧机及热连轧线

我国铝加工业利害了!

  我国有2条哈兹雷特1950mm连铸连轧线,一条在河南豫港龙泉高精度铝板有限企业,该厂把生产能力定为250万吨/年;另一条在内蒙古霍林郭勒绵联铝材有限企业,生产能力定为350万吨/年。实际上每条的生产能力完全可以达到500万吨/年。

  亚洲铝厂有限企业的1(2450mm)+5(1730mm)式热连轧线已停产。2540mm热粗轧机是全新的,西马克企业设计制造;1730mm5机架热连轧线是从美国铝业企业购买的二手设备。但由西马克企业作过改造。

  ——厚板生产。在铝加工产业,厚板是指厚度>6mm的板材,除北美以外,其他国家和地区都采用这一定义,在北美将厚板定义为厚度>6.35mm(0.25in.)的板材。在全世界铝行业。只有厚板(Plate)与薄板(Sheet)之分,没有中厚板之说,但是却有特厚板(thick plate)这一名称。

  2017年我国铝合金厚板生产能力已超过100万吨/年,是世界上最大与最先进的,如东北轻合金有限责任企业的3950mm热轧机、天津忠旺铝业有限企业的4500mm 热轧机、南山铝业股份有限企业与爱励铝业(镇江)有限企业的4100mm热轧机、南南铝加工有限企业的4100mm热轧机、西南铝业(集团)有限责任企业的4300mm热轧机都是从西马克企业引进的,还有企业拟建5600mm粗轧机,生产线已预留出此轧机的位置,它真是世界铝粗轧机之王,比奥科宁克铝业企业达文波特轧制厂的粗轧机还大一点点。

  要生产航空航天铝合金厚板还必须有辊底式固溶处理炉、时效炉、预拉伸机、超声探伤线等,应可处理38m长、厚达250mm的板材, 总长近180m。当下我国有辊底式固溶处理炉与时效炉,是全球拥有这类炉最多的国家。我国有一家企业有3台辊底式固溶处理炉,炉膛长38m,炉内保温板材的最大温差为±1.5℃,首台炉2015年12月3日进行了有负荷试库,全面达到预期效果;该企业还有4台艾伯纳辊底式时效炉,3台处理通用板,另一台炉膛长39m,可进行T77处理,这是我国首台,也是亚洲第一台,可处理板材最大质量25吨。

  至2017年12月,全世界在产的厚板预拉伸机约60台,我国有25台,占总数的42%,由于85%以上的厚板都要经过拉伸,所以拉伸机的生产能力决定了企业厚板生产能力。目前,世界上最大的厚板预拉伸机为136MN,为美国凯撒铝业企业雷文斯伍德轧制厂所有,我国西南铝业(集团)有限责任企业有一台120MN的拉伸机,是我国航母级拉伸机,由洛阳中信重工集团制造。

  ——双辊式连续铸轧带坯。铝及铝合金厚板可以直接由热轧机生产,热轧也可以生产供冷轧用的带坯,这种带坯是一种中间产品,目前热轧产品的95%以上是这种中间产品。我国是双辊式铸轧机王国,2017年我国有在产的双辊式连续铸轧机约850台,带坯总生产能力约850万吨/年,占世界总产能的96%以上。在这些铸轧机中,仅有12台是引进的,其他的都是我国有关企业设计制造的,我国生产的铸轧机不但可以满足国内需求,而且已出口到世界6个发展中国家。2017年,我国生产的铸轧机带坯约560万吨,设备利用率约66%。这是世界上绝无仅有的,几乎占冷轧用带坯的57%。

  双辊式铸轧机生产冷轧带坯具有短流程、投资低、节能环保等优点,但目前还不能生产热处理可强化合金与镁含量≥3.5%的合金,除电池阳极箔外,我国铝箔几乎全是用铸轧带坯轧制的,包括0.0045mm后的电力电容器箔,这是我国铝箔业的创举。

  ——带材冷轧及ABS板带。截至2017年12月,我国有约580家生产板、带的企业,生产能力约1640万吨/年,产量约980万吨,设备利用率约60%,处于产能较为严重得过剩状态,去产能任务很重。

  按生产能力大小,我国铝板带生产企业结构为:产能≥20万吨/年的大型企业约23家;产能≥5万吨/年~<19.9万吨/年的中型企业;约80家;产能<5万吨/年的小型企业约477家。

  当下,我国约有大小机架铝带冷轧机1350台,冷连轧线14条,连轧线的生产能力381万吨/年,单机架冷轧机 生产能力1216万吨/年。生产能力最大的单机架冷轧机的最大产能为13.5万吨/年(罐料)。但这个数字的实际意义不大,因为与产品结构的关系很大。在这14条冷连轧线中,双机架的10条,三机架的3条,5机架的1条(2014年停产),国外还有4机架的,我国没有。在这些冷连线中,有9条是引进的,其中8条是西马克企业的,装机水平世界领先。

  我国自1956年~2017年从苏联、日本、美国、英国、奥地利、意大利、德国等7国共引进4辊、6辊铝带冷轧机32台,其中引进最多也是最先进的是西马克企业的,共19台,仅先进的CVCplus6冷轧机就有14台,独占世界鳌头。

  在铝合金板带中,CTP与PS版基板、铝箔带坯、罐料、ABS(Automotive-Body-sheet汽车车身薄板)是4种大宗产品,约占全球平轧铝产品(FRPs)总量的65%。在这四种产品中,前三类中国都能生产,不但能满足本国的需求,而且还有少量出口,总体上与美国、德国、日本的产品相比,在品质方面还有一些差距,大而不强,多而不高。

  我国是世界最大的汽车产销大国,却不是一个用铝大国,单车的铝材用量比工业发达国家的低21%以上。

  ——铝箔。我国铝箔生产始于上世纪30年代初,近35年来是我国铝箔工业发展的黄金时期,2017年铝箔生产能力约550万吨/年,产量365万吨。从2005年起,我国已成为一个世界铝箔初级强国,主要标志是:

  生产能力最大,2017年的生产能力约550万吨/年,约占全球总生产能力的76%,产量365万吨,约占全球产量的56.7%;

  拥有全世界最多且先进的2000mm箔轧机35台,其中进口的26台,占总数的74.3%,占世界总台数(50台)的70%;

  可生产经济建设所需的各种箔材,可用铸轧带箔生产宽1100mm厚0.0045mm~0.005mm的电力电容器箔,国外生产超薄箔用的都是铸锭热轧带坯;

  双辊式铸轧带坯占的比例达78%,这在世界主要铝箔生产国是绝无仅有的,在国外生产的铝箔中,铸锭热轧-冷轧带坯占93%以上。我国铝箔带是目前世界上最节能环保的,经济效益最好的,并在国际市场上有很强的竞争力。

  ——挤压。1956年东北轻合金有限责任企业的建成投产开启了我国铝加工业的先河,有11台从苏联引进的水压机,其中有1台50MN的,是当时亚洲最大的。2007年我国挤压铝材产量超过200万吨,超过美国,成为世界第一。2017年,我国保有挤压机约3800台,有挤压企业835家。在这3800台挤压机中,有反向挤压机36台、正反向挤压机9台,其余的皆为正向挤压机。

  我国有世界上最大的超级挤压机3台,2台225MN挤压机,都是忠旺铝业股份有限企业的,吉林麦达斯铝业有限企业有1台235MN的,还有一个企业正在建设一条300MN的,它们都是太原重型机器股份有限企业设计制造的,仅挤压力≥45MN的大挤压就有约140台。

  ——制粉。我国现代化铝粉制造工业始于哈尔滨铝加工厂(现名东北轻合金有限责任企业)二期工程铝、镁粉项目1962年建成投产,生产能力为2000吨/年(铝粉)、镁粉800吨/年、铝镁合金粉50吨/年。经过55年的发展,我国已形成产品种类齐全产量大的最大铝粉王国,2007年以前我国是铝粉净进口国,从2008年起我国成为铝粉净出口国。2017年我国约有大小铝粉生产企业160个,总生产能力约17.5万吨/年,并在建规划产能达20万吨/年的球形铝粉项目,2017年10月开工,2018年投入营业;二期投资14亿元,建设5万吨/年球形铝粉、5万吨/年铝银浆项目,2019年投产;三期投资18亿元,建10万吨/年铝球粉、5万吨/年铝银浆项目,2020年具备生产条件。

  中国科学院力学研究所对铝粉生产技术有着突出贡献,1984年开始研究气体雾化机理、工艺和准备,1990年推出球粉工业化生产装置,后来又成功研制出氮保护雾化技术,同时采用仅紧密耦合气体雾化器(CCGA),使雾化、分级和包装等全流程在氮保护下进行,生产的球粉不但细粉率高,而且含氧率低,后来又研制成功有工业化生产价值的双流雾化(水雾化-气雾化)、离心雾化、真空雾化、氮雾化、超声雾化等工艺及相应的装备。

  锻压

  锻造是一种古老的工艺,几乎与纯金属的规模化生产同时诞生,人类发现和使用金属的几千年历史都伴随着锻造技术的发展。锻造是机械制造工业的基础工艺之一,锻造零件在机械与装备占有很重要的地位,但是,在铝材中,锻件占的比例并不大,例如在1956年~1983年的27年中,我国东北轻合金有限责任企业共生产铝材233.5832万吨,其中模锻件1.7614万吨、自由锻件3728吨,分别占总量的0.75%、0.16%,工业发达国家占比例稍大一些,但也不超过2%。

  世界铝合金锻件的工业化生产始于上世纪初,因为原铝的商业化提取1888年才开始,我国铝合金锻件的现代化工业生产始于1961年东北轻合金有限责任企业二期工程锻压车间的建成,设计生产能力:模锻件370吨/年、自由锻件80吨/年。主要装备是从苏联引进的:100MN模锻机1台、50MN模锻机1台、30MN模锻机1台、3MN锻压机1台、靠模铣床2台。

  1970年7月1日西南铝加工厂(现名西南铝业(集团)有限责任企业)建成有我国第一重型机器企业设计制造的8柱立式300MN模锻机1台、60MN立式自由锻造机1台,锻件生产能力2.45万吨/年。

  近40年来是我国铝合金锻压工业大发展时期,2017年我国可生产铝合金锻件的企业约35家,总生产能力约10万吨/年。我国已跻身铝锻件世界先进行列,是世界生产能力最大的,有全球最大的800MN锻压机,全国保有锻压机约140台,可生产国民经济建设所需各种锻件,东北轻合金有限企业与西南铝业(集团)有限责任企业生产的直径≤10m的锻环(如图)保证了航天器的如期发射,西南铝业(集团)有限责任企业生产铝合金模锻件装上成千上万架波音飞机。

  航空航天器锻件

  南山集团锻造企业2016年初期建成,有4台锻压机,全从德国引进:1台125MN、1台500MN模锻机,由辛贝尔康普企业(Siepelkamp)制造;2台自由锻造机,25MN及60MN的各1台,由韦普科海底里克企业制造(Wepukohypdiulik)。设计航空级铝合金锻件3.5万吨/年。

  第二重型机器制造有限企业,拥有世界最大的锻造机,都是该企业设计制造的,1台200MN的、1台800MN的,后者是全世界唯一的。800MN模锻机2013年投产,一直运转正常,200MN的模锻机2011年投产。

  山东航桥新材料有限企业,是北京航空材料研究院与魏桥铝电有限企业的合资企业,投资2亿元,2016年8月投产,有4台锻压机:1台500MN的,第一重型机器制造有限企业制造;另3台为36MN、25MN、16MN的模锻机,天津市天锻压力机有限企业制造。航桥新材料有限公锻件生产能力1万吨/年。

  除了这些以生产航空航天器锻件为主的主要锻压企业外,全国还有六七家较小的生产航空器锻件的企业,它们的总生产能力约1.5万吨/年。

  以西南铝业(集团)有限责任企业为代表的锻压工业已走向世界,不但为我国“长征”系列火箭、“神舟”系列飞船、“嫦娥”系列探月卫星、“天宫”系列空间站、国产诸多飞机提供了所需的模锻件、锻环等, 更难能可贵的是,已获得美国波音企业精密航空模锻件和锻坯生产许可证,法国BVAS9100和美国PRI Nadcap热处理、超声波探伤及实验室认证;还取得了波音企业、空客企业、赛峰企业航空铝材供应商资格,通过了我国商飞企业质量体系审查认证。

  锻造车轮

  锻造铝合金车轮的各项性能比钢车轮和低压铸造铝合金车轮优越得多,例如美国奥科宁克铝业企业(原美国铝业企业)的DURA-BRIGHI EVO锻造车轮比钢轮轻47%,如果一辆公共汽车的12个车轮全部用锻造铝合金,在其生命周期内(运行1.5百万km)可少排放CO213.3吨;锻造铝合金车轮可承受71.2吨重量,而钢轮在承受13.7吨重量就发生变形,可见锻造铝合金车轮承受重量的能力为钢轮的5倍。奥科宁克铝业企业采用80MN的锻压机生产车轮。

  我国生产锻造铝合金车轮始于1995年河北省秦皇岛中信戴卡轮毂制造企业,有2台引进的锻压机,至今全国有18家生产车轮的锻造企业,拥有锻压机约40台,戴卡集团是世界最大者。

  铝加工业正向世界强国迈进

  目前我国已成为世界铝工业与铝加工业大国,同时已进入世界铝箔与挤压材初级强国,现在我国经济已向高质量发展阶段迈进,在习大大新时代中国特色社会主义思想指引下,在党的十九大精神指引下,我国铝工业正在向着世界强国高速阔步前进。

  要成世界强国 还需要做哪些事呢?

  铝加工业产能显著过剩,需在近几年内通过关停、合并等工作淘汰那些工艺落后、能耗大、环保不合格的企业与生产线,至少要去掉20%以上的产能。

  需形成结构合理、大中小企业搭配得当、中高精产品能充分满足国内外需求的铝加工产业结构。通过扩大出口和进口适量高精铝材来调整,同时,出口量宜达到产量的20%或更多一些。

  大力推动企业走向国际市场。到国外去建厂、去收购是当下的最佳途径,不但见效快,而且有现成的市场与技术,但需注意的是,收购的应是技术含量高的企业。美国铝业企业与诺贝丽斯铝业企业就是主要靠收购国外企业发家的。忠旺控股企业在收购国外企业方面也起了引领作用,所收购的翁纳铝业企业(Alunna)与银色游艇企业(Silver Yatch Com.,Ltd.)都是世界一流企业。2025年最好能形成五六个有竞争力的跨国铝业企业,其中有一两个进入世界500强。

  需加大科技研发投入,加强常识产权保护,广揽高端人才,广育未来人才。人才是企业发展的主要生产力,让智能科技助力铝加工业,大力加强原创性工作,到2025年最好能研发出五六个原创性的变形铝合金。

  大力推广铝的应用,特别是在汽车中的应用。如果2025年乘用车的用铝量能达到220kg/辆,同时,新能源车是全铝的,货运车的80%以上是全铝的,那么2025年的用铝量就会达到约750万吨或更多一些。

  劳动生产率尚需较大提高,铝加工业各种产品的平均劳动生产率大致比工业发达国家低10吨/(人年)~60吨/(人年)。

  提升原铝/再生铝消费量,或废铝/原铝(锭)消费量。在生产1吨铝材时,废铝用得越多,经济效益越高,技术也更硬。2016年,日本的此比率达44%,是世界上最高的;在生产罐身料(can body stock)时,美国用得废旧料(UBC)是最高的,而我国在这方面还有很大差距,几乎为零。

  应补的短板还有水平连铸线,可显著提高成品率,专业化圆锭铸造厂可考虑建此类生产线与均匀化处理炉生产直径≤400mm的圆锭;引进Micromill TM无头短流程轧制线;建哈兹雷特铝箔带坯无头轧制线(铸造-热轧-冷轧):ABS长流程生产线;罐料厂建UBC 10万吨/年生产项目;我国在建、拟建几十座原子能发电厂,原子能铝材的全盘生产供应;C纤维及碳化硅纤维生产,以及铝基复合材料生产;紧固件生产项目;铝-锂合金研发、生产与深加工基地;兵器铝合金厚板与泡沫复合装甲板;极纯铝与靶材;半固态模锻汽车与电子装备零件;高强高电导率铝合金线材;抑爆铝箔;高压电池箔;AI-Li、AI-Sc合金等焊丝,要求H2、杂质含量低;可超塑可自然时效的铝合金5083;汽车与电子产品冲挤件;智能化生产线等。在这些需补的短板中,有的是产量不足,有的是还没有形成工业化生产线。

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