20多年來,我國國民經濟的高速發展帶動了國內鋁加工業的快速發展,也促進了國內鋁板帶箔軋制技術的不斷進步。目前國內的鋁板帶箔軋制生產企業正進入一個重整狀態,大量的投資用于更新技術和設備。除大、中型鋁軋制企業引進先進的國外鋁加工設備外,更多的中、小型鋁軋制企業購買的是國產設備,從而大大刺激和促進了我國鋁加工設備的自主設計和研制,也不同程度地促進了國產鋁軋制設備的技術進步。
一、近年國產鋁板帶冷軋機生產情況
截至2004年底,中國擁有現代化四輥及六輥冷軋機108臺,生產能力2100kt/a,二輥冷軋機約300臺,生產能力450kt/a,總計冷軋板帶生產能力2550kt/a;截至2005年底,引進軋機的生產能力為1000kt/a,中國四輥軋機的生產能力為2120kt/a,二輥軋機的生產能力為380kt/a,總計冷軋板帶生產能力3500kt/a。有自制的輥寬≥800mm的四輥鋁板帶冷軋機約150臺,其中1400mm級的達65臺,占總數的43%;2006年全國投產的冷軋機26臺,形成板帶生產能力725kt/a,是投產能力最多的一年。另外,2006年在建的冷連軋生產線有2條,四輥及六輥單機架不可逆式冷軋機13臺,總生產能力1750kt/a。
我國從1984年開始對引進的現代化鋁板帶冷軋機進行系統消化吸收和國產化,從1984年到2006年,洛陽有色金屬加工設計研究院為國產鋁板帶冷軋機的生產代表單位,引領了這一階段的國產化發展進程;從2002年至目前,以鞏義市恒旭機械制造有限公司為代表的民營企業,加入了鋁板帶冷軋機的國產化進程,進一步加速了國產鋁板帶冷軋機的技術進步。
目前,我國自行設計和制造的鋁板帶冷軋機在低速、窄規格方面已經接近或達到國際鋁冷軋機的專有技術水平。伴隨著市場需求的不斷增長和變化,國產鋁板帶冷軋機正在滿足市場多樣化要求,逐步向高精度化、寬幅化、高速化以及高水平和連續軋制的方向發展。
在滿足國內生產的同時,我國自行設計和制造的鋁板帶冷軋機于2002年起開始陸續向國外出口,如涿神有色金屬加工專用設備有限公司的Φ380/960×1800mm鋁冷軋機首次于2002年底出口泰國;中色科技股份公司向印度出口的一臺Φ380/960×1750mm四輥不可逆式冷軋機;恒旭機械制造有限公司今年向俄羅斯出口一臺Φ260/700×900mm冷軋機等。
二、國產鋁板帶冷軋機的技術特點
1.機組設備布置緊湊,總體功能齊全,整機自動化程度提高。
現代化鋁板帶冷軋機的軋制形式均為不可逆軋制,配有卷材自動運輸裝置。20世紀末至21世紀初年設計的機組中,同時配備了帶卷自動測量和上卷自動對中裝置,可實現上卸卷的自動化操作,使操作強度逐步降低,提高成品率,增加競爭能力。
2.軋制速度提高,單機產能增加。
前些年的國產鋁板帶冷軋機,最大軋制速度由原來的300m/min提高到近800m/min,隨著板型自動控制系統的投入,最高軋制速度不斷提高,達到1200m/min,但來料厚度較大,單機產量較低,單機產能由最初的7.5kt/a提高到現在的40kt/a,但軋制速度與國外相比,仍有一定的差距,單機產能也有較大差距。
3.整機國產化程度提高,設備維護方便。
隨著國產裝備業的發展,國內配套能力進一步提高,國產冷軋機以前主要靠引進的檢測元件或控制系統逐步被質優價廉的國產元件或系統代替:如厚度自動控制系統(AGC)、帶材自動糾偏控制系統(EPC)、X射線測厚儀、板型自動控制系統(AFC)等。同時,由于國產化的提高,設備維護費用越來越經濟,產品更具競爭力。
4.液壓和潤滑系統更加完善和標準化。
國產鋁板帶冷軋機液壓系統主要為整體泵站和分散閥臺布置,軋機控制更趨于全液壓化。對中伺服液壓系統、彎輥伺服液壓控制、厚度伺服液壓控制以及上卸卷測量及液壓控制系統等均廣泛用于軋機控制。
5.電氣傳動系統有了比較大的發展。
開卷機、卷取機和主傳動電動機控制系統廣泛采用全數字直流傳動裝置,供電全數字直流傳動裝置與交流傳動裝置相比,其優點在于造價較低,控制簡單可靠、維護方便;交流傳動與直流傳動裝置相比,其優點在于結構緊湊、維護量小、動態控制特性優良。
6.電氣控制更加完善。
不管是自動控制部分還是傳動部分,國產現代化軋機近期發展采用三級控制系統:即0級———自動化基礎;1級———閉環控制;2級———過程控制。裝配了多個CPU中央處理單元,系統的開放性很強,用戶可以自己開發和自己修改。
7.完善的厚度自動控制系統。
其控制系統包括:輥縫控制、前饋控制、反饋控制、彎輥力補償及軋輥偏心補償。
8.板形自動控制系統應用越來越廣泛。
國產板形輥及板型自動控制系統的投入使用,將代替價格昂貴的進口板型控制系統。同時,產品質量又提高了檔次。
三、國產鋁板帶冷軋機的技術進步
1.以中色科技股份公司為國企代表的技術進步。
2007年6月28日在中鋁鄭州冷軋廠,由中色科技股份公司設計和研制的Φ480/Φ560/Φ1300×2050mm六輥不可逆鋁板帶箔冷軋機正式投入生產。這是一臺具有國內先進水平的2050全數字智能六輥寬幅鋁板帶箔冷軋機,熱軋坯料為純鋁及軟鋁合金1000、3000、5000、8000系,其技術進步主要反映在:鋁板帶箔冷軋機軋輥寬度2050mm為國內首創;采用六輥(工作輥、中間輥、支承輥)軋制技術,國內領先;鋁板帶箔冷軋機軋制速度達到1000m/min,國內領先;中間輥軸向移動機構開發和控制系統開發,有效改善軋制各種寬度帶材的板形等方面。
2.以鞏義市恒旭機械制造有限公司為民企代表的技術進步。
鞏義市恒旭機械制造有限公司作為新興的民營企業,近年為中國鋁板帶箔軋制工業設計制造了一批又一批達到了國內一流水平的裝備,在生產中發揮了很好的作用,獲得業界的好評。
鞏義市恒旭機械制造有限公司充分吸收國外的先進技術,結合中國市場的實際需求,自2002年起為客戶提供高檔、中檔以及經濟型冷軋機共計14臺。今年已向湖南晟通科技有限公司提供2臺Φ420/1120×1900mm的四輥不可逆式冷軋機,軋制速度最大可達到1200m/min,軋制出的成品厚度最小可達到0.08mm。目前一臺已安裝完畢,正著手安裝第二臺。這2臺冷軋機由鞏義市恒旭機械制造有限公司總承包,與意大利法塔·亨特公司合作制造,由法塔公司提供圖紙、關鍵機械與電氣設備,并對國產配套設備的制造品質進行監控,以使軋機整體水平達到國際先進行列。鞏義市恒旭機械制造有限公司的這種中外合作制造方式,大大提高了國內大型現代化鋁板帶冷軋機的設計與制造、調試水平,從而從整體上提高國產鋁板帶箔冷軋機的研制水平。
四、國產鋁板帶冷軋機的未來發展
隨著我國鋁板帶箔軋制工業的迅猛發展,鋁板帶箔軋制設備經歷了一個自主開發———引進———學習借鑒———國產化的往復循環過程,盡管目前我國鋁板帶箔軋制的國產冷軋機技術水平得到提升,但在大型裝備的研發、設計與制造方面還有較大差距,需要不斷地自主創新。
目前,現代化鋁板帶箔冷軋機在圍繞完善控制系統和控制工作輥凸度等方面做了大量研究開發工作,朝著大卷重、寬幅、高速度、高自動化的方向發展。發達國家有的冷軋機軋制帶材寬度已達3500mm,最小出口厚度達0.05mm,軋制速度達40m/s,最大卷重達30t,帶材厚度公差不大于1%~1.5%,平直度不大于10I。高速、高質量、高配置、高性能的過程控制系統以及高度自動化是現代化軋機控制系統的特點。在未來一段時間,世界冷軋機的發展不會有重大的“發明創造”,而是會有許多小的進步。
國產鋁板帶冷軋機的未來發展應學習和借鑒國外軋機設計中的綜合問題處理模塊的執行和描述軋機內部以及周圍的卷材流程。
五、國內鋁板帶軋制設備生產企業的未來發展方向
縱觀世界現代化鋁板帶箔軋制設備的設計、研制以及生產安裝的發展趨勢,我國如果要進一步提高國產鋁軋制設備生產技術的整體水平,國內鋁板帶箔軋制設備生產企業應適應世界的發展趨勢,建立現代鋁軋制裝備研制、設計、制造、生產、維護體系,將不同領域的獨立的觀念有機地結合到一起,生產出更現代化的軋機。
1.重視鋁板帶冷軋機的一體化設計和服務。
軋機的一體化設計非常重要,機械、液壓和自動化系統的所有元件必須有效地調節,傳感器的選用和測量裝置的定位都需要考慮。
目前中色科技股份有限公司、鞏義市恒旭機械制造有限公司等都建立了自己獨立的大規模裝配廠。如位于鞏義市東區紫荊路北段的鞏義市恒旭機械制造有限公司總裝廠擁有5000m2的規模,設施完備,可同時總裝2000t重量的產品。為加快安裝速度、滿足一體化設計和服務奠定了基礎。
2.注重規模化、專業化生產,有意識地成為一個系統的提供者。
今后的鋁板帶市場要求更為嚴格的成品品質,同時對其生產設備的靈活適應性提出了更高的要求,作為鋁板帶冷軋機的研制方,必須通過機械工程、液壓系統、電氣工程和自動化系統各領域的配合,努力提高工藝系統的功能,同用戶密切合作從而形成系統合作關系,促進雙方的可持續發展。
3.注重鋁板帶冷軋機的安全性和可靠性。
工廠設備的設計在安全方面采用高標準,要求機械和電氣的設計構造安全可靠;要求最佳均衡優選的安全和防護措施;要求通過機械、液壓和電氣自動化的密切協作來實現安全操作;要求對設備和生產過程的操作安全可靠,要求在維護和服務階段的操作安全舒適。
4.提高鋁板帶冷軋機的利用率,降低能耗,努力完善工藝過程自動化系統,從而提高鋁板帶冷軋機的利用率,降低能耗,使運行方式最佳,獲得優質產品。