鋁擠壓業(yè)面面觀:技術(shù)自主是關(guān)鍵
2015年08月06日 9:31 5037次瀏覽 來源: 中國有色金屬報 分類: 鋁資訊
中國現(xiàn)代鋁擠壓工業(yè)始于1956年投產(chǎn)的哈爾濱鋁加工廠(代號101廠,現(xiàn)名東北輕合金有限責任公司),有從蘇聯(lián)引進的水壓機9臺:50MN的1臺、35MN的1臺、20MN的1臺、12MN的2臺、7.5MN的2臺、6MN的2臺。形成生產(chǎn)能力:管材900t/a、型材3000t/a、棒材1100t/a、線材1000t/a。1970年西南鋁加工廠(代號112廠,現(xiàn)名西南鋁業(yè)(集團)有限責任公司)投產(chǎn),鍛壓車間有1臺第一重型機器制造廠提供的125MN水壓機,主要生產(chǎn)鍛造坯料與大的擠壓材,生產(chǎn)能力:管、棒、型材2000t/a、鍛壓坯料7000t/a;1984年中小型材擠壓車間投產(chǎn),有國產(chǎn)水(油)壓機10臺:35MN管材水壓機1臺,25MN管材油壓機1臺、6.5MN管材擠壓機2臺,型棒線水壓機5臺:20MN的3臺、12.5MN的2臺,7.5MN油壓機1臺,1984年年底投產(chǎn),生產(chǎn)能力4kt/a。西北鋁加工廠(代號113廠,現(xiàn)名中鋁西北鋁加工分公司),1965年動工興建,1968年陸續(xù)投產(chǎn),可生產(chǎn)除鍛件以外的各種半成品,總生產(chǎn)能力7200t/a。華北鋁加工廠于1978年動工興建,1985年全面建成,生產(chǎn)能力12kt/a,其中平軋產(chǎn)品10kt/a,擠壓產(chǎn)品2kt/a。
除了上述4個大中型國有鋁加工企業(yè)外,在1956年~1984年中國還建設(shè)了約95個可生產(chǎn)擠壓鋁材的企業(yè),它們生產(chǎn)的擠壓材(管材、棒材、型材、線坯)約820kt,共擁有約185臺擠壓機,總生產(chǎn)能力約250kt/a,除有7臺油壓機是從日本宇部興產(chǎn)公司引進的外,其他的是:水壓機27臺,最大的125MN的1臺,50MN的2臺(從蘇聯(lián)引進),從蘇聯(lián)引進和國產(chǎn)的水壓機27臺。其他的149臺都是從中國臺灣購進的中小型油壓機。
1985年~2015年是中國鋁加工業(yè)飛速發(fā)展的30年,現(xiàn)有擠壓材生產(chǎn)能力(2015年)預(yù)計可達18000kt/a,年平均增長率為15.1%。這30年又可分為三個階段:1985年~1999年為飛速發(fā)展階段,2000年~2009年為向工業(yè)材轉(zhuǎn)變階段,2010年起向深加工全面延伸階段。
擠壓企業(yè)及擠壓機結(jié)構(gòu)
擠壓企業(yè)結(jié)構(gòu)
在中國引進的擠壓機中有德國西馬克美爾公司SMS Meer的22臺,日本宇部興產(chǎn)(Ube)公司的110臺,意大利達涅利公司的10臺,中國臺灣的約4200臺,其他國家的28臺,國內(nèi)制造的1430臺,引進的占75.35%,國內(nèi)制造的占24.65%。
在中國的鋁材擠壓機中,單動正擠壓后裝料的占96%以上,前裝料的是近些年引進的與國內(nèi)制造的。有反向擠壓機45臺,其中25臺是引進的,主要在金橋鋁廠有限公司、南山輕合金總廠、中鋁西北鋁加工分公司等,昆山捷安特科技有限公司有最多的國產(chǎn)反向擠壓機,共7臺,用于擠壓自行車管材。中國雖擁有各式各樣的大小不等的鋁材擠壓機,但還沒有HybrEx型擠壓機,2013年在德國面世,日本于2014年引進了1臺。
擠壓機結(jié)構(gòu)
到今年年底,中國擁有的鋁擠壓機總數(shù)可達約5800臺(表2),占世界總臺數(shù)的85%以上,在擠壓機中有兩個顯著的特點:一是擠壓力<15MN的特別多,占世界臺數(shù)的96%以上,達2880臺;二是現(xiàn)代化的擠壓力≥150MN擠壓機多,有6臺,而全世界僅7臺,占全球總數(shù)的86%。
HybrEx擠壓機
2014年,德國西馬克美爾公司推出一款新型的鋁材擠壓機,名為HybrEx擠壓機,讓人大開眼界,在鋁擠壓機發(fā)展史上具有里程碑意義,與常規(guī)擠壓機相比,能源節(jié)約55%以上,生產(chǎn)效率提高20%。
當前,全球有三大擠壓機制造公司:德國西馬克集團的美爾公司,日本的宇部興產(chǎn)公司(Ube),中國的太原重工股份有限公司。對于HybrEx型擠壓機連日本企業(yè)也甘拜下風。2014年12月日本大阪(Osaka)野洲多金屬公司(Yasuda Metal Industries)向美爾公司訂購了一臺HybrEx14型鋁材擠壓機,可于今年年底或2016年首季投產(chǎn),這可能是世界上首臺商業(yè)化生產(chǎn)的這類擠壓機,它的擠壓力14.5MN,用于生產(chǎn)建筑鋁材,可擠錠坯的最大長度800mm,生產(chǎn)能力5000t/a。由于采用HybrEx 14驅(qū)動技術(shù),可節(jié)能55%。這是近40年來德國首次向日本出口擠壓機。日本引進這類擠壓機后,通過消化吸收,可在二三年內(nèi)制造在技術(shù)方面更先進一些的鋁擠壓機。
在HybrEx擠壓機中,美爾公司利用其研發(fā)的有創(chuàng)造性的機構(gòu)產(chǎn)生的成形力擠壓長的鋁材,僅利用動態(tài)電伺服驅(qū)動力使擠壓機作各種輔助運動,因此與常規(guī)擠壓機驅(qū)動系統(tǒng)相比,擠壓速度可提高一倍以上,達到1000mm/s,非生產(chǎn)時間可縮短到僅1s,這就是說提高產(chǎn)量100t/a。
由于HybrEx擠壓機采用獨特的液壓驅(qū)動系統(tǒng),生產(chǎn)成本大大下降,其他的關(guān)鍵技術(shù)還有:液壓缸帶有預(yù)注室(prefill chamber)與氣密槽(air-tighttank),后者還有除氣裝置。這種擠壓機采用了新型“OxiStop”技術(shù),因而液壓油中的空氣含量由10%下降到1%。這種下降對泵、閥和其他磨損件壽命延長極為有利。與常規(guī)擠壓機的油槽相比,HybrEx擠壓機的油槽容積減小90%。
新一代HybrEx擠壓機對擠壓批量大的鋁型材極為有利,有條件的企業(yè)也可考慮這種擠壓機的引進,對擠壓機設(shè)計與制造的企業(yè)來說,如果對這種擠壓機感興趣,不妨對其技術(shù)做一些研究,并跟蹤其發(fā)展。
現(xiàn)在美爾公司制造的HybrEx擠壓機已形成系列,從14MN至38MN共5種:HybrEx14的錠坯直徑152mm,HybrEx19的錠坯直徑178mm,HybrEx25的錠坯直徑203mm,HybrEx32的錠坯直徑230mm,HybrEx38的錠坯直徑254mm。
生產(chǎn)能力匡算
計算實例,例如一臺20MN或2000tf的擠壓機生產(chǎn)各種擠壓材的匡算生產(chǎn)能力為2000×2.3=4600(t/a)。此匡算系數(shù)只適應(yīng)于中國當前的擠壓生產(chǎn)線,即每條生產(chǎn)線有五、六個工人操作,如果生產(chǎn)線的自動化程度高,由一名工人或甚至無人操作,則1臺20MN的擠壓機的產(chǎn)量可達10kt/a或12kt/a。大擠壓機匡算系數(shù)之所以小是出于對市場的考慮,如日本輕金屬擠壓公司(KOK)有1臺97MN的擠壓機,按筆者提出的系數(shù)計算,其產(chǎn)量只不過7kt/a左右,可是由于擠壓機的狀態(tài)好,工人的操作技術(shù)高,訂單充足,生產(chǎn)管理好與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)安排合理,有些年度的最高產(chǎn)量達到10.5kt/a。日本全國僅有1臺100MN級的擠壓機,軌道交通車輛車體用的大型材及其他產(chǎn)業(yè)需要100MN級擠壓機生產(chǎn)的大型材全由此機擠壓。
表面處理與模具生產(chǎn)
鋁合金有良好的可表面處理性能。可進行陽極氧化、電泳涂漆、氟碳噴涂、木紋處理等,建筑鋁擠壓材都要經(jīng)過表面處理,主要是為了裝飾,其次是為了提高抗腐蝕性能,工業(yè)鋁材也有一部分需進行表面處理如反應(yīng)堆用的工藝管的內(nèi)外都要進行陽極氧化處理,有些鋁材為了提高耐磨性還需進行硬質(zhì)陽極氧化處理。
哈爾濱鋁加工廠與西北鋁加工廠的建設(shè)是為了滿足國防軍工對鋁材的需求,擠壓車間都沒有建陽極氧化生產(chǎn)線,1965年哈爾濱鋁加工廠工藝管車間交付生產(chǎn),有一條陽極氧化生產(chǎn)線,這是中國首條。上世紀80年代初期天津鋁材廠與營口鋁材廠建成,各有一條從日本引進的陽極氧化生產(chǎn)線,從此中國有了完整的建筑鋁材表面處理線。
截止到2014年年底,中國擁有的表面處理線如下,其中40%左右是引進的,通常,一個建筑鋁材企業(yè)表面處理生產(chǎn)能力應(yīng)比鋁材生產(chǎn)能力大5%左右:
陽極氧化線 25000條
電泳氧化線 110條
粉末噴涂線 200條
氟碳噴涂線 65條
木紋處理線 20條
結(jié)束語
中國是世界超級擠壓大國,擁有世界上最多的鋁擠壓材生產(chǎn)裝備,有全球最先進的擠壓機,有最多的現(xiàn)代化大擠壓機,然而遺憾的是它們大多是新世紀以來從國外引進的,總體上我們與工業(yè)先進國家的擠壓工業(yè)還有一定的差距,特別是裝備制造方面差距更大一些,可能還要三四十年才能與那時世界領(lǐng)先水平的國家并駕齊驅(qū)。
在此介紹了HybrEx型擠壓機,希望國內(nèi)能引進1臺作為樣機,通過解剖與消化吸收,造出更先進的擠壓機。日本在這方面的經(jīng)驗值得我們借鑒。20世紀初日本從美國薩頓公司(Saton)引進1臺擠壓機,沒過幾年就由宇部公司大批量生產(chǎn)出更好的擠壓機,從而滿足了當時日本鋁工業(yè)的需求。幾年以后,宇部公司的技術(shù)與規(guī)模就超過薩頓公司,成為全球的龍頭老大,當然在技術(shù)與創(chuàng)新方面與美爾公司相比還略遜一籌。
HybrEx型擠壓機于2014年一推向市場,日本立刻引進1臺,很可能2017年它會制造出性能更好的變型的HybrEx擠壓機,或者以更新的面孔出現(xiàn)。
責任編輯:李卓
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