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铝合金型材产品质量状况与发展动态

2013年1月28日 0:00:00

 

        中国铝型材的生产始于20世纪五十年代,1952年东北铝合金加工厂开始建设并于1956年投产,开始了中国铝型材的生产;之后,我国又建设了西南铝业有限责任公司、西北铝加工厂等铝型材生产基地,当时产品主要为军工服务;随着建筑市场需求,20世纪90年代后,中国铝型材快速发展,一大批民营企业陆续建成投产,产量迅猛增长,成为世界铝型材生产大国。进入21世纪,我国铝型材企业积极进行产业结构及产品结构的深层次调整,企业向着集团化、大型化、专业化发展,企业数量逐渐减少,产品质量提高,品种、规格不断增加。
        1.铝合金型材的特性
        铝合金具有一系列优异特性, 在金属材料的应用中铝材仅次于钢铁而跃居第二位。根据使用范围的不同,铝型材产品主要分为建筑型材和工业型材。从产品结构看,铝型材产量中,建筑型材占70%,工业型材占30%左右,且以散热器、电动工具用铝型材为主,大型材所占比例较少。铝合金型材、尤其是节能环保铝合金型材市场前景广阔,它将在新建筑和旧房改造中为我国实现全面小康社会的宏伟目标做出突出贡献。
铝合金材料具有接近钛合金、结构钢的比强度,高的比强度性能以及工艺性能优良、成形方便、成本低廉等,具有其它合金不可比拟的优点。
        (1) 铝合金材料的稳定性。铝型材的设计结构,符合建筑上力学中的一切原理。与其他材质相比,具有更好的抗腐性,不会因受潮而变形,不会因阳光照射而萎缩软化,更不会因冰冻和紫外线而碎裂,且由于铝型材质量轻,也是航空航天领域采用最多的原材料。随着我国载人航天和大飞机、支线飞机的研发生产,在航空航天领域的用铝量也不断增长。
        (2)持久性。采用符合铝型材特征的加工方法,通过专门的表面处理,制造出来的铝门窗幕墙等产品实际寿命是与建筑同步的。
        (3)抗风压性。铝型材硬度好,拉伸强度高,抗风压性能也很高,更适用于高层建筑。
        (4)铝型材的易加工性。大多数铝合金都容易进行切削、压力加工成型。铝的延展性优良, 易于加工成形状复杂的各种汽车用材料(见图1)。铝及铝合金的表面有氧化膜, 呈现白色, 相当美观。这种氧化膜具有优良的耐蚀性和耐气候性。如果进行氧化处理, 其表面的氧化膜特别牢固。
        (5)装饰性。铝合金型材具有金属光泽,并且通过氧化着色或者经典喷涂及氟碳喷涂等工艺,生产出上百种颜色的产品,装饰五彩缤纷的世界,给我们以美的视觉效果。
        (6)经济型。铝合金型材密度小,重量轻,同一长度同一断面的型材仅为钢的1/3,具有很高的经济性。
        (7)环保性。铝合金型材使用后可以回收再利用。其回收时能耗低,仅相当于原铝生产的5%,且熔炼时回收率高,每循环一次损耗为3.5%~8.5%,可反复加以回收利用,避免了资源的浪费和对环境的污染。

 

图1 铝合金型材产品

        2.国内外铝合金型材产品的发展状况
        铝合金因具有较高的比强度、较好的加工性能(如可焊性能、可弯曲性能及压力加工性能)、较强的耐腐蚀性能和卓越的环保性能(可回收利用)而广泛应用于工业和建筑行业。
        (1)从应用领域来看,建筑行业仍然是铝型材应用的主要领域,远远超过其他领域消费量,消费量逐年上涨,截止2010年已占总消费量的63%以上。分地区看,北美、欧洲等发达地区2010年铝型材在工业领域的消费平均比重已经超过50%,而中国铝型材在工业领域的消费量近32%左右,工业领域的消费比例相对较低。
        (2)从生产技术和设备来说,国外的生产线技术更为成熟、稳定,我国的大部分企业的高端产品至今仍然使用从国外进口的生产设备和生产线,虽然满足了国内对铝型材产品的需求,但是想要摆脱对国外设备与技术的依赖,仍然需要自身对生产设备进行研究和创新。
         (3)从企业规模和生产方式上说,国外的铝型材企业在20世纪末已基本完成了优胜劣汰、兼并重组的整合进程,建立了跨国集团公司,并进行全球化生产和经营,如美铝、加铝和海德鲁公司等,而以日本德国铝加工企业为代表,继续引导世界铝产业向着高精尖方向发展,在很多产品的研发和生产上处于世界领先水平。而我国的铝产业虽然经过了对国外铝型材产业的“模拟”阶段以及后期的稳步发展阶段,但对于企业管理方式和自主品牌建设等方面尚需进一步的加强。
        3.我国铝合金型材产品的总体质量水平和状况
        铝合金型材作为建筑领域和机械工业领域里重要的应用材料,其全行业的产量和消费量迅猛增长,中国也一跃成为世界最大的铝型材生产基地和消费市场。经过长达近10年的高速增长,中国铝型材行业步入了新的发展阶段,并展现出了诸多新的发展趋势。
        (1)中国铝型材的消费量在全球中的比例持续增加。目前,中国铝型材消费量约占全球消费量的比重的一半,中国已经发展成为铝型材的消费大国。如图2所示,国家统计局数据显示,中国铝型材行业销售收入从2003年的275.45亿元上升到2010年的4131.83亿元,年复合增长率达47.24%;铝型材的产量从2000年的156.5万吨增长到2009年的860.00万吨;消费量从2000年的161万吨增长到2009年的816万吨,中国已成为铝合金型材行业发展较快的国家之一。

 

图2  2001-2009年中国铝型材产量及表观消费量状况图


        (2)铝合金型材品种单一,产品精度和质量不够高。我国的铝合金工业主要以生产建筑铝型材为主,工业铝型材的生产刚起步发展缓慢,而且产量较少。合金牌号主要以6063为主,这跟绝大多数厂家没有配备合适的在线水淬火装置或淬火炉有关,因此造成国内生产的合金品种比较单一。同时大多数厂家的产品结构、装备水平和生产技术类似,因市场竞争激烈,造成生产能力大量过剩。而且由于受装备、生产技术和模具的限制,生产的产品精度和质量不够高,因此造成部分高精度管材和工业型材还必须进口。
        (3)铝合金型材产业结构亟待优化和调整。目前,我国的铝型材加工以建筑型材为主,约占70%,而工业型材、管材仅占30%,高端铝型材,尤其是航空航天、轨道交通、电子信息以及船舶制造用高性能铝材缺乏,加工大型复杂铸件、高档板带箔材的能力不足,中低档产品过剩,优质高档产品短缺。而在同期欧洲、北美和日本的铝型材消费结构中,工业耗用比例分别达到60%、55%和40%,远高于我国,如图3所示。消费及产业结构的差异反映出我国铝型材在工业领域的生产、开发和应用方面不足,预示着我国工业铝型材消费具有巨大的增长空间。

 

图3 世界不同地区工业型材占铝型材消费总量示意图


        (4)节能环保问题较突出,资源和环境代价较高。2007年10月颁布的《铝工业准入条件》明确了新建铝加工项目的准入条件,并规定相关能耗、金属消耗指标,加强环境保护,提高了行业准入门槛。行业准入门槛的提高将控制铝合金型材加工行业投资规模,规范行业的无序竞争,为注重产品品质、节能降耗得企业创造良好的竞争条件。
        (5)生产设备技术的研究有待突破,亟需实现生产线的国产化,自主创新能力有待加强。巨大的潜在需求刺激着铝型材加工制造企业,不管是大型国企还是民营企业,纷纷上马高端工业铝材的生产线。对于工业铝型材的生产设备、技术来说,普遍认为国外的生产线技术更为成熟、稳定,价格也更贵,大型国企主要使用国外的生产线,尤其是5000吨以上的大型线、自动线国内基本做不了。虽然国产的生产线基本能达到要求,价格也更便宜,但是维护比较麻烦,使用寿命也不如国外的;而民营企业由于资金不足,多使用国产品牌的生产设备。整体而言,主流的工业铝材生产线还是国外的品牌,这样才能保证生产出来的铝合金材料具有更可靠的质量。所以,中国的工业铝型材要真正实现国产化,在生产设备上还需要加强技术突破,完成生产线的国产化。
铝合金建筑型材产品的应用几乎覆盖了城市所有的建筑,其质量的优劣将直接影响到建筑工程的质量以及产品的使用性能和安全性能。为对铝型材产品质量进行更好地监督,福建省产品质量检验研究院和国家建材产品质量监督检验中心(南京)共同承担了2010年3季度铝合金建筑型材产品质量国家监督抽查工作。本次抽查涉及企业120家,涉及抽查产品120个。本次抽查中不合格产品7个,抽查合格率为94.2%。图4是近10年的国家监督抽查合格率的情况,显示了此类产品的质量在近4年有趋向于稳定的迹象。
 

图4 近10年的铝型材国家监督抽查合格率的情况


        近几年,铝合金建筑型材行业的总体水平有了进一步的提高,企业的生产技术和能力明显增强,企业规模逐步扩大。本次抽查中发现的主要质量问题为壁厚、表面性能中的封孔质量、氧化膜厚度和化学成分。
         壁厚项目分最小公称壁厚和壁厚偏差2个指标壁厚不合格的产品(特别是偏薄的产品)直接影响到铝合金门窗、幕墙的结构强度,由于材料的偏薄,门窗、幕墙受力后变形量大,密封性差,还有可能造成门窗脱落、幕墙倒塌现象,直接关系到人民的财产和人身安全。造成壁厚不合格的主要原因:一是生产企业为了追求经济效益,迎合销售薄料客户的要求,有意生产公称壁厚小于强制性国家标准规定1.2毫米的型材;二是企业对型材挤压过程中未对壁厚进行检验或检验把关不严,对不合格的模具没有及时更换。
氧化膜封孔质量是衡量阳极氧化型材耐蚀性和使用寿命的综合性指标,氧化膜封孔质量不合格的产品在使用过程中容易造成耐腐蚀性和电磁绝缘性能较差,极易出现腐蚀斑点等。造成氧化膜封孔质量不合格的主要原因为企业在生产过程中对产品表面阳极氧化处理工艺控制不严,在氧化后未经封闭处理或封闭时间太短或封闭槽液成分发生变化时没有及时调整。
        氧化膜厚度是决定铝合金建筑型材表面耐腐蚀强度的主要指标,该项指标不合格易使产品在使用过程中受腐蚀。这会造成产品的力学性能削弱,降低产品的使用寿命,影响消费者的正常使用,并埋下严重的安全隐患。造成不合格的主要原因:一是企业为了降低生产成品,偷工减料;二是企业在生产过程中,检验把关不严或没有检验就出厂。
化学成分是铝合金型材产品质量的一个关键指标,各元素的含量应在合金牌号规定的范围内。造成化学成分不合格的主要原因:一是企业为了降低生产成本,用不合格的原材料或回收的废铝投放生产;二是企业不重视产品质量,对生产过程中熔铸工艺控制不严,配料随意,对化学成分没有严格控制或没有检测。
        近几年,随着政府整顿和规范市场秩序力度的加强和市场竞争优胜劣汰机制作用的进一步发挥,中国铝合金型材工业在总量快速增长的同时,内部结构也发生了明显的变化,产业开始逐渐走向成熟。据统计,国内铝合金型材生产厂家数已从顶峰时期的1,200多家减少至700多家,而一大批产品技术水平低、质量差、档次低的小型铝型材加工厂已逐渐被淘汰。与此同时,大断面、大吨位、技术先进的挤压机开始落户中国,表面处理技术也由以往的色调单一、品种稀少、质量低下的状况,向多色多彩、品种齐全、品质优良的方向发展。中国铝合金型材工业已经跨越了以数量增长为特征的初级发展阶段,初步进入了以提高产品内在质量、丰富产品种类、依靠综合实力参与市场竞争的新阶段。

 

        4.铝合金型材发展的前景
        未来几年铝合金型材产品的发展趋势总体上可以概括为:铝合金型材的企业数量和规模不会有太大的变化,产能和产量也不会有太大的增长,但是产品品种会不断增加,产品质量会更加精益求精,产品附加值会更高,更加节能环保。具体来讲就是:在铝加工工业上,向着更精细化方向发展;在铝加工装备上,向着智能化方向发展;在企业建设上,向着大而强、专而精方向发展。
        (1)我国铝加工业虽然有较为快速的发展,但产业内部存在着明显的重复建设和结构不合理的问题。低端产品生产能力过剩,产品同质化明显,市场处于饱和,竞争异常激烈;而高端产品则生产能力不足,品种规格偏少,满足不了国内市场需要,每年尚需大量进口。因而,调整产品结构、提高高性能产品的产量是我国铝加工材的重点发展方向。今后,挤压企业的数量会逐步减少 ,并购趋势加剧,实现集团化、规模化经营,以规模、技术、品牌、管理和服务为主的企业综合竞争能力日渐重要;产品结构调整,工业型材、高档节能型建筑型材产品比例增加;产业链优势将日益发挥影响力,挤压企业将会进一步加快向上游或下游发展,一方面整合上游产业链,降低成本,另一方面积极与下游铝制品企业合作,通过深加工制造以铝型材为主体的制成品,实施铝制品增值战略。
        (2)铝型材的应用范围将进一步扩大,铝合金型材应用于家电、交通等行业的发展前景扩大。举例来说,列车的高速行驶是一项系统工程,铁道列车的轻量化是实现列车高速重载的一个重要途径,即在其他条件相同的情况下,列车重量越轻速度就越快。铝型材无疑是轻量化最好的材料。在目前全球强调节能环保的前提下,铝合金型材在交通、家电、电子及机械设备等领域的未来市场十分巨大,市场需求前景广阔。
        (3)铝合金型材对于新能源环保产业的投入将做出更大贡献。随着新技术、新材料的推出,传统材料的加工方法必将被取代,建筑铝合金型材必须走向节能、环保之路。铝型材由于具有导热好、自重轻等优点,在太阳能和LED等产业中将得到大量的应用,发展前景看好。
        (4)技术创新成为行业发展最大推动力。根据国家《有色金属产业调整和振兴规划》;国家将重点支持有色金属技术改造、研发,加强高性能专用铝材生产工艺的研发;支持技术含量和附加值高的深加工产品出口;加大对有色金属产业技术研发和技术改造的支持力度,鼓励引导企业积极推进节能技术改造;对技术改造的企业在发行股票、银行贷款等方面给予支持。对于铝合金建筑型材来说,在未来的发展中,其行业成熟度将不断提高,竞争将日趋激烈;必须加大建筑铝型材高端产品生产能力,提高产品种类、数量,加快产品结构调整以适应市场需求;其产品类型也从单一的门窗型材进行保温隔热,至今发展到铝合金幕墙隔热型材产品,其加工技术会不断创新。
综上所述,随着中国国民经济持续快速健康的发展,铝型材的需求将会越来越大,同时装备和技术水平也将越来越先进,相信我国铝型材产品将会有更大的发展空间。伴随着《有色金属产业调整和振兴规划》的实施,高附加值产品和技术创新将日益重要,随着产业链的不断整合,中国的铝型材产业将更加快速、高质量的发展。

 

 

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