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不锈钢线材的发展历史

我国线材制品行业经过改革开放30多年来的快速增长,特别是近20年的高速增长,已成为世界金属制品生产、消费和进出口的大国,但我国仍不是金属制品生产强国,还有许多亟待解决的工艺技术、装备和原材料升级问题,应在节能环保、提高自动化水平上加强研发和新技术推广,为早日建成金属制品生产强国而努力。

20年实现产品装备全面升级当前我国金属制品行业已进入成熟期,线材产量、出口量和出口额居世界第一。改革开放以来,我国金属制品行业快速发展,特别是线材制品的产量和质量都有了飞跃,一些重要用途的线材制品实现了由依靠进口到大量出口的转变。2013年,我国线材制品总产量达到3306万吨,与20年前相比,总产量增长了12.9倍。一些产品的产量增长惊人,如1993年回火胎圈钢丝产量不足1万吨,2013年已增长到77万吨;轮胎钢帘线产量1991年不足2000吨,2013年已增长到189万吨;桥梁建设用的高强度低松弛预应力钢丝钢绞线从依赖进口到满足国内需求,再到实现大量出口;大跨度桥梁缆索的制造技术达到国际先进水平,充分显示了我国线材深加工实力的增强。

近年来,线材制品企业规模不断增大,技术水平显著提高。2007年,我国制品企业产能超过10万吨的仅17家,到2013年超过70家。与此同时,新技术、新工艺、新装备的引入,大大提高了生产效率和产品质量水平。目前金属制品的生产装备水平有了大幅提高,直进式拉丝机、大轴承股绳机、双捻机、明火加热技术、变频调速技术、钢丝绳预张拉技术、镀锌内加热和电磁抹拭技术等得到推广,一大批有实力的企业装备水平达到或接近国际先进水平。

例如,大盘重工序间周转技术的普遍推广,为连续化、高速化打下了坚实的基础,收线速度可达到1000/分钟以上,并可实现无扭收线;多种工序组合连续化生产技术使得生产效率成倍提高,劳动强度大大下降。在热处理方面,高效节能的热处理炉窑技术解决了传统燃煤马弗炉热效率低、温度波动大、环境污染严重的问题;煤粉自控加热炉、燃油或燃气明火加热炉、蓄热式加热炉、电加热管式炉、卡电加热等设备与技术得到开发应用,使生产热效率成倍增加,控温精度大大提高,生产环境得到改善。此外,高速拉拔和捻制技术得到推广应用。直进式拉丝机的国产化开发应用打破了高速拉丝机的国外垄断,价格不断降低,性能不断提高,已在越来越多的企业成功应用;大轴承股绳机、钢帘线双捻机的开发应用,提高了钢丝绳、钢帘线的生产效率;智能化、精准化的自动控制技术,实现了金属制品生产的技术装备和产品全面升级。


不锈钢线材的发展历史

在充分肯定我国线材制品业取得的成就的同时,我们还应该正视当前行业存在的一些问题。当前我国线材制品行业亟待解决的问题主要有以下3个。

重复建设与产能过剩。在线材制品行业中,有些产品存在严重产能过剩问题。以预应力制品为例,2013年金属制品企业名录统计产能964万吨,但是实际产能超过1000万吨,当年产量约550万吨,产能利用率不足55%。再如,由于切割钢丝在前几年利润丰厚,并且受到了国家发展光伏产业的政策鼓舞,一些有实力的企业纷纷上马切割钢丝项目。一哄而上的重复建设迅速造成了切割钢丝产能严重过剩,再加上后来欧洲对光伏多晶硅产品反倾销的影响,切割钢丝产品的销售严重受阻,一些企业刚安装设备,还没来得及生产,项目就被搁浅。

技术装备发展不平衡。近年来,金属制品技术装备虽然有了很大进步,特别是一些技术装备通过引进、消化、吸收、改进和创新,接近或达到了国际先进水平;但客观来看,还是有相当一部分企业由于缺乏改造资金,设备仍然停留在上世纪70年代的水平,效率低下,浪费能源,污染环境,产品质量难以得到保证。

总体来看,我国金属制品的出口产品依然主要是低附加值产品,进口产品依然主要是高附加值产品。以钢丝绳进出口为例,2013年我国钢丝绳进口量为77097.6吨,平均进口单价为4083.1美元/吨;出口量为856824.1吨,平均出口单价为1517.41美元/吨;进口单价是出口单价的2.69倍。

从质量水平来看,我国线材质量与发达国家相比也有一定的差距。虽然近年来我国新建高速线材生产线多是引进减定径机组控制成品尺寸精度,但达到高精度的高线企业尚占少数。有些企业因为没有自动检测装置或自动检测装置失准,造成产品尺寸精度不高;有些企业因产品中非金属夹杂物没有得到有效控制而影响产品纯净度;有些企业对高速线材的偏析分析能力和水平还较低。在表面质量方面,我国生产出的线材脱碳层较厚,与国外产品相比还有差距;加上生产过程控制不够完善,因管理、规程、操作不稳定导致产品质量稳定性较差。线材质量上的差距,导致了线材深加工产品的质量差距,如气门弹簧钢丝用线材还难以满足高档产品的需求。因此,从技术和装备角度来看,金属制品产业需要升级。环保压力日益突出。在线材深加工技术中,面临环保压力的环节主要有铅浴热处理、废酸的回收利用和磷化渣的处理3个方面。

铅浴热处理工艺能耗较高,而且会产生铅尘、铅蒸汽污染环境。尽管在生产中采取了在铅液面上加覆盖剂等措施,但不能从根本上杜绝550摄氏度下铅液蒸发形成的铅尘和蒸汽污染。目前,企业仍普遍使用热处理铅浴炉,因此用节能环保的新型热处理炉替代铅浴炉是线材制品行业的新课题。

酸洗是线材深加工过程中的常见工艺,线材拉丝前需要去掉氧化皮,热处理后钢丝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盐酸酸洗。以制绳钢丝生产为例,生产1万吨钢丝绳,在酸洗环节约需要120吨盐酸;以全国钢丝绳年产量达到187万吨计算,每年仅酸洗环节就要消耗盐酸约2.24万吨。废酸的回收利用工艺已经存在,但由于设备投资大和回收费用较高,该工艺并没有普遍推广。目前,大多企业采用中和处理后排放的方式,但一些企业不达标排放,造成很严重的环保问题。

磷化处理就是将线材浸在由磷酸、磷酸盐和其他成分组成的磷化液中,经过化学作用而在金属表面生成一种不溶性的磷酸盐层,俗称磷化膜。与此同时,也会不断产生磷化渣,其主要成分是磷酸锌和磷酸铁的混合物。目前,磷化渣主要被作为生产废物直接丢弃,从而造成二次污染。近年来,一种非常有效的方法是将磷化渣集中起来,提炼出其中的金属锌,最后的废渣则可以用来筑路而不污染环境,但这种方法目前还没有得到推广使用。

在节能环保方面,国内研究已经取得了一定的成果。例如,以水代铅技术的应用解决了铅浴热处理工艺对环境的污染,用添加聚丙烯酸复合盐的热水溶液替代500摄氏度~550摄氏度的熔融液铅,彻底杜绝了铅尘污染和钢丝挂铅问题,不仅达到对环境的“零污染”排放要求,而且能节约成本、降低能耗。该成果已用于胎圈钢丝、高压胶管钢丝、钢帘线和切割钢丝等4类产品的钢丝索式体化热处理。但是在无酸表面处理、磷化处理等方面,新技术均有待研发应用。

当前,国际上一些先进的技术能够为制品行业的节能、降耗、减少环境污染和提高产品质量起到显著效果,如流动粒子炉技术。一些国内厂家通过引进国外先进设备,实际应用效果很好,但国外进口的大多为生产线配套设备,且造价较高。因此,自主研发具有较高技术含量的、既能用于钢丝低温处理又能用于钢丝奥氏体化高温处理的流动粒子炉,对于我国线材制品行业具有重大意义。

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