技术创新引领中国走向铜加工强国

　　技术创新引领中国走向铜加工强国，这是笔者参加5月29日至5月31日在威海举办的“2006年中国铜加工研计会” 最深的感触。中国铜加工行业技术创新势头递增，新工艺、新产品的研发引起了行业革命性变革，导致中国铜加工业逐渐由大国走向铜加工强国。主要体现在空调管生产工艺的创新和无氧铜带生产工艺的创新，技术创新的结果是中国自2003年以来成为空调管的生产强国，空调管为净出口国，以金龙精密铜管公司为主的空调管生产企业，利用技术创新带来的巨大经济效益，迫使芬兰奥托昆普让出北美和欧洲市场，2005年金龙集团产品销售收入51.2亿元，管材产量达18万吨，超过德国KME公司，一跃成为世界第一大铜管材加工企业。由图1可以看出，自2003年以来，中国铜管出口量大幅上涨。
高导无氧铜带在江苏万宝铜业公司的努力下，依靠自主研发，创造性地提出氧含量10ppm的短流程生产工艺，产品加工成本低，可替代部分进口产品，在国内、国外市场非常具有竞争力。
图1 中国铜加工材出口量 
  
一 铸轧法的技术创新过程
1、铸轧法生产空调管的技术创新
铸轧法即水平连铸空心锭→铣面→行星轧制→拉伸工艺，这一生产工艺最早产生于芬兰的奥托昆普公司，金龙精密铜管集团股份有限公司（以下简称金龙）引进此种工艺后，加大了研发力度，通过不断的技术创新，使得生产空调管的铸轧法在中国开花结果，目前中国已经代表了这一领域的最先进水平。这是一种绝对先进的生产技术，中国有2/3的企业采用这条生产技术，共建了66条生产线，具备100万吨/年的生产能力。江苏兴荣提供的铸轧设备，氧含量20ppm以下的管坯，经过一道次铣面后轧制，卷重可达2吨，而国外卷重只能达1吨。
实践表明铸轧法与传统工艺挤→轧→拉法相比，具有成品率高、能耗低、成本低、建设投资少等明显优点。此法管材生产成品率可达80～85%，能耗平均为800度/吨，产品单位加工费用比挤→轧→盘拉法低500度/吨，生产线建设投资比挤→轧→拉法节省40%，以1万吨空调管（含50%内螺纹铜管）为例，设备购置费用估算为4500万元。中国常州兴荣公司等单位建设的这种空调管专业生产线，不但为国内选用，而且已经被国外铜加工企业所引进，其中装机水平和产品质量都已达到国际先进水平。
金龙集团在铸轧法研发、推广过程中，发挥了巨大作用。但是仍然遇到了芬兰奥托昆普专利的限制，这一专利争论持续多年，这说明在技术创新过程中，企业必需具有很强的专利保护意识。2003年3月，芬兰奥托昆普公司以金龙三条生产线专利侵权为由，向河南省知识产权局提出侵权申诉，要求每条生产线支付专利许可费400万元人民币，三条线共计1200万元人民币。最终，金龙通过贴牌为美国最大的铜管加工企业Ｗolverine公司供货的方式，曲线登陆美国市场，并与芬兰奥托昆普达成和解协议：支付后者700万美元的专利使用费，条件是芬兰奥托昆普让出其在北美和欧洲的市场，不再找金龙的麻烦。
2、 铸轧法生产白铜管的技术创新
白铜管BFe10-1-1主要用于海水淡化、航空航天、海洋工程、石油化工、核动力潜艇、电站等行业。传统的半连续铸造→挤压→轧制拉伸工艺流程长，成材率低，生产成本高，阻碍了BFe10-1-1的应用。利用铸轧法生产此类产品，引起了中国铜加工行业的普遍兴趣，金龙集团、高新张铜等企业均在这个方向展开了研究。金龙集团在用铸轧法生产BFe10-1-1管材方面，主要技术已经获得了突破，除了轧辊材质不能承受900℃以上高温外，其余工艺已经打通。
2005年6月，大连理工大学利用水平连铸电磁铸造法开发BFe30-1-1管坯，取得成功。由于含镍量在20％以上的铜镍合金易于石墨发生反应，所以国外水平连铸设备专业生产企业也无法生产BFe30-1-1管坯。大连理工大学在这一领域的成功技术攻关，使这项技术处于世界领先水平，这一技术的突破为铸轧法生产白铜管创造了条件。
笔者估计在将来1～2年内，铸轧法生产白铜管技术在中国又将获得突破，并产生巨大的经济效益，白铜管将象空调管一样成为又一个净出口产品。
二 高导无氧铜带的技术创新过程
1、高导无氧铜带的含义、牌号、用途及工艺      
国外称Cu+Ag≥99.95%，含氧量≤0.001%，退火状态下导电率≥100%IACS的无氧铜为高导无氧铜，将高导无氧铜轧成带材,称为高导无氧铜带。在美国ASTMB152标准中有明确标准。美国ASTM标准中规定高导无氧铜牌号有C10100、C10200、C10400、C10500和C10700。
随着我国经济持续快速发展，带来了电力、电器、通讯行业的高速发展，尤其是经济向节能、降耗、环保方向发展，对高导无氧铜带的需求量呈快速增长趋势，预计年增长幅度可达10%以上，经初步估算仅目前的年需求量达到8万吨左右，2010年将超过14万吨，因此市场前景十分广阔。
由于生产高导无氧铜带的技术含量高，不仅需要A级优质的电解板，而且必须有稳定可靠的先进工艺技术、设备和严紧的质量管理体系做保证。目前国内能生产高导无氧铜带的铜加工企业比较少，国内产能不足1.5万吨，因此还只好依靠进口来满足需求，但由于受到进口产品价格的约束，大部分企业用户就只能被迫采用低档的T2铜带替代，而这则带来了较高的材料消耗。
江苏万宝铜业的高导无氧铜带的生产工艺为国内、国外独创技术。其工艺流程为：水平连铸板坯→冷轧→卧式连续光亮无氧化退火→钝化→剪切→包装入库，板带氧含量低于0.001％以下。经过行业专家鉴定，该工艺技术对无氧铜带生产技术是一次革命性变革，是一项重大科技进步发明，处于国际领先水平。目前万宝公司正在对该工艺的三项技术申报专利。
2、工艺技术优势
该技术与立式半连铸（连铸）→热轧法相比具有以下优势：
（1）由于省去加热,热轧、铣面工序，而采用热水脱脂，无酸碱洗，因此具有工艺流程短、节能、降耗、环保无污染、加工成材率高、生产成本低的优势。
（2）项目建设投资少，建设周期短、见效快。
（3）该工艺技术适用无氧铜带、脱氧铜带专业化生产。对铜带规格复杂繁多的市场需求适应性强。交货周期短，供货及时。
三 技术创新使中国铜加工业走向强国的必由之路
通过技术创新，使中国铜加工企业增强了技术研发能力，增加了经济效益，企业不断采用新工艺进行产量扩张，最终促使中国铜加工行业从大国走向强国。如图2所示，2000年中国铜加工材出量中，铜管只占了10.1％，而到了2005年中国铜加工材出量中，铜管却占了46.1％，这一结果得益于铜加行业的技术创新。
“十一五”期间中国铜管材在建项目引人注目，“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），也就是在“十一五”末期中国精密铜管产能可达100万吨，居世界第一位。
板带材建设，据不完全统计，全国铜加工在建板带工程共16项，预计在“十一五”期间建成，届时可增加高精度板带产能70-80万吨，加上目前全国30万吨产能，全国可拥有100万吨高精度板带产能，居世界首位。
图2  进出口量与产品结构 
  
四 结束语
　　技术创新符合国家提出的自主创新精神，我国有色金属工业已发展到了依靠科技进步、依靠技术自主创新推动行业持续发展的历史阶段，铜加工行业要发展就必须走技术创新之路，不断推出新工艺、新产品，引领行业发展。