数说全球铝合金板材预拉伸机

王祝堂

(中国有色金属工业协会，北京100814)



数说全球铝合金板材预拉伸机

王祝堂

(中国有色金属工业协会，北京100814)

文章总结了国内外铝合金板材预拉伸机的生产现状，并通过对国内在建和拟建铝合金板材预拉伸机项目的介绍，给出了建议和思考，供相关企业和人员参考。

铝合金板材；预拉伸厚板；预拉伸机

铝合金板材(厚度>3mm)在热轧、剪切、退火和淬火过程中，因温度、压下、辊形变化或工艺冷却控制不当，会产生或大或小的纵向弯曲、横向弯曲、边部波浪和内应力，为了消除缺陷并使内应力降至尽可能低的水平，必须在退火或时效前进行矫直。根据设备配置情况与应用范围可分为辊式矫直、压平矫直和钳式矫直三种方式。前两种不但设备较简单，工艺技术也不高，是一种相当古老的工艺，但现在仍广为应用，在此不再赘述；后一种是上世纪40年代中期以来在工业发达国家发展起来的，中国1955年开始引进此设备与技术。当前，铝合金板拉伸矫直装备水平与技术高低，已成为衡量一个国家铝加工业是否强大的主要标志之一，也是能否为航空航天工业提供所需关键铝材的重要标志。

铝合金板材在淬火过程中，由于板材表面层和中心层存在相当大的温度差，从而产生很大的内部残余应力，表层为压应力，中心部拉应力，如果在后序机械加工之前预先把这种残余应力消除85%以上，那么在用数控加工中心制造零部件时，板材就不会发生不允许的变形。因此，必须在机械加工之前，对淬火板材进行预拉伸矫直，以消除残余应力。一般拉伸永久变形率<3.5%，太小达不到消除波浪和残余应力的目的，太大可能产生滑移线，还可能出现新的内应力分布不均。因为是在零部件机械加工之前进行的拉伸，也就是说这种拉伸是为顺利进行机械加工提供材料，故称预拉伸，所生产的板材称为预拉伸厚板。在生产中，必须进行预拉伸矫直的板材约占75%，其余的可通过辊矫和压平矫直，90%以上的航空级厚板都必须进行拉伸矫直。

2013年全世界(含中国)有美国、俄罗斯、德国、法国、日本等13国可生产铝合金预拉伸板，总生产能力约500kt/a，美国和中国的拉伸机数居前，中国最多，12台；美国第二，11台。到2016年，中国可能有24台，大大超过美国的，成为世界的预拉伸机王国。

1 国外共有30台拉伸机

截止2013年，国外共有30台铝合金厚板预拉伸机(最大的132MN)，预计在2025年以前不会新建预拉伸项目(表1)。

达文波特轧制厂是当前全球最大的铝合金厚板生产企业，在中国天津忠旺铝业有限公司与银河铝业特种铝合金预拉伸板项目[1]未建成之前将一直保持这种地位。该厂有5台预拉伸机，其中1台的拉伸变形率可达12%，这也是世界上独一无二的。

凯撒铝业公司特雷特伍德轧制厂与肯联铝业有限公司雷文斯伍德轧制厂各有1台124MN的拉伸机(世界最大)，其基本技术参数如下：

最大拉伸力，MN 124

可拉伸板材尺寸：

最大宽度，mm 3810

最大厚度，mm 228.6

最大长度，m 19.8

表1 截止2013年国外已投产的铝板拉伸机

最短长度，m 5.2

夹口长度，mm 457

夹钳开口度，mm 228.6×4064

最大移动速度，m/min 6.1

最大拉伸行程，m 1.22

最大操作行程，m 5.76

液压系统最大压力，N/mm241.4

液压泵传动电机功率，kW 368

德国科布伦兹轧制厂属爱励铝业国际，有3台拉伸机，32、38、80MN的各1台，可拉伸厚板的最大界面尺寸为220mm×1600mm，最大长度24.4m。最值得一提的是，对于超出拉伸机能力的厚板，该厂有1台300MN的压平机，可通过压缩减小板材中的残余应力。

奥地利有色金属公司拉舍芬铝加工公司有2台拉伸机，都是西马克集团梅尔公司设计制造的，1台131.5MN的，可拉厚板最大宽度1520mm，2000年投产；另1台的拉伸力90MN，可拉伸板材的最大宽度1150mm，2006年投产。

肯联铝业公司法国伊苏瓦尔轧制厂有2台拉伸机，一台61MN的，1980年投产；另1台50MN的2001年投产，可拉伸厚板规格(6～250)mm×(700～3200)mm×(4000～15000)mm。前者可拉伸36m长的板材，这是A380型客机制造机翼所需的最长厚板。

南非共和国休内特铝业公司有1台拉伸力(25MN)并不大的拉伸机，可拉伸薄至0.9mm的薄板，这也是其特色。这台拉伸机可拉伸板材规格为，厚度0.9～38 mm、宽度500～1900 mm、长度1.9～10 m。

意大利富西纳铝业公司是美国铝业公司的子公司，有1台12MN、MDH公司提供的拉伸机，是全球小拉伸机之一；另1台30MN的由意大利达涅利公司设计制造。

俄罗斯卡缅斯克-乌拉尔斯基铝加工厂有1台10MN的预拉伸机，乌拉尔重型机器制造厂制造，可拉伸板材尺寸为厚度4～16mm、最大宽度2500 mm、长度3.5～8m。

日本福井轧制厂，原属古河铝业公司，从2014年4月起隶属日本联合铝业公司，有1台日本三井公司生产的，日本拉力最大的56MN的厚板预拉伸机。

2 中国共有12台拉伸机

截止2013年，中国拥有拉伸机的铝合金厚板生产企业8家，共有拉伸机12台，最大的为120MN，与其他国家最大拉伸机的拉力大体相当，可以满足当代航空工业所需最大预拉伸板的需求。目前在建与拟建的预拉伸板项目，如果在2018年全部建成的话，中国将拥有预拉伸机50台，占世界总数的62.5%，所生产的预拉伸板足可以满足全世界那时的需求还绰绰有余。

中国铝合金板预拉伸生产始于1956年11月哈尔滨铝加工厂(现在的东北轻合金有限责任公司)的建成投产。该厂是前苏联帮助建设的，装备均从前苏联引进，板带车间有2条硬合金板材精整生产线，生产线上各有1台6MN板材拉伸矫直机。由于这种拉伸机是前苏联设计、制造的，技术还不成熟，生产中故障不断，在使用不到一年后便拆除了。

改革开放后，1984年东北轻合金有限责任公司从美国加拿大铝业公司奥斯威戈轧制厂购买了1台45MN的停用厚板预拉机，开中国可生产预拉伸铝厚板之先河，可拉伸厚板的最大尺寸为厚度60mm、宽度1760mm、长度2000～8000mm。在西南铝业(集团)有限责任公司的国产60MN预拉伸机于2005年投产之前，中国一直仅有此45MN的拉伸机。2005年，东北轻合金有限责任公司投资近30亿元建了一个3950mm厚板专业生产项目，热轧线已于2011年7月投产，有1台85MN的厚板预拉伸机，可于2015年投产，可拉伸板材最大尺寸，长度24m、厚度250mm、宽度3700m，从意大利达涅利公司引进。

西南铝加工厂于1970年7月建成投产，现名西南铝业(集团)有限责任公司，有2800mm(1+1)式热粗-精轧生产线1条；2000mm(1+4)式热连轧线1条；4300mm厚板专业生产线1条，2011年全面建成。1970年投产的那台60MN拉伸机是中国第一重型机器集团公司设计制造的，投产后直到2005年才重新启用。与4300mm热轧机项目配套的有1台120MN的预拉伸机，由洛阳中信重工制造，亚洲最大，全世界共有4台120MN级的拉伸机。可拉伸板材最大尺寸，厚度250mm、宽度4150mm、长度36m。

爱励铝业(镇江)有限公司是爱励国际的全资子公司，2012年12月21日第一块热轧厚板下线，2013年末全面投产。有2台拉伸机，60MN及120MN的各1台，前者已投产，后者可能于2015年投产，均从德国西马克集团梅尔公司引进。

南南铝加工有限公司厚板项目热轧线于2013年8月13日顺利轧出首块热轧厚板。该公司热轧车间共有5跨，长660m、宽186.8m、占地面积12×104m2，是中国最大的铝板带热轧车间，有1条4100mm与3100mm(1+1)式热粗-精轧线。有2台拉伸机，1台100MN的，1台30MN的，位于拉伸跨内，均从西马克集团梅尔公司引进。100MN拉伸机可拉伸板材最大尺寸，厚度260mm、宽度3800 mm、长度38000 mm。

银海铝业有限公司位于广西壮族自治区柳州市，有1(3300mm)+4(2850mm)热连轧线1条，2013年12月全线投产，可生产1xxx系、3xxx系、5xxx系、6xxx系、部分8xxx系合金宽500～3100mm、厚0.2～150mm的板、带材，有1台35MN的拉伸机。所有主体设备均是中冶东方自主集成，工艺设备、自动化控制系统全部实现国产化，是目前国内最宽幅铝板带(1+4)式热连轧生产线。拉伸机可处理厚板尺寸，厚度8～80mm、宽度1000～3100 mm、长度2000～15000 mm。

河南万基控股集团有限公司1000kt/a热轧板带(其中中厚板100kt/a)、700kt/a高精冷轧板带项目，已分期建成投产，厚板车间有2台引进的预拉伸机。

大连汇程铝业有限公司位于大连市金州，平轧产品总生产能力200kt/a，厚板系统有1台从意大利达涅利公司引进的60MN预拉伸机。

齐星铝板带有限公司位于山东省邹平市，有2400mm(1+1)式热粗-精轧生产线，1台45MN预拉伸机，2013年12月投产。

3 国内在建拉伸机项目

2014年中国在建的有预拉伸机的厚板项目有5个，共有拉伸机12台。

南山200kt/a厚板项目，一期有1条1(5600mm)+1(4100mm)+5(3000mm)式热连轧生产线，生产能力可超过1000kt/a，是参照美国铝业公司达文特轧制厂的模式建设的。一期厚板生产能力80kt/a，估计应有3台拉伸机，35MN的1台，80MN的1台，120MN的一台。达文波特轧制厂有5台厚板预拉伸机。

天津忠旺铝业有限公司3000kt/a铝平轧产品项目，分期建设。一期1800kt/a，2015年年末建成，二期2018年全部建成，达到目标生产能力。一期有2条(1+5)式软合金生产线；1条(1+1+3)式硬合金生产线，按厚板生产能力200kt/a 匡算至少需要6台预拉伸机，25MN、40MN、60MN、80MN、100MN、120MN的各1台，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拉伸机的技术参数如表2，可拉伸2xxx系、5xxx系、6xxx系、7xxx系合金板。

表2 60MN及120MN拉伸机的技术参数

义煤集团河南同人铝业有限公司位于三门峡市，有2600mm(1+4)式热连轧线1条，1(4500mm)+1(3300mm)热粗-精轧线1条，后者正在建设，可于2015年末或2016年上半年投产。主要用于生产硬合金板材，其中厚板生产能力50kt/a，应有2台拉伸机，先建1台120MN的，从国外引进，其基本技术参数：

结构型线 卧式，梁柱结构

最大拉伸力，MN 120

永久伸长率，% ≤4

伸长率控制精度，% ≤0.3

拉伸速度，mm/s ≥6，在0～6内可无级调速

板材拉伸后平直度，mm/m <1(对角线方向)

可拉伸合金 1xxx～8xxx系

可拉伸板材厚度，mm 6～250

可拉伸板材宽度，mm

1000～4350

可拉伸板材长度，m 6～37

单片板材最大质量，t 20.0

可拉伸板材最大截面积，cm24800

可拉伸板材屈服强度，N/mm230～350

可拉伸板材抗拉强度，N/mm280～450

顺虎铝业有限公司位于浙江省永康经济开发区，2012年从韩国引进1条7075合金厚板生产线，生产能力10kt/a，现正在扩建，将生产能力扩大到50kt/a，可能会有1台40MN级的拉伸机。

万航铝业有限公司15kt/a铝厚板项目。该公司位于江苏省吴江市同里镇，即将竣工，是一个专业铝厚板项目，以生产通用工程与机械用铝合金厚板为主，产品主要为5052、5083、6061-T6合金，有1台35MN拉伸机。

中国已投产(截止2013年年底)及在建的铝厚板拉伸机见表3。

表3 截止2013年中国已投产及在建的铝厚板拉伸机

4 国内拟建预拉伸板项目

综合国内媒体报道，截止2014年6月，中国拟建的有预拉伸机的项目至少在10个以上，估计拉伸机总数不少于35台。当然这些项目不会都如期建成，但是如有一半如期或延期投产，也是令人匪夷所思，主要项目如下，其中有一些已开始建设或奠基：

山东创新集团计划投资200亿元，在内蒙古霍林郭勒市建一个生产能力800kt/a的硬合金板带项目，分两期建设，一期2015年12月建成；

陕西大唐澄城煤电铝一体化项目，铝板带生产能力200kt/a，由大唐陕西发电有限公司控股，澄城县金元铝业有限公司和陕西三秦能源群生发电有限公司参股；

锦联铝材有限公司霍林郭勒项目，为煤-电-铝-铝材一体化项目，分期建设，氧化铝项目在尼日利亚；

宁夏佳盛远达铝镁材料有限公司铝平轧产品项目位于中宁县，生产能力500kt/a，总投资117亿元；

内蒙古鸿鑫中厚板项目位于霍林郭勒市，生产能力150kt/a；

世捷铝业有限公司位于吉林省辽源市，平轧铝产品生产能力200kt/a，其中厚板及蒙皮板80kt/a，北京维宝世捷投资公司投资；

陕西榆林市千亿元铝、镁产业基地，计划2020年以前陆续建成，其中铝平轧产品生产能力500kt/a；

山西信发综合循环项目位于孝义市装备制造园区，是一个集煤-电-铝-铝材-化工产品于一体的基地，2016年底全部投产，届时产值可超1000亿元；

银河铝业有限公司与河北省定州市政府签订了特种铝合金预拉伸板及深加工项目投资合作协议，标志着国内首家特种铝合金预拉伸项目正式开建，填补了国内相关产业空白。建设期3年，投产后，特种铝合金预拉伸板年产量可达60万t，各项深加工产品年产量40万t[1]。

5 结束语

综上所述，中国早在30年前就能批量生产预拉伸板，东北轻合金有限责任公司年年都向航空航天工业及其他工业部门提供了一定数量的预拉伸板，尽管在品质、品种与数量上还未能完全满足市场需求。

2013年中国有8个企业可生产预拉伸板，有12台拉伸机，占全世界总台数的28.6%；到2015年中国可有13个企业生产预拉伸板，拥有24台拉伸机，占世界总台数的46.2%；2020年中国可生产预拉伸板的企业可能会增至20家或更多一些，拉伸机台数可达50台，分别占世界总数的56%及62.5%。

一个生产能力600kt/a的预拉伸板项目所生产的预拉伸板完全可以满足全世界市场的需求。建多大规模，什么时候建等都是投资者的事，不过下列几点，还是宜考虑一下：

•一个大的项目必须进行充分的全球市场调查，到国内外相关企业走走；

•4～6m宽的特大板材只占5%左右，由于其是供造船工业用的，产品运输与建厂地点不可不考虑；

•在厚板生产企业中并不是所有的厚板都必须经过预拉伸，约有40%的可通过辊矫与施压消除残余应力与整平，一个预拉伸厚板产能600kt/a企业，应按厚板总产能900kt/a来配套装备与其他设施；

•为降低投资风险，不宜一次性建成，可分期分批；

•600kt/a预拉伸板材的企业按保守匡算，需要结构合理，拉伸机15～20台，辊矫机5台，固溶处理生产线12～15条，超声波探伤线5条，时效-退火炉50台；

•生产900kt/a厚板，需要生产约1300kt/a扁锭；

•需要很强的技术力量，高素质的工人与管理人员，宜及早储备人才。

[1] 中国有色金属报,2014-5-22(5版)

Overview of Global Pre-stretching Machines of Aluminum Alloy Plate

WANG Zhutang

(China Nonferrous Metals Industry Association, Beijing 100814, China)

The paper reviewed production status of existing pre-stretching machines at home and overseas; it put forward suggestions and considerations based on pre-stretching machine projects in construction and in plan, providing references for related enterprises and staffs.

aluminum alloy sheet and plate; pre-stretching plate; pre-stretching machine

2014-07-28

王祝堂(1930-)，男，教授。

TG339

A

1671-6795(2015)03-0001-05