我国主要金属制品的发展

我国主要金属制品的发展

1产品生产、市场应用水平金属制品属于劳动产品。近年来，受公路、高速铁路、机械工业尤其是汽车制造业的影响，绞死线、pc产品、焊接、弹簧钢丝等产品的应用范围都显著扩大。随着经济增长的双重增长率，产品的应用范围日益扩大，产量逐年增加，质量不断提高。据全国金属制品信息网统计,包含钢丝绳、焊材、PC制品、橡胶骨架材料(钢帘线、胎圈钢丝、高压胶管钢丝)、镀锌钢丝钢绞线、弹簧钢丝、低碳钢丝等主要金属制品的产量由2005年的963万t,增加到2011年的1955万t。近7年我国主要金属制品产量和增长率见表1,平均增长率为14.4%。2金属制品产品的快速发展2.1我国拉伸企业用拉伸材料、设备的改进和发展近年钢丝绳产品稳步发展,产品质量和数量都有明显提高,但存在产业集中度低、分散竞争激烈、名牌产品少、产品附加值低、高端钢丝绳产量小等缺点。2005年全国钢丝绳产量95万t,2011年底达到180万t,年均递增11.2%,各年产量变化如图1所示。我国从事钢丝绳生产的企业有数百家,但小规模企业居多,行业集中度低,小企业多分布在江苏南通及周边地区。2002年在国家金属制品质量监督检验中心获得钢丝绳生产许可证的企业有130多家,2011年达到260多家,其中17家产量超过2万t的钢丝绳大型企业2011年总产量约95.8万t,占钢丝绳总产量的53.2%;产量超过5万t的钢丝绳企业有贵州钢绳股份有限公司、江苏狼山钢绳股份有限公司、江苏法尔胜股份有限公司、江苏巨力钢绳有限公司、宁夏新日恒力钢丝绳股份有限公司、咸阳宝石钢管钢绳有限公司、海城正昌工业有限公司等7家企业,约占2011年总产量的28.3%。虽然我国钢丝绳企业在产量上有所提高,但在高端产品质量方面与世界钢丝绳强势企业还有一定差距,如汽车起重机提升用钢丝绳、变幅钢丝绳和伸缩臂用钢丝绳;港口集装箱用钢丝绳;部分海洋石油天然气工业用钢丝绳;厚镀锌、高强度、高韧性、粗直径、超长度钢丝绳;旋挖钻机用钢丝绳;大型露天煤矿电铲用填塑钢丝绳以及高速电梯用钢丝绳等。我国钢丝绳企业不断追求技术进步,通过合资合作方式,引进国外的资金和技术实现产品的升级换代,如天津高盛钢丝绳有限公司、江苏赛福天钢索股份有限公司、武钢维尔卡钢绳制品有限公司等。一些有实力的钢丝绳企业通过技术改造、技术创新,成功研制并生产出高端产品,如宁夏新日恒力钢丝绳股份有限公司成功研制出缆索起重机主索用三角股钢丝绳,拓展了三角股钢丝绳的应用领域,研制的大型海洋起重船深水锚泊用钢丝绳用于4000t起重工程船;咸阳宝石钢管钢绳有限责任公司在压实股钢丝绳方面具有较多研究,早在2004年就研制出压实不旋转钢丝绳;杭州舒博特新材料科技有限公司填塑电铲钢丝绳也得到市场认可;天津市全友钢丝绳有限公司研制生产的面接触钢丝绳用于煤矿矿井提升,运行16个月后仍可安全使用。未来的市场竞争是技术竞争,随着先进设备和先进技术的引入,钢丝绳生产将从劳动密集型向技术密集型转变。2.2钢窗帘线和胎圈钢丝的快速发展2.2.1轮胎子古代产业钢帘线和胎圈钢丝作为轮胎的骨架材料,广泛应用于子午线轮胎中。随着汽车工业的迅速发展,汽车对轮胎的技术性能要求越来越高,而子午线轮胎因其具有行驶安全、滚动阻力小、节油及耐磨性好等优点,已成为汽车轮胎发展的主流。到2011年,世界发达国家的子午化率接近100%,而中国仅为87.3%,轮胎子午化率的发展水平已成为衡量一个国家汽车工业和轮胎工业发展水平的重要指标之一。国家发改委、科技部、商务部和国家知识产权局联合发布的《当前优先发展的高技术产业化重点领域(2011)指南》中,将“子午线轮胎生产关键原材料”列在“新材料”目录中,这一有利政策将刺激我国子午线轮胎的发展,同时也将带动子午线轮胎配套产品钢帘线和胎圈钢丝的发展。近几年,我国轮胎产业“井喷”式发展,轮胎由2005年的2.52亿条增加到2011年的4.56亿条,年均递增10.4%;子午线轮胎由1.43亿条增加到3.98亿条,年均递增18.6%;全钢子午线轮胎由2829万条增加到9050万条,年均递增21.4%。2005年到2011年,我国轮胎及其子午线轮胎、全钢胎产量和增长率见表2。2003—2011年我国轮胎子午化率如图2所示。2.2.2钢改革后企业生产结构我国子午线轮胎的快速发展,尤其是全钢胎的发展,在提高轮胎子午化率的同时,也带动了钢帘线、胎圈钢丝的快速发展,钢帘线和胎圈钢丝的产量分别由2005年的40.7万t和33.1万t,增加到2011年的158.5万t和55.8万t。钢帘线企业产能规模最大达到40万t,产能最小规模为2.5万t。生产企业数量由2005年的16家增加到2011年的27家,产量超过10万t的企业达到3家,江苏兴达钢帘线股份有限公司和贝卡尔特公司产量均接近40万t。胎圈钢丝企业产能规模最大达到15万t,产能规模最小为1.3万t,生产企业数量由2005年的25家减少到2011年的17家,产量超过3.6万t的企业达到6家,山东大业股份有限公司胎圈钢丝产量超过10万t,江苏兴达钢帘线股份有限公司达到7万t。2005年到2011年,我国钢帘线、胎圈钢丝产量及其增长率见表3。由表3可知,我国钢帘线与胎圈钢丝相比,增速较快,年均递增25.4%,是胎圈钢丝的(胎圈钢丝年均递增9.1%)2倍多,主要是轮胎结构的调整,与全钢子午线轮胎增速相符。2.3焊丝、焊材的用量比例及发展态势分析焊接材料广泛应用于机械、冶金、汽车制造、能源、造船、化工、航空航天、建筑、桥梁、交通与运输、军工等制造行业,是钢铁产品连接方式中不可缺少的辅助材料,并随着钢铁表观消费量的增加而增长。2005年到2011年,焊接钢材表观消费量增长2倍多,2005年焊接结构的表观消费量接近1.4亿t,2006年焊接钢材约1.7亿t,2007年约2.1亿t,2008年使用焊接的钢材约2.5亿t,2009年约2.7亿t,2010年约3亿t,2011年约3.4亿t。不同行业对焊丝的需求不同,汽车制造业、集装箱加工和工程机械类产品使用实心气保焊丝的比例超过95%,而造船、锅炉和金属结构用实心气保焊丝相对较少,多用药芯焊丝或埋弧焊丝。不同行业焊丝用量比例如图3所示。焊接材料包括焊条,CO2气体保护实心焊丝、药芯焊丝、埋弧焊丝和焊剂3大类。由于焊丝具有焊接质量高和连续化生产的特点,将会逐步占据焊接材料的主导地位,焊丝占焊接材料的比例由2005年的37.5%提高到2011年的53.4%;由于焊丝具有连续焊接以及节能降耗、提高焊接质量等特点,使得焊丝焊材结构发生了根本性变化,其中气保焊丝占焊材的比重由2005年的22.1%提高到2011年的31.0%。近年来,由于药芯焊丝的技术进步,使用量发生了突破性增长,药芯焊丝所占焊材比例由2005年的2.6%提高到13.3%。图4为近7年焊材产量增长情况,近7年焊材结构变化如图5所示。截至2011年初,国内的焊丝生产企业约200家,大型企业约13家(4万t以上产量),中型企业90家左右,小型企业约90家(大部分企业年产量在0.1万~0.5万t);2010年实心气保焊丝产量超过8万t的企业有5家,分别是天津市金桥焊材有限公司(超过17万t)、山东索力得焊材有限公司(超过14万t)、锦州锦泰金属工业有限公司(近14万t)、天津大桥焊材集团有限公司(超过10万t)、常州华通焊丝有限公司(超8万t);2010年药芯焊丝产量前5名均超过2万t,分别是天泰焊接(昆山)有限公司(约6万t)、天津市金桥焊材有限公司(约5万t)、天津大桥焊材集团有限公司(近4万t)、昆山京群焊材科技有限公司(近4万t)、天津三英焊接材料股份公司(超过2万t)。预计今后5年,我国焊接材料中焊条占焊材总消费量的比例将降到40%以下,自动化程度高、焊接效率高的焊丝比例将逐渐上升,占焊材消费量的比例将超过60%。焊材结构的调整将使焊丝需求量增加约40万t。2.4pc制品需求迅速增长随着PC制品应用领域的扩大和国民经济的快速发展,尤其是交通、水利等基础设施高速发展,对PC制品的消费量也逐年增加。特别是近10年来,在国家增加基础设施建设投资、扩大内需的政策拉动下,PC制品需求迅速增长,PC制品主要包括PC钢绞线、PC钢丝和PC钢棒3大类产品。PC制品主要应用在桥梁隧道、高速铁路、高速公路、地铁、码头和港口、水利枢纽、核电安全、高层建筑等几大工程领域,由于近几年大量高速公路和高速铁路的建设,导致我国PC制品产量剧增。2.4.1pc制品增长迅速图6为我国近年来铁路基本建设及其增长率。2005年到2011年的6年间,年均递增31.9%,2010年基本建设投资超过7000亿元,是2005年的近8倍,极大拉动我国PC制品的增长。2.4.2高速公路基本建成2.4万km的结构模型我国高速公路的建设对PC钢绞线、PC钢丝的拉动也功不可没。国务院2004年底审议通过了《国家高速公路网规划》,根据规划,未来30年中国将掀起建设高速公路的高潮:投资2万多亿元人民币建成8.5万km国家高速公路网,新路网简称为“7918”网,将采用放射线和纵横网格相结合的形式,由7条北京放射线、9条纵向路线和18条横向路线组成。在规划的8.5万km国家高速公路网中,截至2011年底已建成8.53万km。根据规划,2010—2015年间需要建设高速公路3.4万km,在2015年前,国家高速公路基本保持每年建成6000~7000km。从过去6年国家高速公路建设中可看出,2005—2010年完成了3.31万km的建设,平均每年建成6620km。按照规划数据预测在2015年我国高速公路通车里程将达到10.8万km,事实上,我国高速公路的发展速度要高于规划的发展,预计2015年,高速公路通车里程将突破11万km。而粗略的估算,每公里高速公路需要100~150tPC钢绞线。我国高速公路增长与PC钢绞线需求量增速如图7所示,S表示通车里程,Q表示PC钢绞线年需求量。2.4.3pc钢棒生产在2001年,我国就已成为超过美国的世界第一PC钢丝和PC钢绞线消费大国。低松弛预应力PC制品发展大概经历3个阶段:第1阶段为2000年前,国内有十几家企业引进了18条低松弛预应力钢绞线生产线和12条低松弛PC钢丝生产线,生产能力合计达到50万t,销售市场仅限于国家大型重点工程项目。第2阶段为2000—2005年,随着国民经济迅速发展,国内基本建设加快,高速公路和桥梁对PC制品需求量增加,5年间新引进PC钢绞线生产线29条,新增低松弛PC钢绞线产能近90万t,生产企业达到27家,加上新增的PC钢丝产能,PC钢绞线和PC钢丝生产能力达到170万t。我国在20世纪80年代末期开始引进PC钢棒产品的生产技术,通过设备引进、开发和创新,设计生产能力有了较快的提高,截至2005年底PC钢棒国内产能已经达到90万t。第3阶段为2005年以后,在2005—2007年国产PC钢绞线生产线制造技术基本成熟,在消化吸收的基础上,经过创新,新增约80条生产线(其中,引进PC钢绞线生产线11条),新增钢绞线产能160万t。据不完全统计,到2011年底,国内预应力钢绞线的产能约为400万t,PC钢丝产能约为110万t,生产厂家约55家,PC钢棒产能约190万t。2011年有12家(集团)企业的PC钢绞线钢丝产量超过9万t,最大的生产企业江西新华金属制品有限责任公司达到33万t,第2名也达到20万t;PC钢棒2011年产量最大的企业已达53万t。我国PC制品钢丝、钢绞线和PC钢棒产量情况如图8所示。从图8可知,由于高铁建设快速降温,导致2011年下半年的市场对PC制品的需求明显萎缩;同时,由于欧债危机愈演愈烈,国际市场剧烈动荡,PC钢绞线出口下滑,不少PC制品企业进入“寒冬”和“微利”时代,规模低于10万t的企业开工率不到50%,有的甚至停产。2.5我国光伏产业的发展现状2000年以来全球累计光电装机容量的数据,显示太阳能光伏产业正在高速发展。伴随着全球能源需求的不断增长,受益于可再生能源领域政策驱动和投资增加,在过去的11年内(2000—2010年),全球光伏市场出现了爆发式增长,光伏系统年安装容量的年均复合增长率(CAGR)达到49%,累计安装量的年均复合增长率达到39%。全球近10年光电装机容量见表4。2006年颁布的《可再生能源法》,明确了我国发展可再生能源的基本政策;之后,我国又开展了“光明工程”、“西部新能源行动”等项目,以及“太阳能屋顶计划”、“金太阳工程”大型电厂招标计划等工程项目;2008年中国太阳能电池产量为2600MW,但国内装机量却只有45MW,不足产量的2%。我国政府已意识到了本身产业的问题以及发展新能源的重要性,财政部2009年3月底开始发布了一系列扶持光伏产业发展的措施;2011年发改委颁布的《产业结构调整指导目录》把“新能源”列入鼓励类推广应用领域。近年我国光伏发电新增装机容量及占全球新增比例见表5。光伏产业的发展带动切割钢丝需求的竞争及生产技术进步,到2011年底,国内切割钢丝生产企业已近20多家,规模较大的企业有贝卡尔特、江苏凡登新型金属材料技术有限公司、江苏得一新材料科技有限公司、镇江耐丝新型材料有限公司、河南恒星科技股份有限公司以及宁夏东方钽业股份有限公司等。该产品的超额利润在国内企业“一哄而上”的背景下,于2011年6月终被打破,吨产品利润由2010年的几万元降到现在的几千元。但要求极高(原材料、设备及生产工艺)的切割钢丝,带动了整个金属制品企业的技术进步,无论粗丝拉拔、中丝热处理,还是热处理—电镀黄铜生产线,以及成品水箱拉丝机的研究开发,都进入新的水平,国产设备稳定性和质量都有明显的提高。近年切割钢丝产量和2012年以及未来几年产量预测见表6。2.6金属制品企业其他主要有橡胶软管增强用钢丝(俗称高压胶管钢丝)、镀锌钢丝钢绞线和弹簧钢丝3大产品,从2003—2011年,年平均增速分别为27.2%、11.1%和21.8%。近9年来,高压胶管钢丝由原来的钢帘线副产品逐渐成为单一金属制品产品,生产企业由2004年的17家增加到26家,产量也由原来2000~3000t/a,发展到最大企业产量35000t/a,2011年生产规模超过8000t/a的企业有河南铂思特金属制品有限公司、衡水永利钢丝有限公司、河北奥德隆金属制品有限公司、山东诸城大业股份有限公司、张家港市苏闽金属制品有限公司、河南省蒲光特种金属制品有限公司、深州宏利金属制品厂7家企业。衡水永利钢丝有限公司2011年产量达3.2万t,其中2.0万t出口;河南铂思特金属制品有限公司进入金属制品行业较晚,但起点高,后来者居上,仅仅3年,2011年产量已经达到3.5万t,设备高投入和产品高产出成为企业发展亮点,大盘重连续化生产、智能化控制系统和高效化管理技术,为提高产品质量和节能降耗提供保障。镀锌钢丝钢绞线得益于国家农网和电网改造,尤其是经历2009年初的冬雨和冰雹后,国家电网南方线路的改造步伐明显加快,镀锌钢丝钢绞线的用量明显提高,产量由2003年的39万t增加到2011年的近90万t,生产厂家主要为2家上市公司,分别为马鞍山鼎泰稀土新材料股份有限公司和河南恒星科技股份有限公司,2家产量约占国内总产量的28%。弹簧钢丝包括冷拉弹簧钢丝、铅淬火弹簧钢丝和高性能油淬火—回火弹簧钢丝,由于汽车工业的快速发展,对悬架簧、气门簧、离合器簧等汽车用弹簧用量增加较快,油淬火—回火弹簧钢丝用量增速较快,同时由于我国制造业的快速发展,一般机械用铅淬火弹簧对质量的提升和数量的增加,也导致铅淬火钢丝用量的增加,弹簧钢丝的产量由2004年的27万t增加到2011年的近125万t,其中油淬火—回火弹簧钢丝由2004年的4.5万t增加到2011年的近20.8万t,年平均增幅达25%,油淬火—回火弹簧钢丝生产厂家由2004年11家增加到2011年的16家。3金属制品配件3.1盘条机械剥壳连续生产线盘条表面有一层氧化皮,如不去除,会出现模具损耗大、噪音高和钢丝表面质量下降等问题。将盘条氧化皮去除干净并进行表面处理的过程称为盘条预处理。盘条预处理的方法有物理方法、(电)化学方法和2种相结合的连续生产线法。物理方法:反复弯曲、抛丸、钢刷、砂带磨削和超声波;化学方法:硫酸、盐酸、混合酸、熔碱;电解法:阴极电解、阳极电解、阴阳交替电解酸洗。现在钢丝绳和预应力钢绞线有90%以上采用大池子酸洗盘条处理,少量新的改扩建企业采用盘条预处理作业线,如江苏赛福天钢索股份有限公司、咸阳宝石钢管钢绳有限公司等。2006年以前,盘条机械剥壳连续生产线多在钢帘线产品中应用,采用机械剥壳+电解酸洗工艺,生产线主要靠进口;胎圈钢丝、高压胶管钢丝和气保焊丝产品生产,主要采用机械剥壳+电解酸洗工艺的国产连续生产线;钢丝绳、弹簧钢丝、镀锌钢绞线等产品主要采用非连续化作业,依靠间歇式酸洗池进行盘条预处理,有盐酸酸洗和热硫酸酸洗,由于酸洗时间长,人工操作,盘条预处理质量难以保证,而且酸液排放量多,对环境污染大,热硫酸酸洗时能耗高。近3年来,高端盘条机械剥壳连续生产线工艺技术已成熟、稳定,主要为钢帘线、切割钢丝等企业配套,采用高效热盐酸酸洗,通过密封技术避免盐酸挥发,以及在线控温、过滤和溶液添加,保证溶液恒温、恒位和成分恒定,确保工艺的稳定,保证盘条清洗质量。设备生产企业主要有江苏高和机电股份有限责任公司、江苏盛力达装备科技有限公司、江阴南菁机械有限公司、上海佳捷科技有限公司等企业也提供前处理生产装备。3.2直进式拉丝机直进式拉丝机主要用于盘条的粗拉和中丝热处理后的中拉2道工序。除PC钢丝、钢绞线生产选用大直径的LZ9/900和LZ9/1200直进式拉丝机外,其他粗拉作业线典型机组以LZ5-6/560直进式拉丝机为代表,也有LZ8-10/560(或560与500、450配套),主要是根据产品不同,工艺有所调整,收线机以工字轮SG800的居多,也有SG1000型,偶尔有SG1100和SG1250型的工字轮,但大盘重周转已成为趋势;中丝拉拔作业线主要由LZ7-13/450直进式拉丝机组成,该机型在胎圈钢丝、高压胶管钢丝、钢帘线产品应用最多;现在国内直进式拉丝机也在向细丝方向发展,主要是生产LZ350或LZ300型,用于生产成品钢丝直径在0.5mm的钢丝。直进式拉丝机节能、钢丝直线性好,但价格较贵,原来在钢帘线、胎圈钢丝和高压胶管钢丝等高端产品方面应用。近几年,新建或搬迁改造的钢丝绳企业,由于国产直进式拉丝机制造技术成熟,质量稳定,而且直进式拉丝机价格也有所下降,钢丝绳企业为提高产品质量和降低能耗成本,也选择直进式拉丝机。国内有一定生产规模的直进式拉丝机厂家有:贵州建新南海科技股份有限公司、贵州航天南海科技有限责任公司、无锡市常欣机电科技有限公司、杭州汉邦科技有限公司、淮安金鑫传动机械有限公司、宜兴市凯山自动化机械有限公司、江苏金泰隆机电设备制造厂、武汉科奥机电设备有限公司、汉川市福星科技机电设备有限公司、江苏法尔胜泓昇集团有限公司机械制造厂、武汉信一通用拉丝机械有限公司、江阴市南菁机械有限公司、江阴市三联机械制造有限公司、江阴市南青科技有限公司等35家。国产直进式拉丝机生产水平已大幅提高,从性价比来说,具备与国外同行竞争的实力,尤其是2008年后,每年约有5%的设备出口到包括发达国家在内的世界各地,而且出口的势头还呈现逐年上升趋势,出口较多的企业是杭州汉邦科技有限公司。2006—2010年我国直进式拉丝机的产量见表7;国内前5名直进式拉丝机生产企业的市场份额和逐年产量见表8。3.3热镀锌生产线的研究热处理及热处理—电镀黄铜作业线是高端线材制品装备中的核心关键技术和非标生产线,国内主要生产企业有:江苏盛力达装备科技有限公司、江苏高和机电股份有限责任公司、上海佳捷科技有限公司、无锡鑫润工业炉有限公司、盐城德宝机械制造有限公司和中钢集团郑州金属制品研究院有限公司。无锡鑫润工业炉有限公司以天然气明火加热炉热处理生产线及热镀锌及其表面热处理生产线为主,上海佳捷科技有限公司以电镀黄铜和胎圈钢丝成品连续生产线为主,中钢集团郑州金属制品研究院有限公司承担国家科技部“钢丝连续式水浴热处理生产技术开发”的课题,先后在胎圈钢丝、高压胶管钢丝等产品进行了开拓性研究,产品应用于天懋集团有限公司胎圈钢丝产品、河南恒星科技股份有限公司切割钢丝产品、湖北福星科技股份有限公司钢帘线和衡水永利高压胶管钢丝产品等,为替代《产业结构调整目录》(2005年、2011年版)第三类“淘汰类——热处理铅浴炉”做出贡献,获得“冶金科学技术奖”。由于热处理及热处理—电镀黄铜作业线采用水浴热处理和热盐酸表面处理、超音频热扩散等关键技术,2006年前,我国钢帘线产品所使用的电镀黄铜作业线多为进口,胶管钢丝的电镀黄铜作业线多为国产。2008年后,国内制造技术日渐成熟,在消化进口生产线的基础上进行创新,多应用于国内新上钢帘线、高压胶管钢丝、切割钢丝项目或改扩建工程。热处理和黄铜生产线的数量和增幅见表9。3.4新一代钢墙拉丝机高性能水箱拉丝机,指应用于钢帘线用丝、切割丝、高压胶管钢丝等产品用的水箱拉丝机等。近几年,高性能水箱拉丝机以钢帘线、高压胶管钢丝等产品为主,由于钢帘线产品的快速发展,国内生产高性能水箱拉丝机企业由2006年的4家,发展到2010年的18家,2010年的产量是2006年的3.52倍,与钢帘线产能增幅相近(2.81倍),钢帘线产品对高性能水箱拉丝机的贡献率约为8