1 鋁及鋁合金板帶箔材生產(chǎn)及工藝裝備的發(fā)展現(xiàn)狀

　　近十多年來，全球鋁加工業(yè)進入一個新的發(fā)展時期。隨著科學(xué)技術(shù)的進步和經(jīng)濟的快速發(fā)展，在全球經(jīng)濟一體化與大力提高投資回報率的經(jīng)營思想推動下，一方面加大結(jié)構(gòu)調(diào)整力度，另一方面開展了一場向科技研發(fā)大進軍的熱潮。以求更合理更均衡地利用與配置資源;不斷擴大鋁加工業(yè)的規(guī)模;增加鋁材的品種與規(guī)格;提高產(chǎn)品的科技含量并拓展其應(yīng)用范圍;大幅度降低能耗、改善環(huán)保;大幅度提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本與提高經(jīng)濟效益;不斷加強鋁材部分替代鋼材使鋁材成為人民生活和經(jīng)濟部門基礎(chǔ)材料的地位?？梢钥隙?，以鋁代木、以鋁代銅、以鋁代塑、以鋁代鋼將成為材料工業(yè)的發(fā)展趨勢。

　　2013年世界原鋁產(chǎn)量達4900萬t/a以上，并以5%左右速度遞增，估計到2020年鋁的產(chǎn)量會翻一番，達到8000萬t/a以上。2014年世界鋁加工材的產(chǎn)量可達4800萬t/a以上，并以6%左右的速度遞增，估計到2020年鋁材的產(chǎn)、消量可能超過6000萬t/}?？擅黠@看出，調(diào)整鋁加工產(chǎn)業(yè)與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，增加產(chǎn)量和品種，并加速擴大在急需以節(jié)能降耗、減輕環(huán)境污染、提高安全舒適為目的而實施輕量化的交通運輸工具及其他方面的用量，是現(xiàn)代世界鋁及鋁加工業(yè)發(fā)展的重要特征。

　　為了滿足鋁軋制工業(yè)的快速發(fā)展及產(chǎn)品品種與質(zhì)量日益提升的要求，鋁軋制工藝裝備水平也有了很大進步，具體體現(xiàn)如下。

　　1.1熔鑄技術(shù)及裝備

　　熔鑄設(shè)備的發(fā)展一直追求大型、節(jié)能、高效和自動化。目前，國內(nèi)外無論是大型頂開圓形熔煉爐，還是傾動式矩形熔煉爐和靜置爐，都己經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。容量一般為50t一85t，最大的達150t左右，熔煉爐裝料完全實現(xiàn)了機械化。

　　在熔體處理方面，廣泛采用了先進的凈化技術(shù)(如除氣、除雜、除渣技術(shù))和熔體均勻化技術(shù)(如先進的電磁攪拌技術(shù)、電磁泵技術(shù)等)。

　　鑄造機基本上都使用液壓鑄造機，大型鑄造機可鑄130t/次以上，最大鑄錠質(zhì)量超過了30to熔煉爐的燃燒系統(tǒng)一般采用中、高速燒嘴，近些年來，普遍采用快速切換蓄熱式燃燒技術(shù)，向智能化方向發(fā)展。

　　1.2軋制技術(shù)及設(shè)備

　　生產(chǎn)鋁板帶所采用的主要加工方法是軋制成形。現(xiàn)代軋制技術(shù)，無論是熱軋還是冷軋，都朝著大卷重、寬幅、高速、連續(xù)化、專業(yè)化、生產(chǎn)過程檢測系統(tǒng)全程跟蹤、閉環(huán)控制系統(tǒng)自動化、集成化和計算機智能化的方向發(fā)展。現(xiàn)代軋制設(shè)備裝備有液壓壓下(上)、液壓彎輥、軋輥分段冷卻、軋輥斷面凸度控制(CVC,DSR和TP輥)，自動對中、X射線測厚、凸度(熱軋)、厚度和板形(AGC和AFC)自動控制系統(tǒng)、DS鋁帶干燥控制系統(tǒng)(冷軋)、自動滅火系統(tǒng)(冷軋和箔軋)。

　　1.3精整技術(shù)及設(shè)備

　　1)現(xiàn)代拉矯陣昆矯技術(shù)及其設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀

　　為了獲得高精一平整的產(chǎn)品，近年來研發(fā)與推廣應(yīng)用的主要技術(shù)與工藝裝備有:BWG公司開發(fā)的levelflex型的張力矯直機和板帶純拉伸矯彎機、SELEMA公司開發(fā)的Tension}eveller技術(shù)與設(shè)備、UNGERER公司開發(fā)的拉彎矯(AFC)技術(shù)與裝備。

　　2)鋁板帶精確切邊技術(shù)與設(shè)備

　　設(shè)計制造新型刀具，選擇優(yōu)質(zhì)材料合理控制硬度，調(diào)整刀縫，提高設(shè)備精度、平穩(wěn)度和速度等方面有了大的進展，以保證產(chǎn)品具有穩(wěn)定的寬度，良好的邊部外觀和最少的毛刺，而且生產(chǎn)效率大有提高。

　　3)鋁帶和鋁箔高精分切技術(shù)與設(shè)備

　　DANIELI}'ROHLING開發(fā)的高精度鋁帶分切機可在生產(chǎn)線，并在800m/min速度運行條件下將鋁帶分成40條，最小寬度10mm，寬度公差為10.02mm，層錯小于0.10mmo鋁箔分切設(shè)備則可分切更薄(5mm一巧mm)、更精(10.O1mm以下)以及寬度更窄的鋁箔帶卷。

　　4)多功能鋁合金帶材精整生產(chǎn)線

　　既有現(xiàn)代的氣墊式熱處理功能和精整功能(拉矯、縱剪)，又有帶材表面處理功能和帶材表面涂層功能。它生產(chǎn)的各種用途的鋁合金板材性能穩(wěn)定，表面質(zhì)量好，生產(chǎn)的汽車車身鋁合金板材等產(chǎn)品的厚度范圍0.3mm一3.0mm，最寬寬度2300mm，為現(xiàn)代交通運輸用鋁帶材連續(xù)生產(chǎn)創(chuàng)造了條件。

　　5)涂層近紅外固化技術(shù)與裝備的開發(fā)

　　主要代表是德國ELSENMANN公司開發(fā)的近紅外固化系統(tǒng)。該系統(tǒng)非常短，長3m左右。它與熱風(fēng)固化系統(tǒng)的生產(chǎn)線長度相比，僅為后者的1/l00設(shè)計的近紅外涂層固化系統(tǒng)己經(jīng)用于鋼帶涂層生產(chǎn)線，正向鋁帶涂層推廣。

　　6)靜電涂油及鋁卷、鋁板自動包裝生產(chǎn)線

　　靜電涂油系統(tǒng)分為立式和臥式靜電涂油機，可均勻地快速地將油吸附在鋁板帶表面上，防止腐蝕。

　　新開發(fā)的鋁板的包裝方式有簡易式、普通箱式、夾板式和扣板式。簡易式、普通箱式采用離線包裝;夾板式和扣板式(在夾板式上增加一個蓋板)適合在線包裝，并且能夠與橫切機列組合成半自動的包裝生產(chǎn)線。

　　鋁卷的包裝方式有裸件式、簡易式、立式下扣普通箱式、臥式下扣普通箱式、立式托盤式和臥式“井”字架式。裸件式、簡易式多采用大卷離線包裝;立式下扣普通箱式、臥式下扣普通箱式多采用小卷離線包裝;臥式“井”字架式和立式托盤式適合在線包裝，并且能夠和鋁卷自動打捆包裝機組合成自動的包裝生產(chǎn)線。

　　1.4鋸切、銑面及軋輥磨削設(shè)備的開發(fā)與應(yīng)用

　　1)高速扁錠切削帶鋸系統(tǒng)及高速雙面扁錠銑床的開發(fā)。

　　2)高表面高精度軋輥磨床的開發(fā)。

　　1.5熱處理技術(shù)及設(shè)備

　　1)大型鋁合金板帶箔材熱處理爐的研發(fā)與改進

　　大型鋁合金熱處理爐的主要類型有:鑄錠均勻化退火爐、加熱爐;厚板淬火爐、退火與時效爐。各種爐具的加熱特性和溫度精控是十分重要的。近年來，在爐型設(shè)計、加熱系統(tǒng)及特性優(yōu)化、爐溫分布、測量與控制、加熱效率和節(jié)能環(huán)保等方面有了很大突破。

　　2)鋁合金中厚板臥式淬火爐的研發(fā)

　　EBNER公司和OTTOJUNKER公司設(shè)計制造的鋁合金板帶材輥底式淬火爐，為大批量生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)中厚板(3mm一150mm)創(chuàng)造了有利條件。

　　3)鋁合金帶材氣墊式熱處理爐的開發(fā)

　　鋁合金氣墊式熱處理爐具有不劃傷表面、均勻加熱與冷卻、帶材厚度范圍寬、可臥式連續(xù)布置與作業(yè)等優(yōu)點，美國、法國、德國和奧地利的科學(xué)家和鋁加工專家從20世紀50年代末開始到現(xiàn)在，不斷地做了卓有成效的研究。其中美國Surface公司經(jīng)過四代系統(tǒng)的研制、改進，建立了自己獨特的鋁帶連續(xù)熱處理氣墊系統(tǒng)，為世界各國建造了11條生產(chǎn)線。

　　1986年，我國西南鋁業(yè)(集團)公司從Surface公司引進了第一條既能退火，又能淬火的鋁帶連續(xù)熱處理生產(chǎn)線。生產(chǎn)線設(shè)計的基本參數(shù)是:來料帶材寬度為1040mm一1760mm(成品寬度為1000mm1700mm)，帶材厚度為0.2mm一2.0mm，機列速度為8.5m/min}85m/min，爐內(nèi)張力為5kN，爐內(nèi)帶材伸長率為0一1%，生產(chǎn)線上張力矯直機的伸長率為0一3%，爐體長度為108m(18個區(qū)，其中10個加熱區(qū)、8個保溫區(qū))，全長113m，運轉(zhuǎn)正常。2010年生產(chǎn)各系鋁合金熱處理帶卷3.5萬t/a左右。

　　1.6物流技術(shù)及設(shè)備

　　在現(xiàn)代化大生產(chǎn)中，鋁及鋁合金板帶箔的生產(chǎn)過程和包裝發(fā)貨與運輸中，由于產(chǎn)量大、批量多、生產(chǎn)效率高，物流量非常大。因此，提高物流的合理}h}、精確性、速度與效率等具有重要意義，各國為此進行了廣泛研究并取得重大進展。

　　1)鑄錠銑面機的碎片收集、處理和儲存系統(tǒng)的開發(fā)鑄錠銑面機的碎片收集、處理和儲存系統(tǒng)分成兩個不同的部分:碎片收集、處理和儲存(銑面機系統(tǒng))和碎片再生為球化或熔煉(喂料系統(tǒng))?？纱蟠筇岣呱a(chǎn)效率，為自動化連續(xù)生產(chǎn)、清潔生產(chǎn)創(chuàng)造了條件。

　　2)智能現(xiàn)代物流—高架倉庫

　　實現(xiàn)智能現(xiàn)代物流傳送是現(xiàn)代化鋁板帶生產(chǎn)線的基礎(chǔ)，建立具有智能控制的高架庫是實現(xiàn)現(xiàn)代物流傳送的有效方式。亞洲鋁業(yè)公司整體工藝裝備配備了熱、冷軋卷立式11層的綜合高架儲存庫，實現(xiàn)了1972卷全智能現(xiàn)代物流工藝。綜合高架儲存庫的建立能達到最便捷的輸送和控制。

　　軋制板材高架智能庫是板材成品庫。它雖然和軋制卷高架智能庫一樣具有相同的功能和優(yōu)點，但考慮投資大，并從減少成品庫存、加快資金周轉(zhuǎn)的角度出發(fā)，國內(nèi)外鋁加工廠采用軋制板材高架智能庫存儲成品的比較少。

　　軋制卷平面智能庫和高架智能庫一樣具有確保最佳的儲存和流通量、保護材料免受損傷、降低管理和處置成本及達到最便捷的輸送和控制等優(yōu)點。雖然平面智能庫與高架智能庫相比，車間占地面積較大，但是它具有投資少的優(yōu)勢是高架智能庫所不可比的。

　　1.7在線檢測技術(shù)及設(shè)備的開發(fā)

　　新開發(fā)的設(shè)備主要包括熔體中氫含量檢測儀、熔體中粒子含量檢測儀、熱精度板厚度凸度和板形集成化的測量系統(tǒng)、熱軋溫度檢測及溫度自動控制系統(tǒng)、鋁帶在線表面檢測系統(tǒng)、表面陽極氧化檢測系統(tǒng)、建筑幕墻檢測系統(tǒng)等。目前己開發(fā)了大量新技術(shù)和新設(shè)備，以滿足生產(chǎn)需要。

　　1.8現(xiàn)代化信息化管理系統(tǒng)

　　隨著鋁加工裝備技術(shù)的進步，生產(chǎn)線設(shè)備組成的變化及軋制工藝的改變，鋁板帶箔加工生產(chǎn)線的組織管理也將隨著改進和深化。要想達到最佳的產(chǎn)出水平，為企業(yè)獲得更好的經(jīng)濟效益，必須采用科學(xué)的生產(chǎn)管理，即采用有計劃的投入方式和有效的生產(chǎn)控制手段。

　　2 鋁及鋁合金軋制設(shè)備國產(chǎn)化現(xiàn)狀及水平分析

　　先進的工藝裝備是發(fā)展鋁軋制工業(yè)的基礎(chǔ)，也是實現(xiàn)鋁軋制強國的重要保證。我國經(jīng)過幾十年的努力，在國民經(jīng)濟高速持續(xù)發(fā)展和鋁軋制生產(chǎn)與技術(shù)快速發(fā)展推動下，鋁軋制工藝裝備也有了長足的進步。由于我國底子薄，起步慢，制造業(yè)水平較低，鋁軋制設(shè)備的設(shè)計與制造幾乎是從零開始的。為了盡快趕上世界先進水平，采取了先引進、消化、吸收，再仿制、國產(chǎn)化創(chuàng)新的道路。因此，國產(chǎn)化及其水平是衡量我國鋁軋制工藝裝備由中國制造到中國創(chuàng)造的一個重要指標。

　　3 我國鋁及鋁合金軋制設(shè)備國產(chǎn)化前景與幾點淺見

　　3.1我國鋁軋制設(shè)備國產(chǎn)化發(fā)展趨勢與前景

　　我國處于工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的高峰期，也是由制造大國、制造強國、中國創(chuàng)造的關(guān)鍵時期。節(jié)能降耗、環(huán)保安全是當(dāng)前社會和經(jīng)濟發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急，作為輕量化、綠色環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的鋁合金材料在一個相當(dāng)長的時期內(nèi)將獲得高速持續(xù)發(fā)展，支撐其發(fā)展的軋制設(shè)備也將獲得大的發(fā)展。提高鋁軋制工藝裝備國產(chǎn)化水平是一項重要任務(wù)，其發(fā)展前景十分可觀。

　　1)加快設(shè)備更新?lián)Q代，淘汰落后產(chǎn)能與設(shè)備，除了關(guān)鍵零部件(元件)外，應(yīng)大幅度提高國產(chǎn)化率，估計在近5年內(nèi)，綜合國產(chǎn)化率將提高20%以上。

　　2)大幅度提高國產(chǎn)化水平，在很多領(lǐng)域會在5年一10年內(nèi)趕上或超過國際先進水平，成為真正的制造強國。

　　3)加強輔助設(shè)備的研制開發(fā)，除個別高技術(shù)環(huán)節(jié)外，絕大多數(shù)(大于90%)應(yīng)實現(xiàn)國產(chǎn)化或替代進口。

　　4)加強液壓系統(tǒng)和電控系統(tǒng)的研發(fā)，大大提高設(shè)計與制造水平，盡快達到國際先進水平，使國產(chǎn)化率由目前的25%左右提高到50%}60%o5)加強自主開發(fā)核心技術(shù)的能力，在消化吸收的基礎(chǔ)上開展創(chuàng)新研發(fā)，實現(xiàn)跨越式發(fā)展，實現(xiàn)中國創(chuàng)造，大幅提高國產(chǎn)化水平。

表：國內(nèi)外鋁軋制設(shè)備及國產(chǎn)化水平分析

　　3.2關(guān)于我國鋁軋制設(shè)備國產(chǎn)化的幾點粗淺建議

　　1)充分發(fā)揮政府指導(dǎo)和市場調(diào)節(jié)相結(jié)合的作用，加強宏觀調(diào)控力度，合理利用和配置資源，加大產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型與產(chǎn)品升級力度，關(guān)、停、并、轉(zhuǎn)一大批規(guī)模小、管理差、技術(shù)和設(shè)備落后、能耗大、環(huán)保差、產(chǎn)品質(zhì)量低劣、市場潛力不大的弱勢企業(yè)，制止低水平重復(fù)建設(shè)，組建若干個大型的現(xiàn)代化國際一流(像德國SMS公司那樣)的鋁加工設(shè)備集團公司。在國家政策支持下，振興民族制造工業(yè)，提高我國鋁軋制設(shè)備整體水平。

　　2)在引進、消化、吸收、仿制的基礎(chǔ)上，開展基礎(chǔ)與應(yīng)用研究，提升科技創(chuàng)新與自主開發(fā)能力，突破關(guān)鍵技術(shù)，掌握核心技術(shù)，促進科技成果產(chǎn)業(yè)化，不斷提高鋁軋制設(shè)備產(chǎn)業(yè)的綜合技術(shù)水平。要組建世界級一流的鋁加工設(shè)備技術(shù)開發(fā)中心或?qū)ｉT研究院所，培訓(xùn)大批高素質(zhì)人才，為提高鋁軋制設(shè)備國產(chǎn)化水平提供前瞻性技術(shù)儲備。

　　3)加大科技投入，將先進技術(shù)不斷應(yīng)用到新產(chǎn)品開發(fā)中，以提高產(chǎn)品的技術(shù)含量和附加值，保持產(chǎn)品市場競爭力和技術(shù)核心競爭力，建議優(yōu)先將以下幾種先進技術(shù)在鋁軋制設(shè)備中推廣應(yīng)用:①三維CAD技術(shù);②有限元(FEM)分析技術(shù);③減振減噪技術(shù);④智能PID控制、模糊PID控制、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和PID神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等先進控制技術(shù)。

　　4)集中力量，盡快攻破制約我國鋁軋制設(shè)備國產(chǎn)化水平的液壓系統(tǒng)和電控系統(tǒng)及其主要元件的技術(shù)瓶頸，并大批量設(shè)計、制造具有中國特色的液壓系統(tǒng)、電控系統(tǒng)及其關(guān)鍵元件，以提高國產(chǎn)化率和國產(chǎn)化水平。

　　5)加強與鋁加工等相關(guān)企業(yè)的聯(lián)系，使設(shè)備設(shè)計與制造質(zhì)量與鋁加工工藝密切配合，以滿足鋁加工產(chǎn)品的工藝要求，加大市場競爭力，提高國產(chǎn)化程度。

　　6)全面實現(xiàn)企業(yè)的自動化、科學(xué)化、信息化、高效化、現(xiàn)代化和全球一體化管理，以適應(yīng)社會發(fā)展與市場變化。

　　4 小結(jié)

　　我國己成為一個名副其實的鋁加工、鋁軋制大國，但還不是強國，從綜合水平看，與國際先進水平尚有一定差距，特別是某些大型高技術(shù)鋁軋制設(shè)備在很大程度上仍依賴進口，整機(生產(chǎn)線)和液壓系統(tǒng)、電控系統(tǒng)及其關(guān)鍵元件的國產(chǎn)化率和國產(chǎn)化水平還比較低，大大制約了我國由鋁加工大國向鋁加工強國、由中國制造向中國創(chuàng)造進軍的進程。為改變這種狀態(tài)，必須根據(jù)國情、世界發(fā)展趨勢、國內(nèi)外市場需求，合理制訂我國鋁軋制設(shè)備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略和國產(chǎn)化水平指標，在政府宏觀指導(dǎo)下發(fā)揮各方面的積極性，振興民族工業(yè);合理配置資源，節(jié)能降耗，發(fā)展環(huán)保與循環(huán)經(jīng)濟，大刀闊斧調(diào)整產(chǎn)業(yè)，提升產(chǎn)品水平;開展基礎(chǔ)與應(yīng)用研究，加強科技創(chuàng)新與自主開發(fā)能力，不斷提高鋁軋制設(shè)備產(chǎn)業(yè)的技術(shù)水平;加強與相關(guān)產(chǎn)業(yè)聯(lián)系，滿足鋁加工工藝要求，提升產(chǎn)品競爭力;全面實現(xiàn)自動化、科學(xué)化、現(xiàn)代化管理，不斷提升鋁軋制設(shè)備的國際競爭力及國產(chǎn)化率和國產(chǎn)化水平。