中国铜加工工业现状及趋势

中国铜加工工业现状及

发展趋势中国有色金属加工工业协会王碧文前言

中国铜加工工业在国民经稳定、持续发展的推动下，特别是“十。五”期间发展迅速，已成为世界上重要的铜材生产、消费和国际贸易大国，产量已连续四年居世界第一位，铜加工材的品种不断增加、产品质量逐步提高、技术创新活跃、国产铜加工技术装备正在发挥重要作用，现代铜加工工业体系已初步建立，但是中国铜加工工业大而不强、技术经济指标不够先进、企业规模不大、技术水平和装备先进与落后并存等弊端急待改变。中国铜加工工业所面临的最大问题是中国铜资源短缺、铜价不断推高，对此中国铜加工工业将不断通过技术创新、发展短流程、节能、减排、自动化、连续化生产工艺，特别是发展利用再生铜资源直接生产铜加工材技术，以确保中国铜加工工业持续、稳定的发展。一、中国铜加工材生产1.1产量及消费世界铜加工材总产量约为1500万吨，中国铜加工材总产量约为500万吨，为世界总产量三分之一，居世界各国第一位，除中国外，其它国家和地区总产量约为1000万吨，近十年来一直在此排徊，而中国十年来平均增幅为7-9%，2006年达历史新高，产量为532万吨；主要铜材生产国按产量排序为：中、美、日、德、意；2007年上半年总产量达285.6万吨，与2006年同期相比增长17.86%，予计全年可达540万吨（表1）；表1世界主要国家和地区铜加工材生产量（万吨）注：表中世界铜加工材产量不包括中国大陆铜加工材产量表中数据来源于世界金属统计《WORLDMETALSTATISTICS》国

别19992000200120022003200420052006美

国398.5408.2337.29331.53328.17357.43357.4339.4日

本192.7204.8176.92169.63170.96178.50173.8181.6德

国170.4190.8175.17165.03163.86法

国65.171.679.7877.9775.53

69.3565.42意大利125.0135.5127.91125.98125.18132.3783.3142.7中

国128.2159.6185.8251.2319.60471.61466.8532世界合计1230.11206.21136.0995.87966.96927.88908.1944.21.2国际贸易2006年进口铜材109.2万吨，、同比为-2.3%；出口55.9万吨，同比增加20.6%，金额为36.92亿美元，同比增加78%，再一次表明我国铜加工材在国际市㘯上的竞争力不断强，逐步减少进口，增加出口，是世界各国铜加工业追术的目标，在世界范围内徳国和日本是最大的出口国，它们的铜原料主要依靠进口，我国与此相似，而且甚于上述两国，因此鼓历铜原料进口和铜加工材出口应该是长远的国策。2007年上半年铜材进口总量为51.6万吨，同比下降3.7%，出口铜材总量为24.15万吨，同比下降14.4%（表2）铜加工材消费表2《十五期间》中国铜加工材产量与消费（万吨）项目2000年2001年2002年2003年2004年2005年2006年与前一年相比%2007、1~6月年产量159.7185.8251.2319.5416.5466.8532.48.52285.6进口量73.774.191.8105.6119.5118.7109.2-2.351.6出口量13.712.411.223.339.046.455.920.624.1消费量219.7247.5325.8401.8497.0539.1585.73.8313．3铜加工材品种进出口表3《十五期间》中国铜加工材进出口量（万吨）项目2000年2001年2002年2003年2004年2005年2006年2007、1~6月板带进口17.116.320.223.727.327.327.011.8板带出口3.22.02.73.14.35.04.91.6管材进口4.24.73.53.23.33.23.11.8管材出口1.51.82.65.39.813.117.69.6棒型进口13.010.110.610.512.412.011.65.6棒型出口0.40.30.70.71.41.20.960.43线材进口25.629.238.643.045.238.433.216.3线材出口1.21.01.11.52.22.21.840.75箔材进口2.312.818.424.530.427.333.215.6箔材出口0.56.38.710.915.616.118.98.01.3铜加工材主品种表4《十五期间》中国铜加工材主要品种产量（万吨）品种2000年2001年2002年2003年2004年2005年2006年板带18.230.143.958.279.485.488.2管15.136.851.366.399.7105.0112.1棒型10.027.126.034.271.368.571.2线材20.260.2117.3123.0183.8198.8208.8箔材0.20.22.87.911.612.615.3说明2006年棒型中包括8.36吨铜排，铜盘条103万吨近年来，中国铜加工材品种已发生了巨大的变化，在紧密结合市场和科学技术发展需求中，传统铜加工材已经逐步完成了向现代铜加工材的转变，其重要特点是向高精度、高性能、环保、节能方向发展，许多产品已成为国内外知名品牌，在国内外市场上享有盛誉；产品质量已稳步提高，产品标准水平已处国际先进行列，各主要铜材生产厂家除按国家标准生产外，还可以直接接受世界主要发达国家标准订货，这表明我国铜加工材生产进一步国际化；为了满足国民经济和科学技术对铜材的多方面需求，各铜加工企业还相应制定了许多内部供货技术标准。中国铜加工材约有250种合金，近千个产品品种，是世界上产品品种最丰富的国家之一，在众多的铜加工材品种中，涌现出一大批热点、按国际先进标准生产的产品，它们代表着现代加工技术和应用的主流方向，这些产品有：空调管、超长冷凝管、高散热管、同步器齿环、水道管、引线框架带、接插元件带、焊接带、变压器带、电缆带、水葙带、长空芯导线、高速列车接线、环保铜材、功能材料、合金线等。1.4产业分布中国幅员辽阔，铜加工材产地已高度集中，主要产地集中于市场经济发展地区。重要产地为珠江三角洲、长江三角洲、环渤海等地区。产量最大省区为浙江省，产量占全国1/4。<十五>期间平均增长最快的地区是广东、安徽、山东，2006年除上述地区之外，河南省铜加工材产量同比增长33%（表4）；近年来中国铜原料基地正在不断沿长产业链，发展铜加工工业；在铜矿产资源不丰富地区，也正在开展以利用再生资源为基础的铜加工业。铜加工产业分布表4《十五期间》中国各地区铜加工材产量（万吨）项目2000年2001年2002年2003年2004年2005年2006年与前一年相比%全国159.7185.8251.2319.5416.5466.8532.48.52浙江省53.257.286.8118.6124.3133.5134.60.82江苏省37.840.248.768.1104.499.9110.8910.97广东省13.520.735.941.761.181.683.82.27河南省11.713.315.019.323.025.733.9633.96安徽省5.36.07.414.724.532.333.9717.44上海省12.013.215.114.216.313.513.3-1.17山东省3.76.38.05.215.215.311.95-22.07辽宁省8.010.411.610.713.016.215.49-4.131.5工艺技现状我国铜加工技术与制备总的评价应该是：先进与落后并存，代表性铜加工企业如中铝洛铜集团等，技术与装备已进入国际先进行列；而广大的中小企业，其技术与装备还停留在上个世纪60年代水平，由此形成了我国铜加工工业大而不强、大而不精的现状，造成了国民经济所需高、精、尖产品主要依靠国外进口解决的被动局面。3.1改革开放以来，我国铜加工工业重要的技术进步有：①传统的三级式铜及合金生产方式正在被打破，生产工艺流程进一步缩短，为节能和提高生产效率提供了广阔的发展空间。传统的、经典的铜加工分为合金熔炼与铸造、热加工、冷加工三段式。目前热加工工序正不断地被压缩和取代；卧式水平连续卷坯——高精拉伸、上引连铸线坯——高精拉伸等方法，已被普通采用，并已成为空调管，内螺纹管、合金线材、锡青铜带材等热点产品的主要生产方法，对我国铜加工节能、降低产品成本、节省项目投资成本起到重要作用。②光亮铜线杆连铸连轧技术和机列是铜加工材连续化生产的最成功的范例，现已经成为线坯生产的主导方法，取代了线坯锭铸造横列式轧机热轧（黑杆）高能耗、高耗铜、低质量、污染环境的陈旧工艺和装备。我国光亮铜杆生产技术包括有：轮式连铸、履带式连铸、上引连铸等多种；合金熔炼包括有感应熔炼、竖炉熔炼、真空熔炼等，以满足不同生产的需求。③高精板带材带式生产法迅速取代了块式生产法，为提高产品质量、生产效率、改善环境打开了广阔的空间。这两种方法的根本区别在于板带材生产中被加工的工件是带卷还是板块。高精板带卷式生产法典型的工艺流程是：大铸锭热轧获得卷坯（或卧式连铸卷坯）——卷坯双面高精铣屑——高精冷中轧——保护性罩式炉退火——高精度成品轧制——展开式保护气体退火——板材横剪、带材纵剪；带式法取代块式法，对高精板带来说是一种革命化的变革，实现了铜板带生产的自动化、现代化，达到了生产高效、节能、节材、高质量等目的。特别是卷坯的表面铣屑和保护性气体退火不但提高了产品质量，而且使长期存在的、以清除氧化铜为目的的酸洗工序得以根除，从而大大地改善了环境。④管材卷式生产法已成为我国管材生产的代表性先进技术，其中空调器用高效散热内螺纹铜管生产技术已走在世界前列。我国铜盘管生产技术的特点是管坯生产方式的多样化，主要方式有三种：大锭热挤压——高速轧管法、水平连铸——行星轧制法、上铸法（又称上引方法）；这三种方法已经完全产业化，适应不同的投资和生产规模，推动了铜管生产的技术进步。⑤铜加工材生产过程中重要工艺参数和产品质量的在线检查技术发展迅速，使铜加工材的尺寸精度、表面和内在质量水平进一步提高，生产过程自动控制成为现代铜加工生产的重要标志。长江三角洲铜加工业苏浙沪两省一市筑成长江三角洲该地区铜加工的特点如下:该地区是中国市场经济最发达地区,国民经济总产值占全国四分之一,特别是制造业发达,为铜材发展提供了资金,市场,技术.2006年该地区产量达296.79万吨,相当于全国铜产量55.78%,为日本两倍该地区国际贸昜活跃区,也是出口大于进口的净出口地区,2005年和2006年分别出口25.89万吨和31.96万吨,进口分别为18.4和20.96万吨,2006年管材出口达10.84万吨,占全国63.76%该地区技术创新活跃,重要技术创新都发源于此地区(除连续挤压外)1.6技术装备现状国产铜加工技术装备由於具有优良的性价比，可以显著降低项目投资，避免项目高投入，正逐步被铜加工企业所采用，完全依靠引进国外技术装备的局面正在被改变；经过十几年艰苦努力，铜加工装备科硏、设计、生产行业已完成从辅机到主机、从单体设备到整条生产线、从仿制到创新等过程的重大转变，不但武装了中国铜加工业，而且深受世界各国铜加工企业欢迎，重要的技术装备进步有：（1）、铜及合金感应熔炼装备中国铜及合金感应熔炉已潜流化、联体化，取消了金属流槽转运方式，具有结构简单、节能、环保等突出特点，在上引连铸、水平连铸、半连续铸坯等生产中被普遍采用，这是熔炼炉生产技术的革命化变革；（2）、板带材生产中热轧机列、粗轧机、中轧机、精轧机列等均己国产化，其中高精带材四辊轧机已被普遍采用；多辊轧机研发也取得重大进展；轧机的自动化水平已进入国际先进行，关键另部件质量水平与国外差距正在不断缩小；（3）、管棒型线生产设备已基本国产化，中国制造的高精度铜生产装备：铸管——行星轧制——盘拉——内螺纹管成型生产线全套设备，在国际上享有盛誉；周期式、长行程、环孔型、高速轧管机生产和水平已走在世界前列，在线感应退火、通过式保护气体退火、拉伸-校直-抛光-切断联合精整机列等现代管棒生产装备均已国产化；多线、多模、高速、连续式大、中、小、微拉絲机及漆包机列已全部国产化；（4）为适应铜线杆连铸轧生产，国产连铸轧机列及生产线硏发和产业化取得重大进展，竖炉（或反射炉）熔铜、氧化、还原——轮式铸造——平立辊粗轧——Y型轧制精轧——纯化——自动收卷等生产线已普遍应用；1.7技术创新节能、环保、提高产品质量和成品率、增加品种、降低生产成本、减少在建项目投入、提高经济效益、实现生产过程的连续化、自动化、智能化、精细化等是铜加工技术创新的重要方向和目标。生产方法的变革在铜加工中占有突出地位，传统经典的铜加工方法是三段式，即熔炼铸锭——热加工——冷加工，其中热加工有热挤、热轧、热锻等这些工序导致能耗、污染环境、降低成品率、增加生产成本和设备投资，因此压缩热加工、缩短工艺流程，成为铜加工工作者重要奋斗方向。“十五”期间中国铜加工在生产方法的创新中取得了重大进展，其中三大技术的发展为中国铜加工方法的变革提供了有力的技术支持，这三大技术是：4.1、中国技术创新三大技术1、连续铸造技求中国连续铸造技术主要有上引和水平连铸，可以生产铜及合金上引管、杆、棒型、线坯料；水平连铸带卷、棒、型、线坯料，这些坯料卷重大、长度长，可直接进行冷加工；连续铸造炉组均为联体炉，潜流式金属熔体转运，取消了金属流槽，防止了金属转运时吸气和氧化，上引和水平连铸纯铜坯料含氧量均小于10PPM，符合无氧铜标准，在铜及合金带坯连铸中开发成动电磁搅拌技术，改变了带坯结晶组织，提高了表面质量，延长石墨结晶器的寿命；中国不但连铸技术不断创新，而且以潜流联体炉为主的连铸机列的装机水平也进入国际先进行列，现已为国内铜加工行业普遍采用；连续铸造品种正在不断扩大，上引连铸已产业化生纯铜线杆、异型材、黄铜杆、低合金（银铜、镁铜等）、管材品种有加磷铜、无氧铜、白铜、黄铜等、带坯有无氧铜、H65黄铜等，锡磷青铜和锌白铜带坯也在试制中；2、行星轧制技术这种技术是互成120度角配置的三轧辊自转、同时又绕轧制线公转从而形成对管坯复合轧制，其特点是管材冷轧时，依靠变形热自身加热，变形区温度可达700-850度，此时相当于热加工状态，从而实现了动态再结晶，行星轧制后的管材质量与热挤压相同，而且轧制产品具有表面不氧化、大长度、成卷，可直接进行冷加工，为管材盘式生产奠定了基础，成为铸造管坯直接冷加工的关键技术，在改变铸造组织方面作出了突出的贡献，目前形星轧制技术在中国制管业中已普遍采用，行星轧制生产线已高度自动化、专业化，装机水平已处国际先进；这种技术的出现、成熟、产业化，使铜及合金管材生产方法发生了重大变革；3、连续挤压技术这种技术在国外又称康夫姆法，此法实质是特长的金属线坯在摩擦轮的强迫送进之下，金属从模孔中塑性变形流出，变形热使金属本身加热，变形区温度高达600-800度，从而实现了金属动态再结晶，中国发展了这种这技术，在铜加工连续挤压中作出了重大贡献，实现了铜及合金棒、型、线多品种连续挤压，特别是完成了扩展连续挤压的技术创新，形成了以铜线杆为坯料的铜材生产新技术，导致了铜及合金棒型线生产方法的重大变革，这些成果是由大连交通大学和铜加工企业共同完成的，目前中国铜加工连续挤压技术和装备已居世界领先水平。技术创新举例1、铸-轧-拉精密铜管产业化2、潜流式水平连铸在合金再生原料直接生产铜加工材中的应用3、无氧铜带材生产4、多线上引铸造大直径铜管、上引合金棒型5、水平连铸电磁搅拌6、连续挤压——铜排卷式生产、合金棒型生产7、合金管材盘式生产8、铜球冷旋轧金田多线潜流水平连铸万宝潜流无氧铜水平连铸铜排卷式生产法（浙江力博集团）400型连续挤压机（大连交通大学）

1.8中囯铜加工在建工程1铜板带材在建工程我国2004年铜板带产量79万吨、进口27万吨、出口9.8万吨，总的消费量达96万吨，总的需求量近百吨。我国现产近80万吨铜板带品，高精度板带产品占30%左右，因此高精板带成为重点投资方向。随着技术的发展，铜板带产品将全部进入高精阶级，因此高精板带的总缺口达80万吨左右。据不完全统计，全国铜加工在建工程共有十六项，预计在“十一五”期间建成，届时可增加高精板带产能70～80万吨，加上目前全国30万吨产能，全国可拥有100万吨高精板带产能，可居世界首位。在建板带工程具有如下特点：1）、新增板带工程中，铜陵、江西、大冶、紫金矿业等均为我国重要的矿产铜产地，约32万吨板带产能。这是铜原料企业向下游延伸产业链的重要布暑，对节约运输成本、综合利用资源意义重大，将长远造福于我国铜加工业；2）、新增板带工程还明显的具有交通、能源、市场等有利条件，如山东奥博特集团本身就属于彩虹发电集团；3）、新增板带工程中多为原有高精板带生产集团的改扩建，它们具有丰富的生产和技术经验的储备，更具有经营和市场开拓的经验；4）、新增板带材工程中产品方案的选择集中于目前热点品种：引线框架带材、接插元件带材、变压器带、电缆带、水箱带、冲压和装饰用黄铜带、雷管带、锡磷带、锌白铜带材等，在这些现代工程急需高精品种的带动下，我国高精板带品种将全方位满足国民经济和科学技术发展的需求；5）、新增板带工程中生产方法多同时拥有铸—热轧—冷轧和铸—冷轧两种方法，特别是水平连铸卷坯—高精冷轧方法因投资少、工艺流程短、成品率高而受到人们高度重视，已成为锡磷带材、锌白铜带的唯一生产方法。最近由于国内联体潜流式水平连铸技术的进步，解决了无氧铜热加工中的渗氧问题，实现了无氧铜生产技术的重大突破，可以预言，这种方法将成为紫铜、无氧铜板带生产的主导方式，是国外以热轧开坯为主的板带生产技术的革命。特别是对目前尚无热轧开坯手段的工厂来说，是一次重大的发展机会，只需增加潜流式水平联合机组，就可以生产市场急需的无氧铜带、变压器带、电缆带等关键产品；潜流式联合水平连续铸造带坯的技术进步，将使板带材生产告别高设备投入的困难局面。6）、新增板带工程十分明智的对待轧制产品宽度的选择，多依据620毫米宽系列选择轧制设备系列。因为铜及铜合金板带品种中600毫米以下品种的数量占80%左右，如果选择1050产品系列，又称宽系列，将使设备投资增长，目前中国铜加工企业中只有洛铜和铜陵金威铜业选择了宽系列，以适应宽幅带材品种的需求。2、铜管在建工程2004年中国铜管年产量达99.7万吨，接近百万吨，创历史新高，出口继续保持着增长势头，进口量进一步下降。为继续保持中国铜管业的世界领先地位，“十一五”期间，铜管材在建项目也引人注。“十一五”末期中国将再增加近40万吨能力。当前精密铜管产量约为60万吨（空调管、水道管、冷凝管），也就是“十一五”末期中国精密铜管产能可达100万吨，居世界第一位。在建工程的特点是：①铜管在建工程的主力军是金龙、海亮、张铜三大企业的改扩建，这三大企业“十一五”末期产能将达60万吨，成为世界最大的铜管企业。②作为中型精密铜管企业为了增加市场竞争能力也在努力扩建；③新建企业工艺技术均选择了铸——行星轧制——盘拉工艺。该工艺具有投资少、成本低、成品率高，这将成为空调管、水道管的主要生产方法；④现有企业拥有的挤—高速轧管—直条拉伸方法的改扩建，主要是生产冷凝器铜合金管材，其中高新张铜和浙江海亮两企业主攻目标是超长冷凝管，并增加白铜管（B30、B10）的产能，金川铜业集团，则利用镍资源优势，将建设年产两万吨的铜管专业化生产工厂；⑤铜管在建工程几乎全部选用国产设备，从而结束了现代铜管生产线建设引进国外装备的历史，其中常州兴荣、北京建莱等设备制造企业为我国管材生产和改造作出了贡献；⑥铜管改造主要方向是大卷重、高精度、高散热管材，生产线向自动化、连续化方向发展；3铜棒、型材、铜杆在建工程<十一五>期间，铜及合金棒、型材在建工程约10项，其特点如下：1）．棒型在建工程中主要方向是现代化铜线杆生产，主要是引进德国康特耐特生产线，该法为哈兹雷特式铸造机，避免了美国南线轮式铸造法引起的弯曲变形，从而防止了线杆结晶时的裂纹倾向；2）．在建工程中再生铜利用作为重点方向，其中紫杂铜采用反射炉氧化还原后进入连铸连轧生产线。其中连铸连轧生产线为轮式铸造成矩形坯后，再经过9～12孔型轧制成8～12mm铜线杆。该种方法，生产线投资少，成品率高，在严格生产工艺之后，铜线杆含铜量可达99.90%，含氧量小于20μg/g；为满足中国输配电、电网改造事业发展，增加铜线杆产能已引起企业界高度重视，2010年前予计全国产能將达到320万吨；对于铜合金棒材来说，均以潜流式、多线水平连铸棒坯为开坯手段，然后配合连续拉拔生产机列，这种方法在宁波金田已经产业化，具有产量大、生产成品率高、环保、设备投资少等明显优点。3）．充分发挥挤压开坯能力，生产合金棒坯料，然后采用冷拉伸办法产出成品，这是现有企业挖潜改造的方向。4）．棒、型材工程扩建中，注意到中小棒材连续盘式生产技术和盘变直联合拉伸矫直机列的采用；综合考察我国铜加工业在建设工程状况，可以看出：在建项目都具有世界先进水平，并且选择当前市场热点品种进行，可以预言，我国铜加工工业经过《十一五》的发展，在世界铜材生产中的地位將进一步加强。5）连续挤压技术和装备已成为新建棒型项重要选择1.9、对铜加工影响因素1、铜价居高不下并在高位震荡不排除人为抄作因素的存在，但铜需求扩大和资源短缺是铜价居高不下的根本原因，2006年5月SHFE当月期铜价创历史记录达7.6447万元/吨，全年平均为6.217万元/吨，与2005年相比增长78.64%，是2004年铜价的4倍（表4），铜价的推高不但增加了下游产品的生产成本（如家电协会统计十种家电产品，因铜价上涨导致成本上升80至150元/台）而且增加了铜材生产和使用过程中的资金占用，另一方面，由於需求和利益的驱动，投资铜源料生产和寻找铜的代用材料已成为热点问题；铜资源短缺和需术旺盛并设有改变，世界精铜供应量约为1500万吨，消费量大约为1470万吨，现在还没有看到增加铜供给的更为乐观的信息，2007年国内铜价在65000万元/吨左右波动，随着国内外库存的消耗，铜价上扬將不可避免，随着时间的推移人们也许会发现目前