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辛集奉化
2022年10月26日

建筑铝型材产业:稳步发展跻身强国行列

建筑铝材的表面处理

建筑铝材是一类装饰性的结构材料,为了提高其装饰效果,增强抗腐蚀性能与延长使用期限,除个别情况外,都要经过表面处理。因此,表面处理成了生产建筑铝型材的一道必不可少的极为重要的工序。表面处理的方法很多,可根据材料的不同用途采用相应的表面处理方法。常用的商业化表面处理方法有:阳极氧化着色法,静电粉末喷涂法,氟碳喷涂法,电泳涂漆法,化学着色法,水纹处理法等。

中国建筑铝型材挤压企业除少数几个厂外都有自己的表面处理生产线,中国有8家专业化的铝型材表面处理企业,都在广防爆工具东省。

熔炼与圆锭铸造

熔炼与铸造在建筑铝型材生产过程中是一道关键性的工序,对型材的力学性能与表面性能起着决定性的作用。因此,各个企业对合金化、熔化、净化与均匀化处理都极为重视。

目前,中国约有70%建筑铝型材是用同诸暨水平热顶铸造系统生产的锭挤压的,有引进的世界先进的美国铸造机17台,其中南平铝厂的为全自动化的,兴发铝型材厂有限公司于1989年率先引进这类设备。中国现在已基本上掌握了这类设备的制造技术与圆锭的铸造工艺。2008年中国约有155台国产化的同水平热顶铸造机。

中国还引进了5台英国黑格慕林公司的内导式液压铸造机。全国圆锭铸造机的总生产能力达6000kt/a,有约1200套熔炼静置炉组。

中国建筑铝型材挤压企业有熔炼静置炉蓄热式的并不多,约占38%,其余的不能回收余热,前者的热效率高,可达55%,后者的较低,有的还不到30%。

因此,行业的平均热效率近45%,比工业发达国家的65%以上低得多,但比国内整体能源33%又高不少。

中国大多数挤压厂有熔炼车间,全国约有85%以上的圆锭是挤压厂自己生产的,而工业发达的国家有70%以上的圆锭由铝电解厂或专业熔铸厂生产。国内这种局面必需加以改善。大部分挤压圆锭有铝电解厂生产能提高行业经济效益,节约能源与原材料,对环境保护也是大有裨益的。目前,中国有一批大型铝厂已建成或正在建设高技术的圆锭铸造车间。

模具

模具是挤压铝型材较关键的设备之一,价格约占铝材制造成本的8%。延长模具寿命对降低生产成本有重要意义。中国的大中型建筑铝型材挤压厂大多自己有模具制造车间,但一些中型企业与几乎所有的小企业的模具是外购的或包给专业模具制造企业制造。中国有275家建筑铝型材企业不生产模具,占企业总数的49.11%。

中国在模具的材料、设计、制造、表面处理、修模技术与尺寸检测技术、寿命等方面与工业发达国家的还有较大差距,CAD/CAM技术用得还不普遍,模具平均寿命只有6、7吨,与工业发夹具就是这些结构的组合体达国家的20t以上相差甚远。影响模具寿命的因素很多,诸如刚才成分与制造方法、设计、表面处理、修模技术等都有或大或小的关系。因此,提高模具寿命是一项复杂的系统工程,需要作较长时间的开发。

断热冷桥节能窗铝合金型材

近几年来,在中国建筑市场上节能的塑钢门窗得到迅速发展,已占到市场份额的35%以上。由于门窗框面团队聚集了国内顶尖的熟练掌握复合材料工艺积约占整个门窗面积的30%,所以,为达到有效的节能保湿目的,门窗重量：260kg框材料的选用显得十分重要。早在20多年钱欧美诸国就开发出了很有成效的节能铝门窗料:断热冷桥铝门窗框型材,其节能性能毫不逊于塑钢。

自20世纪90年代初以来,中国已引进了隔热铝型材生产线,生产能力约420kt/a。生产这种型材的工艺有:滚压法与灌注法。前者占主导地位。滚压法的隔(断)热条是带强化玻璃纤维的聚酰胺尼龙66,其强度与铝合金6063的相当,不仅有高的隔热性能,而且可以用于固定螺钉;注胶法用的胶为非聚合物。

建筑铝型材与工业铝型材之比

挤压铝型材一般按用途分为两大类:一是建筑与结构铝型材,二是工业铝型材。“建筑”主要是指门、窗、护栏、幕墙等类用途的型材;而“结构”则是指体育馆、机场候机厅、机库、仓库等房顶的受力构架、活动房、桥梁、街道与高速公路等的有关设施框架。工业型材则是指除建筑与结构用途以外的其他一切用途用的铝型材。

据调查显示,中国工业铝型材占潘学著说的比例为28%。随着中国工业的高速发展,工业铝型材占的比例会越来越大,预计2012年可能占到45%或更高一些。不过,至少在可预见的时期内没有达到70%的可能性。

按国际惯例,挤压铝型材的工业用途分为:交通运输,耐用消费品,电子设备,机器及装备,容器及包装等。在中国将挤压铝型材分为建筑材及工业材是合理的。

时效处理

建筑铝型材是用AL-Mg-Si系合金挤压的,都要经过人工时效处理。全国建筑铝型材生产企业约有1350台时效炉,总处理能力约4500kt/a。中国处理6063型合金型材的制度多为200℃保温1.5h~2h,而不是采用175℃保温8h的较佳制度,虽然力学性能可以达到标准要求,但合金的性能潜力并未得到充分发挥。另外在挤压机淬火时的冷却速度也普遍不够,即型材离开较后一台风机时的温度大多在300℃以上。

挤压铝型材产量

1979年~2008年,这30年间中国挤压铝型材及建筑铝型材的产量年平均增长率为38.28%,真正保持了持续、稳定高速发展的态势,在世界铝挤压工业发展史上是少有的。

改革开放30年,中国挤压铝型材的总产量为39.544.385kt,其中建筑挤压型材的总产量28475.135kt,工业挤压型材产量11069.25kt,建筑挤压性材产量占挤压型材产量的72.0%,其他各种工业挤压型材占总型材总量的28%。如果将挤压管材也计算在内,则工业挤压材占的比例会大一些。

挤压铝型材进出口量及表观消费量

1984年~2008年中国挤压铝型材的表观消费量总体呈上涨趋势,截止到2008年中国挤压铝型材的产量为7553.472kt、进口量为62.035kt、出口量为262.730kt、净进口量为-200.695kt、表观消费量为7352.777kt。由于受世界金融危机影响,2008年的净出口量同比下降。

中国曾于上世纪80年代后期及90年代初出现过净出口国现象,但从2001年起中国成为铝型材持续性净出口国,而且随着中国加入WTO与中国铝型材市场竞争力的提高以及对外贸易力量的加强,型材净出口量会逐年增加。

2008年中国出口铝型材的平均价格为2921.09美元/t,进口铝型材的平均价格为3289.52美元/t,进口铝型材的平均价格比出口的高12.7%,可见进口的都是附加值较高的或国内目前还不能生产的高技术精密铝合金工业铝材。不过进出口铝型材价格差别不大,表明中国铝型材品质在全面赶上世界先进水平。

从上世纪90年代中期以来中国一直是铝门窗及其框架、门槛与铝结构件的净出口国,而且净出口量逐年增加,1998年的净出口量41.064kt,2008年的为553.928kt,10年间增长了12.5倍,年平均增长了31.52%。

1999年进出口铝门窗等的单价差为3559美元/t,而2008年的此值为3999美元/t;可是,1999年进口铝门窗等的单价比出口门等的单价高172.8%,而2008年的比值缩小到107.8%。由此可得出,进口铝门窗的附加值远高于出口产品的,但此附加值在迅速下降,说明中国产品的品质在大幅度提高。

蜂窝板、装饰板与箔材

实际上蜂窝板、铝塑板、单板都是装饰板,都可以用作建筑物的内外装饰材料,都可以作幕墙板。

蜂窝板

铝合金蜂窝建筑板由三层组成:表层为厚1.0mm~1.2mm的1XXX系合金、3XXX系合金或5052合金板,底板为0.8mm厚的1XXX、3XXX或5052合金板,中间层为铝箔或玻璃钢蜂窝,但多为铝箔蜂窝。这3层涂胶(粘接剂)后经热压粘合而成。铝合金板为不燃性材料,具有更高的抗风压变形性能,能在更长的时间内保持建筑物原外形的平整及轮廓清晰,它的平整性能比其他材料(铝塑复合板、铝合金单板)的都好,也就是在风压试验后的列余变形量较小。

铝合金蜂窝板的面板漆膜应满足业务试验、耐水试验、耐化学物试验、附着力试验、耐倏性试验(500h人工老化)的各项指标。

蜂窝板的残余变形量明显小于其交两种板材的,价格高于铝塑复合板的而低于铝合金单板,但由于蜂窝板通常按设计定尺生产,无现场加工,易安装,所以它的综合价格几乎与铝塑板相当。铝合金蜂窝板的性价比比其他两种板的都高,有取代铝塑板地趋势。中国已成为铝合金蜂窝板生产与消费大国,也是一个净出口大国,有一批国际市场竞争力很强的铝合金蜂窝板生产企业,不但出口到东南亚与海湾地区市场,而且进入西欧与北美市场。

铝箔

建筑工业的铝箔有:彩涂塑复合板用的装饰箔、百叶窗厚箔、绝热用的箔及包装管道用的,以及制造排油烟柔性管的铝箔等等。中国是全球生产这类铝箔的大国,关于它的消费量、产量及进出口量无统计数据可查,但据笔者的调查与匡算,2008年的产量约200kt,净出口约16kt,国内表观消费量约184kt。中国建设了一些重要彩涂装饰箔生产企业,其中生产线条数在10条以上的就有4家,还有30多家较小的彩涂装饰箔生产企业,总生产能力达到120kt/a以上。

装饰铝箔厚度一般为0.03mm~0.08mm,为了降低成本在向厚度更薄的方向发展,成品宽度有1040mm、1240mm,合金主要为1145、1100、8011等。铝塑复合板是一种装饰材料,以美观、耐用为基础,对铝箔的表面永磁滚筒品质、组织、性能与板形等有严格要求,其中板形好坏更是关键指标,板型好、表面平整的铝箔与塑料复合时,粘合力大,复合均匀,反之,粘合力小,甚致有些地方粘合不上。作为表层(面板)的铝箔,表面色度应均匀,组织应致密,表面不得带油,因此应严格控制成品道次轧制的铝箔表面带油量,表面不得有条纹缺陷等。

不同厚度铝箔都在建筑中获得应用,厚箔除前述的应用外,还用于制造百叶窗帘,铝合金窗帘的各项性能比竹帘及塑料帘的优越得多,在高档房间、别墅与住宅中的用量会越来越多些。

据估测,2008年中国窗帘、隔热、排烟排气柔性管、管道包裹等用的各种铝箔的用量为60kt,不过今后10多年内的年平均增长率可达14%,同时铝合金窗帘有较大的出口潜力。

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