數(shù)說全球鋁合金板材預(yù)拉伸機(jī)
2014年07月07日 10:23 11295次瀏覽 來源: 中國有色金屬報 分類: 鋁資訊 作者: 王祝堂
鋁合金板材(厚度>3mm)在熱軋、剪切、退火、淬火過程中,因溫度、壓下輥形變化、工藝?yán)鋮s控制不當(dāng),總會產(chǎn)生或大或小的縱向彎曲、橫向彎曲、邊部波浪和內(nèi)應(yīng)力,為了消除缺陷與使內(nèi)應(yīng)力降低到盡可能低的水平,必須在退火之前或時效前進(jìn)行矯直。根據(jù)設(shè)備配置情況及應(yīng)用范圍有三種矯直方式:輥式矯直、壓平矯直和鉗式拉伸矯直。前兩種不但設(shè)備較簡單,工藝技術(shù)也不高,是一種相當(dāng)古老的工藝,但是現(xiàn)在仍廣為應(yīng)用,在此不再贅述。后一種是20世紀(jì)40年代中期以來,在工業(yè)發(fā)達(dá)國家發(fā)展起來的,中國1956年開始引進(jìn)此設(shè)備與技術(shù)。當(dāng)前,鋁合金板拉伸矯直裝備水平與技術(shù)高低已經(jīng)成為衡量一個國家鋁加工業(yè)是否強(qiáng)大的主要標(biāo)志之一,能否為航空航天工業(yè)提高所需的關(guān)鍵鋁材的重要標(biāo)志。
鋁合金板材在淬火過程中,由于板材表面層和中心層存在相當(dāng)大的溫度差,從而產(chǎn)生很大的內(nèi)部殘余應(yīng)力,表層為壓應(yīng)力,中心部為拉應(yīng)力,如果在機(jī)械加工之前預(yù)先把這種殘余應(yīng)力消除85%以上,那么在以后用數(shù)控加工中心制造零部件時,板材就不會發(fā)生不允許的變形,以致無法繼續(xù)加工而成為廢品。因此,必須在機(jī)械加工之前,對淬火板材進(jìn)行預(yù)拉伸矯直,以消除殘余應(yīng)力,一般拉伸永久變形率小于35%,太小達(dá)不到消除波浪和殘余應(yīng)力的效果;太大可能產(chǎn)生滑移線,還可能出現(xiàn)新的內(nèi)應(yīng)力分布不均。因?yàn)槭窃诹悴考C(jī)械加工之前進(jìn)行的拉伸,也就是說這種拉伸是為順利進(jìn)行機(jī)械加工提供材料,故稱之為預(yù)拉伸,所生產(chǎn)的板材稱為預(yù)拉伸厚板(prestretched aluminium alloy plate)。
2013年,全世界有中國、美國、德國、俄羅斯、法國、日本等13個國家可以生產(chǎn)鋁合金預(yù)拉伸板,總生產(chǎn)能力約500kt/a。美國和中國的拉伸機(jī)數(shù)居前,中國最多,共有12臺;美國第二,有11臺。到2016年,中國可能有24臺,大大超過美國,屆時,中國將成為世界的預(yù)拉伸機(jī)王國。
國外共有30臺預(yù)拉伸機(jī) 最大的132MN
截至2013年,國外共有30臺鋁合金厚板預(yù)拉伸機(jī),在2025年以前不會新建預(yù)拉伸項(xiàng)目,擁有拉伸機(jī)情況見表1。
達(dá)文波特軋制廠是當(dāng)前全球最大的鋁合金厚板生產(chǎn)企業(yè),在中國天津忠旺鋁業(yè)有限公司與銀河鋁業(yè)特種鋁合金預(yù)拉伸項(xiàng)目(見2014年5月22日《中國有色金屬報》第5版)未建成前將一直保持著這種龍頭老大的地位。它有5臺預(yù)拉伸機(jī),有1臺拉伸變形率可達(dá)12%,這也是獨(dú)一無二的。
凱撒鋁業(yè)公司特雷特伍德軋制廠與肯聯(lián)鋁業(yè)有限公司雷文斯伍德軋制廠各有1臺124MN(136ustf)的拉伸機(jī),其基本技術(shù)見表2。
德國科布倫茨軋制廠屬愛勵鋁業(yè)國際,有3臺拉伸機(jī),32MN、38MN、80MN的各1臺,可拉伸厚板的最大截面尺寸為220mm×1600mm,最大長度24.4mm;最值得一提的是,對于超出拉伸機(jī)能力的厚板,該廠有1臺300MN的壓平機(jī),可通過壓縮減小板材中的殘余應(yīng)力。
奧地利有色金屬公司(AMAG)拉舍芬(Ranshofen)鋁加工公司有2臺拉伸機(jī),都是西馬克集團(tuán)梅爾(Meer)公司設(shè)計制造的:1臺131.5MN的,可拉厚板最大寬度1520mm,2000年投產(chǎn);另1臺的拉力是90MN,可拉板的最大寬度150mm,2006年投產(chǎn)。
肯聯(lián)鋁業(yè)公司法國蘇瓦爾軋制廠有2臺拉伸機(jī),一臺61MN的,1980年投產(chǎn);另一臺是50MN的,2001年投產(chǎn),可拉厚板規(guī)格為(6~250)mm×(700~3200)mm×(4000~15000)mm。前者可拉36m長的,這是A380型客機(jī)制造機(jī)翼所需的最長厚板。
南非共和國休內(nèi)特鋁業(yè)公司有1臺拉伸力(25MN)并不大的拉伸機(jī),可拉伸薄到0.9mm的薄板,這也是有其特色的,這臺拉伸機(jī)可拉伸板材的規(guī)格為:
意大利富西納鋁業(yè)公司是美國鋁業(yè)公司的子公司,有1臺12MN的,MDH公司提供,是全球小拉伸機(jī)之一;另一臺30MN的,是由意大利達(dá)涅利公司設(shè)計制造的。
俄羅斯卡緬斯克-烏拉爾斯基鋁加工材有1臺10MN的預(yù)拉伸機(jī),烏拉爾重型機(jī)器制造廠制造,可拉板材的尺寸如下:
日本福井軋制廠,原屬古河鋁業(yè)公司,從2014年4月份起隸屬日本聯(lián)合鋁業(yè)公司,有1臺日本三井公司生產(chǎn)的56MN的厚板預(yù)拉伸機(jī),是日本拉力最大者。
中國共有12臺預(yù)拉伸機(jī) 最大的120MN
截止到2013年,中國擁有拉伸機(jī)的鋁合金厚板生產(chǎn)企業(yè)8家,共有拉伸機(jī)12臺,最大的為120MN,與其他國家最大拉伸機(jī)的拉力大體相當(dāng),可以滿足當(dāng)代航空工業(yè)所需最大預(yù)拉伸板的需求。目前在建與擬建的預(yù)拉伸板項(xiàng)目如果在2018年全部建成的話,中國將擁有預(yù)拉伸機(jī)50臺,占世界總數(shù)的62.5%,所生產(chǎn)的預(yù)拉伸板足可以滿足全世界那時的需求。
中國鋁合金板預(yù)拉伸板生產(chǎn)始于1956年11月6日,當(dāng)日,哈爾濱鋁加工廠(現(xiàn)在的東北輕合金有限責(zé)任公司)建成投產(chǎn),該廠是在前蘇聯(lián)的幫助下建設(shè)的,一切裝備都從前蘇聯(lián)引進(jìn),板帶車間有2條硬合金板材精整生產(chǎn)線,生產(chǎn)線上各有1臺6MN板材拉伸矯直機(jī),由于這種拉伸機(jī)是蘇聯(lián)設(shè)計、制造的,技術(shù)不成熟,生產(chǎn)中故障不斷,在使用不到1年后便拆除作廢鋼處理了。
改革開放后,1984年東北輕合金有限責(zé)任公司從美國加拿大鋁業(yè)公司(Alcan)奧斯威戈軋制廠(Oswego works)購買了1臺45MN的停用厚板預(yù)拉伸機(jī),開中國可生產(chǎn)預(yù)拉伸鋁厚板之先河,可拉伸厚板的最大尺寸為:厚度60mm,寬度1760mm,長度2000~8000mm。
直到西南鋁業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司的國產(chǎn)60MN預(yù)拉伸機(jī)于2005年投產(chǎn)前,中國一直僅有此45MN的拉伸機(jī)。2005年,東北輕合金有限責(zé)任公司投資近30億元建設(shè)了一個3950mm厚板專業(yè)生產(chǎn)項(xiàng)目,熱軋線已于2011年7月投產(chǎn),有1臺85MN的厚板預(yù)拉伸機(jī),可于2015年投產(chǎn),可拉伸板材最大尺寸為:長24m,厚250mm,寬3700mm,是從意大利達(dá)涅利公司引進(jìn)的。
西南鋁加工廠于1970年7月建成投產(chǎn),現(xiàn)名中鋁西南鋁業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司,有2800mm(1+1)式熱粗-精軋生產(chǎn)線1條;2000mm(1+4)式熱連軋生產(chǎn)線1條;4300mm厚板專業(yè)生產(chǎn)線1條,2011年全面建成投產(chǎn)。1970年投產(chǎn)的那臺60MN拉伸機(jī)是中國第一重型機(jī)器集團(tuán)公司設(shè)計制造的,投產(chǎn)后一直閑著,直到2005年才重新啟用。與4300mm熱軋機(jī)項(xiàng)目配套的有1臺120MN的預(yù)拉伸機(jī),由洛陽中信重工制造,中國重型機(jī)械研究院總成,是亞洲最大者(全世界共有4臺120MN級的拉伸機(jī))??衫遄畲蟪叽鐬椋汉穸?50mm,寬度4150mm,長度36m。
愛勵鋁業(yè)(鎮(zhèn)江)有限公司是愛勵國際的全資子公司,2012年12月21日,第一塊熱軋厚板下線,2013年末全面投產(chǎn),有2臺拉伸機(jī),60MN及120MN的各1臺,前者已投產(chǎn),后者可能于2015年投產(chǎn),都是從德國西馬克集團(tuán)梅爾公司(Meer)引進(jìn)的。
南南鋁加工有限公司厚板項(xiàng)目熱軋線于2013年8月13日順利軋出首塊熱軋厚板。該公司熱軋車間共有5跨,長660m,寬196.8m,占地面積12×104m2,是中國最大的鋁板帶熱軋車間,有1條4100mm與3100mm(1+1)式熱粗-精軋線。有2臺拉伸機(jī),1臺100MN的,1臺30MN的,位于拉伸跨內(nèi),都是從西馬克集團(tuán)梅爾公司引進(jìn)的。100MN拉伸機(jī)可拉伸板最大尺寸為:厚度260mm,寬度3800mm,長度38000mm。
銀海鋁業(yè)有限公司位于廣西壯族自治區(qū)柳州市,有1(3300mm)+4(2850mm)熱連軋線1條,2013年12月全線投產(chǎn),可生產(chǎn)1XXX系、3XXX系、5XXX系、6XXX系、部分8XXX系合金寬500~3100mm、厚0.2~150mm的板、帶材。有1臺35MN的拉伸機(jī)。所有主體設(shè)備都是中冶東方自主集成,工藝設(shè)備、自動化控制系統(tǒng)全部實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化,是目前國內(nèi)最寬幅鋁板帶(1+4)式熱連軋生產(chǎn)線。拉伸機(jī)可處理厚板尺寸為:厚度8~80mm,寬度1000~3100mm,長度2000~15000mm。
河南萬基控股集團(tuán)有限公司1000kt/a熱軋板帶(其中中厚板100kt/a)、700kt/a高精冷軋板、帶已分期建成投產(chǎn),厚板車間有2臺引進(jìn)的預(yù)拉伸機(jī)。
大連匯程鋁業(yè)有限公司位于大連市金州,平軋產(chǎn)品總生產(chǎn)能力200kt/a,厚板系統(tǒng)有1臺從意大利達(dá)涅利公司引進(jìn)的60MN預(yù)拉伸機(jī)。
齊星鋁板帶有限公司位于山東省鄒平市,有24000mm(1+1)式熱粗-精軋生產(chǎn)線,1臺45MN預(yù)拉伸機(jī),2013年12投產(chǎn)。
在建預(yù)拉伸機(jī)項(xiàng)目5個 拉伸機(jī)12臺
2014年,中國在建的預(yù)拉伸機(jī)的厚板項(xiàng)目有5個,共有拉伸機(jī)12臺,它們的概況如下:
南山200kt/a厚板項(xiàng)目。一期有1條1(5600mm)+1(4100mm)+5(3000mm)式熱連軋生產(chǎn)線,生產(chǎn)能力可超過1000kt/a,是參照美國鋁業(yè)公司達(dá)文波特軋制廠的模式建設(shè)的,一期厚板生產(chǎn)能力80kt/a,估計應(yīng)有3臺拉伸機(jī),35MN的1臺,80MN的1臺,120MN的1臺。達(dá)文波特軋制廠有5臺厚板預(yù)拉伸機(jī)。
天津忠旺鋁業(yè)有限公司3000kt/a鋁平軋產(chǎn)品項(xiàng)目。一期800kt/a,2015年末建成,二期2018年全部建成,達(dá)到目標(biāo)生產(chǎn)能力。一期有2條(1+5)式軟合金生產(chǎn)線;1條(1+1+3)式硬合金生產(chǎn)線,按厚板生產(chǎn)能力200kt/a匡算,至少需要6臺預(yù)拉伸機(jī),25MN、40MN、60MN、80MN、100MN、120MN的各1臺,其中,60MN及120MN是典型的,必不可少的,用于拉伸2XXX系、5XXX系、6XXX系、7XXX系、部分8XXX系合金板材。60MN及120MN拉伸機(jī)可拉伸2XXX系、5XXX系、6XXX系、7XXX系合金板。項(xiàng)目技術(shù)參數(shù)見表3。
義煤集團(tuán)河南同人鋁業(yè)有限公司位于三門峽市,有2600mm(1+4)式熱連軋線1條,1(4500mm)+1(3300mm)熱粗-精軋線1條。后者正在建設(shè),可于2015年末或2016年上半年投產(chǎn),主要用于生產(chǎn)硬合金板材,其中厚板生產(chǎn)能力50kt/a,應(yīng)有2臺拉伸機(jī),先建設(shè)1臺120MN的,從國外引進(jìn),其基本技術(shù)參數(shù)見表4。
順虎鋁業(yè)有限公司位于浙江省永康經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū),2012年,從韓國引進(jìn)1條7075合金厚板生產(chǎn)線,生產(chǎn)能力10kt/a,現(xiàn)正在擴(kuò)建,將生產(chǎn)能力擴(kuò)大到50kt/a,可能有1臺40MN級的拉伸機(jī)。
萬航鋁業(yè)有限公司15kt/a鋁厚板項(xiàng)目。該公司位于江蘇省吳江市同里鎮(zhèn),即將竣工,是一個專業(yè)鋁厚板項(xiàng)目,同時生產(chǎn)通用工程與機(jī)械用鋁合金厚板,產(chǎn)品主要為5052、5083、6061-T6合金,有1臺35MN拉伸機(jī)。
中國已投產(chǎn)(截至2013年底)及在建的鋁厚板拉伸機(jī)見表5。
擬建預(yù)拉伸板項(xiàng)目至少10個拉伸機(jī)估計超過35臺
綜合國內(nèi)媒體報道,截止到2014年6月,中國擬建的有預(yù)拉伸機(jī)的項(xiàng)目至少在10個以上,估計拉伸機(jī)總數(shù)超過35臺。當(dāng)然這些項(xiàng)目不會都如期建成,但是如有一半如期建成投產(chǎn),也是實(shí)在令人匪夷所思的,主要項(xiàng)目如下,其中有一些已經(jīng)開始建設(shè)或奠基。
山東創(chuàng)新集團(tuán)計劃投資200億元在內(nèi)蒙古霍林郭勒市建一個生產(chǎn)能力800kt/a的硬合金板帶項(xiàng)目,分兩期建設(shè),一期2015年12月建成。
陜西大唐澄城煤電鋁一體化項(xiàng)目,鋁板帶生產(chǎn)能力200kt/a,由大唐陜西發(fā)電有限公司控股,澄城縣金元鋁業(yè)有限公司和陜西三秦能源群生發(fā)電有限公司參股。
錦聯(lián)鋁材有限公司霍林郭勒項(xiàng)目,為煤-電-鋁-鋁材一體化項(xiàng)目,分期建設(shè),氧化鋁項(xiàng)目在尼日利亞。
寧夏佳盛遠(yuǎn)達(dá)鋁鎂鋁材料有限公司鋁平軋產(chǎn)品項(xiàng)目位于中寧縣,生產(chǎn)能力500kt/a,總投資117億元。
內(nèi)蒙古鴻鑫中厚板項(xiàng)目位于霍林郭勒市,生產(chǎn)能力150kt/a。
世捷鋁業(yè)有限公司位于吉林省遼源市,平軋鋁產(chǎn)品生產(chǎn)能力200kt/a,其中,厚板及蒙皮板生產(chǎn)能力80kt/a,北京維寶世捷投資公司投資。
陜西榆林市千億元鋁、鎂產(chǎn)業(yè)基地,計劃2020年以前陸續(xù)建成,其中鋁平軋產(chǎn)品生產(chǎn)能力500kt/a。
山西信發(fā)綜合循環(huán)項(xiàng)目位于孝義市裝備制造園區(qū),是一個集煤-電-鋁-鋁材-化工產(chǎn)品于一體的基地,2016年底全部投產(chǎn),屆時產(chǎn)值可超過1000億元。
據(jù)《中國有色金屬報》2014年5月22日第5版報道,銀河鋁業(yè)有限公司將建特種鋁合金板預(yù)拉伸項(xiàng)目,年產(chǎn)量可達(dá)60萬噸……
2013年,中國有8個企業(yè)可生產(chǎn)預(yù)拉伸板,有12臺拉伸機(jī),占全世界總臺數(shù)的28.6%,到2015年,中國可有13家企業(yè)生產(chǎn)預(yù)拉伸板,擁有24臺拉伸機(jī),占世界總臺數(shù)的46.2%,2020年,中國可生產(chǎn)預(yù)拉伸板的企業(yè)可能會增至20家或更多一些,拉伸機(jī)臺數(shù)可達(dá)50臺,分別占世界總臺數(shù)的56%及62.5%。
其次,一個生產(chǎn)能力600kt/a的預(yù)拉伸板項(xiàng)目實(shí)在是太大了,大的有點(diǎn)嚇人,所生產(chǎn)的預(yù)拉伸厚板足可以滿足全世界的市場需求了。
建設(shè)多大規(guī)模,什么時候建設(shè)等都是投資者的事兒,不過下列幾點(diǎn),還是宜考慮一下。
1. 一個這么大的項(xiàng)目必須進(jìn)行充分的全球市場調(diào)查,到國內(nèi)外相關(guān)企業(yè)走走。
2. 4m~6m寬的特大板會占5%左右,同時它們是供造船工業(yè)用的,產(chǎn)品運(yùn)輸與建廠地點(diǎn)不可不考慮。
3. 在厚板生產(chǎn)企業(yè)中并不是所有的厚板都必須經(jīng)過預(yù)拉伸,大約有40%可通過輥矯與施壓消除殘余應(yīng)力與整平,一個預(yù)拉伸厚板產(chǎn)能600kt/a的企業(yè),應(yīng)按厚板總產(chǎn)能900kt/a來配套裝備與其他設(shè)施。
4. 為降低投資風(fēng)險,不宜一次性建成,可否分期分批?
5. 600kt/a預(yù)拉伸板的企業(yè)按保守匡算,需要結(jié)構(gòu)合理的:拉伸機(jī)15~20臺,輥矯機(jī)5臺,固溶處理生產(chǎn)線12~15條,超聲波探傷線5條,時效退火爐50臺。
6. 生產(chǎn)900kt/a厚板,需要生產(chǎn)約1300kt/a扁錠。
7. 需要很強(qiáng)的技術(shù)力量,高素質(zhì)的工人與管理人員,宜及早儲備人才。
筆者是一個從事鋁加工產(chǎn)品生產(chǎn)60多年的技術(shù)人員,總覺得建設(shè)這樣一個史無前例的超級項(xiàng)目風(fēng)險很大,不宜貿(mào)然上馬,前期調(diào)研與論證工作非常重要,但愿這是杞人憂天。詳細(xì)數(shù)據(jù)見http://paper.cnmn.com.cn/Content.aspx?id=102832&q=3543&v=6
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