我國線材制品行業經過改革開放30多年來的快速增長,特别是近20年的高速增長,已成為世界金屬制品生産、消費和進出口的大國,但我國仍不是金屬制品生産強國,還有許多亟待解決的工藝技術、裝備和原材料升級問題,應在節能環保、提高自動化水平上加強研發和新技術推廣,為早日建成金屬制品生産強國而努力。
20年實現産品裝備全面升級,當前我國金屬制品行業已進入成熟期,線材産量、出口量和出口額居世界第一。改革開放以來,我國金屬制品行業快速發展,特别是線材制品的産量和質量都有了飛躍,一些重要用途的線材制品實現了由依靠進口到大量出口的轉變。2013年,我國線材制品總産量達到3306萬噸,與20年前相比,總産量增長了12.9倍。一些産品的産量增長驚人,如1993年回火胎圈鋼絲産量不足1萬噸,2013年已增長到77萬噸;輪胎鋼簾線産量1991年不足2000噸,2013年已增長到189萬噸;橋梁建設用的高強度低松弛預應力鋼絲鋼絞線從依賴進口到滿足國内需求,再到實現大量出口;大跨度橋梁纜索的制造技術達到國際先進水平,充分顯示了我國線材深加工實力的增強。
近年來,線材制品企業規模不斷增大,技術水平顯著提高。2007年,我國制品企業産能超過10萬噸的僅17家,到2013年超過70家。與此同時,新技術、新工藝、新裝備的引入,大大提高了生産效率和産品質量水平。目前金屬制品的生産裝備水平有了大幅提高,直進式拉絲機、大軸承股繩機、雙撚機、明火加熱技術、變頻調速技術、鋼絲繩預張拉技術、鍍鋅内加熱和電磁抹拭技術等得到推廣,一大批有實力的企業裝備水平達到或接近國際先進水平。
例如,大盤重工序間周轉技術的普遍推廣,為連續化、高速化打下了堅實的基礎,收線速度可達到1000米/分鐘以上,并可實現無扭收線;多種工序組合連續化生産技術使得生産效率成倍提高,勞動強度大大下降。在熱處理方面,高效節能的熱處理爐窯技術解決了傳統燃煤馬弗爐熱效率低、溫度波動大、環境污染嚴重的問題;煤粉自控加熱爐、燃油或燃氣明火加熱爐、蓄熱式加熱爐、電加熱管式爐、卡電加熱等設備與技術得到開發應用,使生産熱效率成倍增加,控溫精度大大提高,生産環境得到改善。此外,高速拉拔和撚制技術得到推廣應用。直進式拉絲機的國産化開發應用打破了高速拉絲機的國外壟斷,價格不斷降低,性能不斷提高,已在越來越多的企業成功應用;大軸承股繩機、鋼簾線雙撚機的開發應用,提高了鋼絲繩、鋼簾線的生産效率;智能化、精準化的自動控制技術,實現了金屬制品生産的技術裝備和産品全面升級。
在充分肯定我國線材制品業取得的成就的同時,我們還應該正視當前行業存在的一些問題。當前我國線材制品行業亟待解決的問題主要有以下3個。
重複建設與産能過剩。在線材制品行業中,有些産品存在嚴重産能過剩問題。以預應力制品為例,2013年金屬制品企業名錄統計産能964萬噸,但是實際産能超過1000萬噸,當年産量約550萬噸,産能利用率不足55%。再如,由于切割鋼絲在前幾年利潤豐厚,并且受到了國家發展光伏産業的政策鼓舞,一些有實力的企業紛紛上馬切割鋼絲項目。一哄而上的重複建設迅速造成了切割鋼絲産能嚴重過剩,再加上後來歐洲對光伏多晶矽産品反傾銷的影響,切割鋼絲産品的銷售嚴重受阻,一些企業剛安裝設備,還沒來得及生産,項目就被擱淺。
技術裝備發展不平衡。近年來,金屬制品技術裝備雖然有了很大進步,特别是一些技術裝備通過引進、消化、吸收、改進和創新,接近或達到了國際先進水平;但客觀來看,還是有相當一部分企業由于缺乏改造資金,設備仍然停留在上世紀70年代的水平,效率低下,浪費能源,污染環境,産品質量難以得到保證。
總體來看,我國金屬制品的出口産品依然主要是低附加值産品,進口産品依然主要是高附加值産品。以鋼絲繩進出口為例,2013年我國鋼絲繩進口量為77097.6噸,平均進口單價為4083.1美元/噸;出口量為856824.1噸,平均出口單價為1517.41美元/噸;進口單價是出口單價的2.69倍。
從質量水平來看,我國線材質量與發達國家相比也有一定的差距。雖然近年來我國新建高速線材生産線多是引進減定徑機組控制成品尺寸精度,但達到高精度的高線企業尚占少數。有些企業因為沒有自動檢測裝置或自動檢測裝置失準,造成産品尺寸精度不高;有些企業因産品中非金屬夾雜物沒有得到有效控制而影響産品純淨度;有些企業對高速線材的偏析分析能力和水平還較低。在表面質量方面,我國生産出的線材脫碳層較厚,與國外産品相比還有差距;加上生産過程控制不夠完善,因管理、規程、操作不穩定導緻産品質量穩定性較差。線材質量上的差距,導緻了線材深加工産品的質量差距,如氣門彈簧鋼絲用線材還難以滿足高檔産品的需求。因此,從技術和裝備角度來看,金屬制品産業需要升級。環保壓力日益突出。在線材深加工技術中,面臨環保壓力的環節主要有鉛浴熱處理、廢酸的回收利用和磷化渣的處理3個方面。
鉛浴熱處理工藝能耗較高,而且會産生鉛塵、鉛蒸汽污染環境。盡管在生産中采取了在鉛液面上加覆蓋劑等措施,但不能從根本上杜絕550攝氏度下鉛液蒸發形成的鉛塵和蒸汽污染。目前,企業仍普遍使用熱處理鉛浴爐,因此用節能環保的新型熱處理爐替代鉛浴爐是線材制品行業的新課題。
酸洗是線材深加工過程中的常見工藝,線材拉絲前需要去掉氧化皮,熱處理後鋼絲的再拉拔也需要去掉氧化皮,而去掉氧化皮的常用方法是硫酸或鹽酸酸洗。以制繩鋼絲生産為例,生産1萬噸鋼絲繩,在酸洗環節約需要120噸鹽酸;以全國鋼絲繩年産量達到187萬噸計算,每年僅酸洗環節就要消耗鹽酸約2.24萬噸。廢酸的回收利用工藝已經存在,但由于設備投資大和回收費用較高,該工藝并沒有普遍推廣。目前,大多企業采用中和處理後排放的方式,但一些企業不達标排放,造成很嚴重的環保問題。
磷化處理就是将線材浸在由磷酸、磷酸鹽和其他成分組成的磷化液中,經過化學作用而在金屬表面生成一種不溶性的磷酸鹽層,俗稱磷化膜。與此同時,也會不斷産生磷化渣,其主要成分是磷酸鋅和磷酸鐵的混合物。目前,磷化渣主要被作為生産廢物直接丢棄,從而造成二次污染。近年來,一種非常有效的方法是将磷化渣集中起來,提煉出其中的金屬鋅,最後的廢渣則可以用來築路而不污染環境,但這種方法目前還沒有得到推廣使用。
在節能環保方面,國内研究已經取得了一定的成果。例如,以水代鉛技術的應用解決了鉛浴熱處理工藝對環境的污染,用添加聚丙烯酸複合鹽的熱水溶液替代500攝氏度~550攝氏度的熔融液鉛,徹底杜絕了鉛塵污染和鋼絲挂鉛問題,不僅達到對環境的“零污染”排放要求,而且能節約成本、降低能耗。該成果已用于胎圈鋼絲、高壓膠管鋼絲、鋼簾線和切割鋼絲等4類産品的鋼絲索式體化熱處理。但是在無酸表面處理、磷化處理等方面,新技術均有待研發應用。
當前,國際上一些先進的技術能夠為制品行業的節能、降耗、減少環境污染和提高産品質量起到顯著效果,如流動粒子爐技術。一些國内廠家通過引進國外先進設備,實際應用效果很好,但國外進口的大多為生産線配套設備,且造價較高。因此,自主研發具有較高技術含量的、既能用于鋼絲低溫處理又能用于鋼絲奧氏體化高溫處理的流動粒子爐,對于我國線材制品行業具有重大意義。
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