Aluminum extrusion factories and the structure of extrusion press
发布时间：2016-07-04 浏览次数:3387
中国现代铝挤压工业始于1956年投产的哈尔滨铝加工厂（代号101厂，现名东北轻合金有限责任公司），有从苏联引进的水压机9台：50MN的1台、35MN的1台、20MN的1台、12MN的2台、7.5MN的2台、6MN的2台。形成生产能力：管材900t/a、型材3000t/a、棒材1100t/a、线材1000t/a。1970年西南铝加工厂（代号112厂，现名西南铝业（集团）有限责任公司）投产，锻压车间有1台第一重型机器制造厂提供的125MN水压机，主要生产锻造坯料与大的挤压材，生产能力：管、棒、型材2000t/a、锻压坯料7000t/a；1984年中小型材挤压车间投产，有国产水（油）压机10台：35MN管材水压机1台，25MN管材油压机1台、6.5MN管材挤压机2台，型棒线水压机5台：20MN的3台、12.5MN的2台，7.5MN油压机1台，1984年年底投产，生产能力4kt/a。西北铝加工厂（代号113厂，现名中铝西北铝加工分公司），1965年动工兴建，1968年陆续投产，可生产除锻件以外的各种半成品，总生产能力7200t/a。华北铝加工厂于1978年动工兴建，1985年全面建成，生产能力12kt/a，其中平轧产品10kt/a，挤压产品2kt/a。
除了上述4个大中型国有铝加工企业外，在1956年~1984年中国还建设了约95个可生产挤压铝材的企业，它们生产的挤压材（管材、棒材、型材、线坯）约820kt，共拥有约185台挤压机，总生产能力约250kt/a，除有7台油压机是从日本宇部兴产公司引进的外，其他的是：水压机27台，最大的125MN的1台，50MN的2台（从苏联引进），从苏联引进和国产的水压机27台。其他的149台都是从中国台湾购进的中小型油压机。
1985年~2015年是中国铝加工业飞速发展的30年，现有挤压材生产能力（2015年）预计可达18000kt/a，年平均增长率为15.1%。这30年又可分为三个阶段：1985年~1999年为飞速发展阶段，2000年~2009年为向工业材转变阶段，2010年起向深加工全面延伸阶段。
挤压企业结构
在中国引进的挤压机中有德国西马克美尔公司SMSMeer的22台，日本宇部兴产（Ube）公司的110台，意大利达涅利公司的10台，中国台湾的约4200台，其他国家的28台，国内制造的1430台，引进的占75.35%，国内制造的占24.65%。
在中国的铝材挤压机中，单动正挤压后装料的占96%以上，前装料的是近些年引进的与国内制造的。有反向挤压机45台，其中25台是引进的，主要在金桥铝厂有限公司、南山轻合金总厂、中铝西北铝加工分公司等，昆山捷安特科技有限公司有最多的国产反向挤压机，共7台，用于挤压自行车管材。中国虽拥有各式各样的大小不等的铝材挤压机，但还没有HybrEx型挤压机，2013年在德国面世，日本于2014年引进了1台。
挤压机结构
到今年年底，中国拥有的铝挤压机总数可达约5800台（表2），占世界总台数的85%以上，在挤压机中有两个显着的特点：一是挤压力<15MN的特别多，占世界台数的96%以上，达2880台；二是现代化的挤压力≥150MN挤压机多，有6台，而全世界仅7台，占全球总数的86%。
Hybr Ex挤压机
2014年，德国西马克美尔公司推出一款新型的铝材挤压机，名为HybrEx挤压机，让人大开眼界，在铝挤压机发展史上具有里程碑意义，与常规挤压机相比，能源节约55%以上，生产效率提高20%。
当前，全球有三大挤压机制造公司：德国西马克集团的美尔公司，日本的宇部兴产公司（Ube），中国的太原重工股份有限公司。对于HybrEx型挤压机连日本企业也甘拜下风。2014年12月日本大阪（Osaka）野洲多金属公司（YasudaMetalIndustries）向美尔公司订购了一台HybrEx14型铝材挤压机，可于今年年底或2016年首季投产，这可能是世界上首台商业化生产的这类挤压机，它的挤压力14.5MN，用于生产建筑铝材，可挤锭坯的最大长度800mm，生产能力5000t/a。由于采用HybrEx14驱动技术，可节能55%。这是近40年来德国首次向日本出口挤压机。日本引进这类挤压机后，通过消化吸收，可在二三年内制造在技术方面更先进一些的铝挤压机。
在Hybr Ex挤压机中，美尔公司利用其研发的有创造性的机构产生的成形力挤压长的铝材，仅利用动态电伺服驱动力使挤压机作各种辅助运动，因此与常规挤压机驱动系统相比，挤压速度可提高一倍以上，达到1000mm/s，非生产时间可缩短到仅1s，这就是说提高产量100t/a。
由于Hybr Ex挤压机采用独特的液压驱动系统，生产成本大大下降，其他的关键技术还有：液压缸带有预注室（prefillchamber）与气密槽（air-tighttank），后者还有除气装置。这种挤压机采用了新型“OxiStop”技术，因而液压油中的空气含量由10%下降到1%。这种下降对泵、阀和其他磨损件寿命延长极为有利。与常规挤压机的油槽相比，HybrEx挤压机的油槽容积减小90%。
新一代Hybr Ex挤压机对挤压批量大的铝型材极为有利，有条件的企业也可考虑这种挤压机的引进，对挤压机设计与制造的企业来说，如果对这种挤压机感兴趣，不妨对其技术做一些研究，并跟踪其发展。
现在美尔公司制造的Hybr Ex挤压机已形成系列，从14MN至38MN共5种：Hybr Ex14的锭坯直径152mm，HybrEx19的锭坯直径178mm，Hybr Ex25的锭坯直径203mm，Hybr Ex32的锭坯直径230mm，HybrEx38的锭坯直径254mm。
生产能力匡算
计算实例，例如一台20MN或2000tf的挤压机生产各种挤压材的匡算生产能力为2000×2.3＝4600（t/a）。此匡算系数只适应于中国当前的挤压生产线，即每条生产线有五、六个工人操作，如果生产线的自动化程度高，由一名工人或甚至无人操作，则1台20MN的挤压机的产量可达10kt/a或12kt/a。大挤压机匡算系数之所以小是出于对市场的考虑，如日本轻金属挤压公司（KOK）有1台97MN的挤压机，按笔者提出的系数计算，其产量只不过7kt/a左右，可是由于挤压机的状态好，工人的操作技术高，订单充足，生产管理好与产品结构安排合理，有些年度的最高产量达到10.5kt/a。日本全国仅有1台100MN级的挤压机，轨道交通车辆车体用的大型材及其他产业需要100MN级挤压机生产的大型材全由此机挤压。
表面处理与模具生产
铝合金有良好的可表面处理性能。可进行阳极氧化、电泳涂漆、氟碳喷涂、木纹处理等，建筑铝挤压材都要经过表面处理，主要是为了装饰，其次是为了提高抗腐蚀性能，工业铝材也有一部分需进行表面处理如反应堆用的工艺管的内外都要进行阳极氧化处理，有些铝材为了提高耐磨性还需进行硬质阳极氧化处理。
哈尔滨铝加工厂与西北铝加工厂的建设是为了满足国防军工对铝材的需求，挤压车间都没有建阳极氧化生产线，1965年哈尔滨铝加工厂工艺管车间交付生产，有一条阳极氧化生产线，这是中国首条。上世纪80年代初期天津铝材厂与营口铝材厂建成，各有一条从日本引进的阳极氧化生产线，从此中国有了完整的建筑铝材表面处理线。
截止到2014年年底，中国拥有的表面处理线如下，其中40%左右是引进的，通常，一个建筑铝材企业表面处理生产能力应比铝材生产能力大5%左右：
阳极氧化线 25000条
电泳氧化线110条
粉末喷涂线200条
氟碳喷涂线65条
木纹处理线20条
结束语
中国是世界超级挤压大国，拥有世界上最多的铝挤压材生产装备，有全球最先进的挤压机，有最多的现代化大挤压机，然而遗憾的是它们大多是新世纪以来从国外引进的，总体上我们与工业先进国家的挤压工业还有一定的差距，特别是装备制造方面差距更大一些，可能还要三四十年才能与那时世界领先水平的国家并驾齐驱。
在此介绍了HybrEx型挤压机，希望国内能引进1台作为样机，通过解剖与消化吸收，造出更先进的挤压机。日本在这方面的经验值得我们借鉴。20世纪初日本从美国萨顿公司（Saton）引进1台挤压机，没过几年就由宇部公司大批量生产出更好的挤压机，从而满足了当时日本铝工业的需求。几年以后，宇部公司的技术与规模就超过萨顿公司，成为全球的龙头老大，当然在技术与创新方面与美尔公司相比还略逊一筹。
HybrEx型挤压机于2014年一推向市场，日本立刻引进1台，很可能2017年它会制造出性能更好的变型的HybrEx挤压机，或者以更新的面孔出现。
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