王健;张国君;王祝堂;

辽宁石油化工大学机械工程学院;东北轻合金有限责任公司;中国有色金属加工工业协会;

建筑铝型材;;挤压;;幕墙;;结构;;复合板

在改革开放30年内,仅经过25年中国就成为世界建筑铝材大国与强国,当然大国是毫无疑义的,但还不是一个真正意义上的强国,因为自主创新的研发力量还不强,基础理论研究还相当薄弱,在模具材料、设计与制造方面要赶上美、德、日等国方面还有一段较长的路要走,所以只能说已跨过挤压铝材强国的门槛。

Achievement of aluminum fabrication in 30 year's reform and opening:China ranks among world's powerful nations in building aluminum industry

WANG Jian1,ZHANG Guo-jun2,WANG Zhu-tang3 (1.School of Mechanical Engineering,Liaoning University of Petrol and Chemical Technology,Fushun 1130001,China;2.Northeast Light Alloy Co.,Ltd.,Harbin 150060,China;3.China Nonferrous Metal Fabrication Industry Association,Beijing 100814,China)

In 30 years' reform and opening-up,China spent only 25 years ranking among world's powerful nations in building aluminum industry,which is beyond all doubt,but China is not a real power in its true sense.We would say that China has stepped over the threshold of the powerful nation of extruded aluminum,because our development and research of self-creation is not so strong,basic theoretical research is quite shaky,and there exists a rather long way to go to catch up with the U.S.A.,Germany,and Japan,etc.in the fields of mould material,design and manufacture.

building aluminum profile;extrusion;curtain wall;structure;composite plate

[1]王祝堂.中国现代铝加工业40年(1)[J].中国轻金属信息,1997,(1):7-16. [2]黄圻.中国建筑幕墙应用技术25年[J].Lw铝业加工新技术通讯,2008,(2):39-40. [3]王春毅,张东.西南铝铝板幕墙与国际金属幕墙的发展趋势[J].中国铝业,2000,(4):11-13. [4]尚福山,吴南明,王祝堂,等.中国建筑铝型材挤压工业[J].轻合金加工技术,2004,32(6):1-5. [5]方继敏,张卫军.铝合金蜂巢板的研制与应用[J].中国铝业,2000(4):41-43. [6]段瑞芬.装饰用铝箔的质量控制[J].轻合金加工技术,2004,32(9):22-25.

1 中国建筑铝挤压材工业的昨天与今天 1.1 对中国建筑铝型材挤压工业的简单回顾 1.2 中国建筑铝型材挤压工业的现状 1.2.1 地区分布及生产能力结构 1.2.2 挤压机分布结构 1.2.2.1 按地区分布 1.2.2.2 按企业分布 1.2.2.3 按挤压力大小分布 1.2.3 建筑铝型材的表面处理 1.2.3.1 阳极氧化着色法 1.2.3.2 电泳涂漆 (ED) 法 1.2.3.3 静电粉末喷涂法与氟碳喷涂法 1.2.3.4 表面图纹处理 1.2.3.5 化学着色生产线 1.2.3.6 抛光处理 1.2.4 熔炼与圆锭铸造 1.2.5 模具 1.2.6 断热冷桥节能窗铝合金型材 1.2.7 建筑铝型材与工业铝型材之比 1.2.8 时效处理 1.2.9 挤压铝型材产量 1.2.10 挤压铝型材进出口量及表观消费量 2 幕墙与结构体 2.1中国铝建筑幕墙行业的发展[3] 2.2 铝门窗及其进出口量 2.3 铝结构件的进出口量 3 单板 4 铝塑复合材料 4.1 铝塑复合板 4.2 铝塑复合管 5 蜂窝板、装饰板与箔材 5.1 蜂窝板 5.1.1 生产工艺 5.1.2 性能 5.2 铝箔 6 成为建筑铝材强国仍需努力 7结束语

SCTC0910S2

0

轻合金加工技术

Light Alloy Fabrication Technology

QHJJ

2009

09

23-1226/TG

1007-7235

QHJJ200909002

6-18+61

F426.32

B023;J150;

2;364;

1中国建筑铝挤压材工业的昨天与今天1.1对中国建筑铝型材挤压工业的简单回顾中国建筑铝型材挤压产业始于1980年3月,广州市第二轻工业局铝制品工业公司和香港中国铝业公司合资兴建的铝型材企业在广州市东郊圆村铝制品六厂建成投产,从台湾省馨杰公司引进15 MN油压机1台、立式半边续油压铸造机1台,熔炼炉与阳极氧化处理生产线自行设计制造,但氧化生产线的冷冻机从台湾引进。建厂初期,铸锭与模具也都从香港采购。因此,当时生产的型材作为补偿贸易全部返销香港。随后香港万宝铝业有限公司与吉林柴油机厂所属的深圳西林实业有限公司合资建设的铝型材厂于1980年7月建成投产,有2台台湾新泳公司的6 MN油压机,1台燃油坩埚熔铝炉,初期生产小型工业型材,后来才生产建筑型材。1980年,营口铝材厂与天津市铝合金厂分别从日本引进1台16·3 MN油压机生产建筑型材,供应国内市场。由此可见,中国建筑铝型材生产在大江南、北几乎是同时起步的。20世纪80年代中期是中国挤压铝型材工业大发展时期(表1),在1984年~1986年间,生产企业由69个增加到175个,年平均增长率61%;挤压机台数由96台增加到305台,年平均增长率81·3%;生产能力由90 kt/a增加到380 kt/a,年平均增长率106·1%;产量由16·993 kt上升到28·746 kt,年平均增长率33·7%。表1 1981年~1991年中国挤压铝工业概况年度企业数/个挤压机/台产能/(kt·a-1)产量*/kt1980 17 35 15 4·4341981 24 40 26 8·7441982 31 47 45 7·9501983 40 55 56 11·2921984 69 96 90 16·9931985 127 206 200 27·9661986 175 305 380 28·7461987 203 330 400 39·1631988 210 344 450 90·3821989 238 350 500 82·0971990 243 378 538 100·5431991 506 952 837 165·540注:*数据来自中国有色金属工业《五十年历史资料汇编》。1989年~1990年国家限制铝材在建筑上应用,使铝材产量一度下降,但自1991年以后中国又掀起一股铝型材企业建设高潮,而且这次高潮比80年代中期的那次更大,波及的范围更广。改革开放以来,过去由冶金系统与轻工业部门控制的铝挤压企业变成了各行业都建铝型材挤压厂。特别是广东省的南海几乎所有的挤压企业都是个体、集体与乡镇办的,原来的国有原铝厂如抚顺铝厂、山东铝厂、包头铝厂、青铜峡铝厂、长城铝业公司等都建设铝挤压厂;一批军工企业也参与铝材生产,如哈尔滨飞机制造公司、龙江电工厂、沈阳飞机制造公司、黎明发动机公司、西安飞机制造公司等都加入建筑铝材挤压生产行列。这次建设浪潮于1996年达到顶点,铝材挤压企业达到约1 100家,保有的挤压机超过4 000台,匡算生产能力超过5 000 kt/a,大大超过市场需求。进入20世纪90年代,塑料与塑钢门窗材料在中国异军突起,对铝建筑型材生产与应用造成严峻挑战,铝型材挤压工业面临巨大压力。于是从1997年起中国铝型材工业结束了数量型高速发展期,进入了以效益为中心的结构调整期,由于生产能力大量过剩,又面临塑料型材的步步紧逼,铝型材工业展开了前所未有的价格大战,行业利润率大幅度下降,一些竞争力弱的小的挤压企业纷纷退出市场,停产或转产工业型材,而一些竞争力强的大企业则通过资产重组与优化产品结构、扩大生产能力得到了更大发展。如亚洲铝业集团的组建并于2000年10月与美国鹰都铝业公司联姻相继收购、控股了周边的4家铝型材生产企业,使集团公司的生产能力超过100kt/a,成为中国建筑铝型材工业的龙头老大。兴发集团公司、凤铝铝厂有限公司、坚美铝厂等通过优化产品结构与扩大生产能力,使企业更加壮大与更具竞争力。2002年中国有色金属工业协会对建筑铝型材挤压企业实行许可证制度,领到许可证的并经过验收合格的方可生产,这对规范建筑铝型材工业与市场、抑制假冒伪劣产品与提高产品品质起了很大作用。但值得关注的主要问题是,假冒伪劣产品在建筑铝材(指市场上销售的)市场仍占有一定比例。有个别企业虽有生产许可证,但仍以不合格的废料作为主要原料,生产成分不合格的产品,有个别厂家铝型材阳极氧化膜厚度偏薄,“一锅炖”与“涮羊肉”现象仍然存在,品质技术监督工作任重道远。不过,这些现象是市场经济发育不完善的必然产物,不足为怪。截止到2002年12月底,中国有建筑铝型材厂和/或工业铝型材厂600多家,其中获得建筑挤压铝型材生产许可证的企业453家,还有约70多家小挤压厂虽生产建筑铝型材,但未申请许可证。工业铝挤压材专业厂约80家。从2006年起中国有色金属工业协会生产许可证办公室对原来领有许可证的企业的生产情况与产品品质进行复核,合格的许可证继续有效,过去未申请的还可以申请。截止到2008年底共领到生产许可证的建筑铝型材生产企业有545家,所以在产的建筑铝型材挤压企业不会超过580家。1.2中国建筑铝型材挤压工业的现状在全世界生产的挤压铝型材中,建筑材约占43·5%,而在生产的建筑铝型材中,门窗型材又约占78%。2009年2月中国建筑金属结构协会门窗幕墙委员会出示的一份统计资料显示:在中国的建筑门窗产品市场上,铝门窗占的比例最大为55%,塑料门窗占35%,钢门窗占6%,铝门窗的产量约为1·5亿m2。经过近30年的发展,中国建筑铝型材挤压工业从无到有荣居世界第一,从净进口国到净出口国,并已进入全球强国行列,世界铝型材挤压强国是日本、美国、德国,中国第四,意大利第五。1.2.1地区分布及生产能力结构到2008年底领到生产许可证的545家建筑铝型材挤压企业的地区分布结构见表2。由所列数据可见,除西藏自治区与海南省外,其他的省市区都有铝型材挤压企业。中国的铝型材挤压企业大都集中在珠江三角洲、长江三角洲(江苏、上海、浙江)与环渤海湾地区(山东、北京、天津、河北与辽宁)。这三个地区有345个企业占全国总厂数的63·3%,占总生产能力的64·2%。广东省是中国挤压铝型材发祥地之一,现有生产建筑铝型材挤压企业181家,占全国总厂数的33·2%,合计生产能力2 400 kt/a,占全国总生产能力的41·14%。广东省为中国建筑铝型材挤压工业的发展起了龙头作用,作出了重大贡献。2008年广东省公布了《铝工业发展路线图》,这是中国地方制订的第一个指导本地区铝工业今后发展的很有实际指导意义的规划,对广东省铝加工业的发展将起有效的推动作用。表2 2008年中国建筑挤压铝材企业数、挤压机台数与生产能力按省、市、区的分布省、市、区企业个数占总数的比例/%挤压机台数占总数的比例/%生产能力/(kt·a-1)占总生产能力的比例/%北京2 0·4 13 0·6 35 0·59天津6 1·1 22 1·1 58 0·102上海8 1·5 15 0·7 46 0·78重庆9 1·6 28 1·4 72 1·32黑龙江2 0·4 7 0·35 19 0·37吉林5 1·0 24 1·2 45 0·78辽宁24 4·4 182 8·57 488 8·44河北25 4·5 70 3·3 125 2·21山西12 2·2 17 0·76 42 0·76内蒙古2 0·4 5 0·26 8 0·08山东48 8·6 186 8·76 592 10·22江苏44 8·1 162 7·7 464 8·03安徽5 1·0 12 0·58 38 0·68浙江9 1·6 48 2·3 96 1·65福建12 2·2 42 2·0 132 2·34江西6 1·1 18 0·85 62 1·10广东181 33·2 828 39·1 2 400 41·14广西15 2·8 36 1·7 97 1·68湖南7 1·3 26 1·3 92 1·59湖北18 3·3 47 2·27 110 1·86河南38 6·8 122 5·8 264 4·58四川31 5·6 84 4·0 182 3·21云南9 1·6 32 1·5 64 1·08陕西5 1·0 17 0·8 58 1·02甘肃6 1·1 28 1·4 87 1·49青海5 1·0 18 0·86 84 1·46宁夏6 1·1 14 0·68 40 0·68新疆5 1·0 17 0·8 38 0·65总计545 100·0 2 120 100·00 5 838 100·00领到生产许可证的545家企业的建筑挤压材的生产能力为5 838 kt/a,是按笔者提出的匡数系数匡算的(表3)。所谓匡算系数就是对某挤压机的挤压力(Ustf·)乘以该系数便等于该机的生产能力(t/a)。采用这种简单的计算方法获得的数据虽不十分精确,但对匡算来说还是相当可靠的,与中国当前的实际生产情况十分接近,而更主要的是,对众多的型材企业的生产能力大小可在同一标准上进行比较,免得各行其是。表3计算挤压机生产能力的匡算系数挤压机的挤压力/MN匡算系数挤压机的挤压力/MN匡算系数2·7~18 2·3 50~58 1·219~28 2·0 59~68 1·029~40 1·6 69~82 0·841~49 1·4>82 0·71.2.2挤压机分布结构在这里所指的挤压机全部为当前所用的油压机,中国虽还有于上世纪建造的25台水压机,但全部用于挤压工业用管、棒、型材与锻造坯料,不在本文叙述范围内。1.2.2.1按地区分布各省、市、区拥有的在产的挤压机台数见表2。最多的是广东省有828台,占全国总台数的39·1%;其次是山东省,186台,占全国总台数的8·76%;第三是辽宁省,182台,全国总台数的8·57%;第四是江苏省,162台,占总数的7·7%;第五是河南省,122台,占全国总台数的5·8%。这5省共有挤压机1 480台,占全国挤压机总数的69·9%。1.2.2.2按企业分布在产的2 120台挤压机分布于545个企业,平均每个3·89台。美国2007年有181个企业拥有约620台挤压机,平均每个3·43台。不过应指出的是,工业发达国家的建筑铝型材厂有10 MN以下的挤压机的工厂很少,它们在生产细小型材时大都采用中型挤压机多孔模挤压。拥有挤压机数量多的也就是挤压材匡算生产能力前10名的企业概况见表4。忠旺集团铝型材有限公司是当今全球最大的铝材挤压企业,有62条挤压生产线,匡算生产能力130 kt/a,是中国第二大建筑铝型材生产企业,既生产建筑铝材又生产工业铝材,新建的拥有125 MN7、5 MN、55 MN、31·5 MN的挤压车间为特种铝型材项目即工业铝型材生产车间,不包括在匡算生产能力内。亚洲铝业肇庆亚洲铝业工业城是中国第一大建筑铝型材生产企业有40台挤压机,匡算生产能力150 kt/a,曾被《福布斯》评为“2002年全球小企业200强”之一的企业,是迄今唯一入选的中国铝企业;被广东省企业联合会等评为“2008广东省企业100强”,并位居排行榜第53位,成为广东省铝型材行业唯一入选100强的企业;同时还入选为“广东省制造行业100强”。兴发铝业股份有限公司创建于1984年,对中国建筑铝型材工业的发展起了巨大的作用,现有39条挤压生产线,生产能力125 kt/a,公司正在由佛山市搬迁到三水市,2009年可完成搬迁,建设一些大挤压力生产线,淘汰一些小的挤压机,挤压机将减至20台,但生产能力将增至150 kt/a,且以工业型材为核心产品,建筑型材的产量会逐渐减少。坚美铝业有限公司现有3个厂,分别位于大沥、高边、狮山,共有20台挤压机,匡算生产能力56·36kt/a,计划搬迁到新地址,将3个厂集中于一地,增建1台75 MN的大挤压机及一些新的中型挤压机,将生产能力扩大一倍以上。山东南山实业股份有限公司有挤压机45台:90MN7、5 MN6、0 MN5、5 MN、40 MN、30 MN、28 MN、27MN的各1台,18 MN的3台(其中西马克公司的反向挤压机2台),12 MN的5台,8 MN的18台,5 MN的8台,总匡算生产能力128·4 kt/a。广东凤铝铝业有限公司有2个厂,一个在南海,有27台挤压机:36 MN的1台2、2·6 MN的2台,11·3MN的6台,14·5 MN的4台,8 MN的1台,7·3 MN的9台,5·5 MN的2台,4 MN的2台;另一个在三水,有18台挤压机,南海厂的装备将搬迁到三水。这45台挤压机的匡算生产能力为115·8 kt/a。凤铝铝业有限公司研发的铝6043合金2006年10月19日在美国铝业协会公司(The Aluminum Association,Inc·)注册,开中国变形铝合金注册的先河。金桥铝型材厂有限公司位于广东省台山市,港商独资企业,1983年3月建成投产,有2 500多名员工,占地面积38·9×104m2,建筑面积19×104m2,有30台挤压机:55·7 MN的1台,34 MN的1台,28 MN的4台,22·6 MN的4台,16·3 MN的2台,10 MN的6台,8 MN的6台,5 MN的6台,匡算生产能力95·3kt/a。金桥是一家出口型企业,产品的85%以上出口到世界各地。澳美铝业有限公司外商独资企业,位于广东省佛山市三水区中心科技工业区C区,占地面积50×104m2,一期于2006年5月20日投产,一期有挤压机30台:36·3 MN的1台,27·3 MN的1台,16·5 MN的5台,9 MN的12台,5·5 MN的10台,匡算生产能力34 kt/a,二期工程也于2008年投产,规模大体与一期项目的相当,公司的型材生产能力在79·2 kt/a以上。环宇铝业有限公司,位于广东南海市,1995年投产,现有挤压机28台:31·6 MN的1台,22·6 MN的2台,16·5 MN的3台,11·3 MN的5台,7·3 MN的6台,5·5 MN的3台,4·5 MN的8台。匡算生产能力71·6 kt/a。山东华建铝业有限公司1999年投产,现有22台挤压机:21·8 MN的2台,16·5 MN的1台,13·6 MN的1台,11 MN的2台,9·1 MN的7台,7·3 MN的4台,5·5 MN的5台。匡算生产能力55 kt/a。表4列出了上述10个企业的挤压机结构,46MN及以上的挤压机不计算在总挤压力及匡算生产能力内,因为它们主要用于挤压工业型材。这些企业的建筑铝型材产量占主导地位,工业铝型材占的份量不大,一般不超过30%。企业的铝型材实际产量可大于匡算能力也可以小于匡算生产能力。在表中还列有总挤压力一项,它也是衡量生产能力大小的指标之一。1.2.2.3按挤压力大小分布中国建筑铝材挤压行业挤压机按其挤压力大小分布结构如表5所列,其中14 MN以下的挤压机台数超过90%,这类小挤压机在工业发达国家占的比例还不到7%,比中国的低得多。工业发达国家占主导地位的是挤压力为14 MN~30 MN的挤压机。中国小挤压机台数约占全球小挤压机总数的60%。表4生产建筑铝型材或以生产此产品为主的10大挤压企业的概况企业名称挤压机挤压力×台数MN×台数总挤压力MN匡算生产能力/(kt·a-1)2007年产量⑥/kt肇庆亚洲铝厂有限公司①36×1,25×5,23×1,18×13,16×1,12×4,8×8,6×4 570 150 205·062辽宁忠旺集团有限公司②36×1,27·5×1,20×1,12·5×7,8×25,6×19,5×5 510 130 303·314③广东兴发铝型材有限公司④33×2,25×1,20×1,16·3×7,13·2×4,11·3×1,10·4×1,8×11,6·4×1,5×4,4·5×1417 107 104·032三水凤铝铝业有限公司有2个厂,南海厂27台:36×1,22·6×2,11·3×6,14·5×4,8×1,7·3×9,5·5×2,4×2;三水厂18台410 116 102·366坚美铝业有限公司现有3个厂:36×1,20×3,10×6,8×5,6×5;搬迁到新厂,将产能扩大一倍405 115 84·050山东南山实业股份有限公司⑤40×1,30×1,28×1,27×1,18×3,12×5,8×18,5×8315 72·5 112·000金桥铝型材厂有限公司34×1,28×4,22·6×4,16·3×2,10×6,8×6,5×6407 93·6 69·854澳美铝业有限公司一期:36·3×1,27·3×1,16·5×5,9×12,5·5×10;二期与一期的相当310 79·2 65·736环宇铝业有限公司31·6×1,22·6×2,16·5×3,11·3×5,7·3×6,5·5×3,4·5×8280 71·6山东华建铝业有限公司21·8×2,16·5×1,13·6×1,11×2,9·1×7,7·3×4,5·5×5217 55 64·150注:①59 MN及50 MN挤压机各1台不计算在内;②不含新建的特种铝型材项目,它有125 MN、75 MN5、5 MN、31·5 MN挤压机各1台,后3台从2007年起陆续投产,前一台仍在调试中;③原文如此;④不含1台60 MN挤压机的;⑤90 MN7、5 MN、60 MN5、5 MN挤压机各1台的生产能力及挤压力未予计算;⑥摘自中国有色金属工业协会信息统计部的《2007年有色金属工业统计资料汇编》一书。表5中国建筑铝材挤压机按挤压力大小的分布结构挤压机(按挤压力)/MN台数比例/%≤5 243 11·455·1~10 1 173 55·3211~15 489 23·0616~20 142 6·7121~30 46 2·1831~40 19 0·9241~50*6 0·36≥51*2总计2 210 100·00注:*不含专用于挤压工业型材与管、棒材的。中国建筑铝型材挤压机的70%左右是引进的,也就是说在2 120台挤压机中约有1 480台是引进的,其中的70%左右是从台湾省引进的,来自日本的约占24%(含引进的二手塑料挤压机改造成挤压铝的),其余的6%来自意大利、美国与西班牙等国。1·2·3建筑铝型材的表面处理建筑铝型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,木纹处理法等。中国建筑铝型材挤压企业除少数几个厂(南海市里水诺信专业涂装有限公司,南海市穆院银鹰铝型材厂有限公司等8家)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,都在广东省。中国各种铝型材表面处理生产线的数量如下:阳极氧化着色生产线570条,静电粉末喷涂生产线115条,氟碳喷涂生产线220条,电泳涂漆生产线171条,化学着色生产线6条,化学抛光生产线8条,机械抛光生产线27条,木纹处理生产线18条。1.2.3.1阳极氧化着色法阳极氧化着色法是应用最早的建筑铝型材表面处理法,也是目前应用最广的铝材表面处理法,是使用性能与经济性结合得最好的表面处理法,中国76%的建筑铝材都是用此法作为最终处理或作为其他涂层法的底层处理。中国首批阳极氧化着色生产线从日本引进到天津市铝合金厂与营口铝材厂。目前,在中国现有在产的阳极氧化着色生产线中,成套或关键设备从境外引进的约占总数的17%。中国现行运转的670条建筑铝型材氧化-着色生产线共有约2 000台阳极氧化槽,约950台着色槽,在着色产品中92%以上为古铜色,着成黑色或其他色调的还不到8%。主导色调为银白色即不着色的,占型材总产量的60%左右。1.2.3.2电泳涂漆(ED)法中国首条电泳涂漆生产线是渤海铝业有限公司1987年从日本引进的,2008年底中国共有电泳涂漆生产线171条,其中引进的60条,占总数的31·1%,引自日本的占32·26%,台湾省的占45·16%,美国的占9·68%,其他国家与地区的占12·91%。铝型材在电泳涂漆处理之前,需先经过阳极氧化处理,形成一层不小于10μm厚的氧化膜,这层氧化膜可以是白色的也可以是着色的,然后通过电泳法涂上一层厚7μm~15μm的透明膜或厚20μm~45μm的象牙白色膜,再后在(180±10)℃烘烤,应当严格控制温度。电泳涂漆工艺(electro-deposition process)是日本HONNY化学工艺公司于1965年开发研制成,具有卓越的耐候性、抗腐蚀性能与耐久性,在日本获得了广泛的应用,90%以上的建筑铝型材都经过此处理。在中国此类型材正处于发展期,在沿海地区与大中城市有着广阔的市场前景。电泳涂漆通常有两种工艺:传统法与HONNYLITER○法。1·2·3·3静电粉末喷涂法与氟碳喷涂法静电喷涂法可分为喷一般的粉末与喷氟碳法,也可以喷涂漆,烘干后形成坚固的膜层。中国建筑铝型材粉末喷涂设备是20世纪80年代中期从国外引进的。根据铝型材在喷涂时的吊装方式可分为立式的与卧式的两大类。中国的粉末静电喷涂生产线国产的占34%,引进的占66%。国产的氟碳喷涂生产线占45%,引进的占55%。氟化碳为共价键结合,键合力强,极难分解。因此,氟化碳涂层耐紫外线辐射,具有很强的耐候性能。1·2·3·4表面图纹处理该法是当前最先进的铝材表面处理工艺之一,是在上世纪90年代后期由广东省的一批铝型材企业如季华铝业有限公司等首先从意大利引进的。此法是在粉末静电喷涂处理的铝材表面上套贴一层印有图案的有机纸,然后抽真空,使纸袋紧紧地覆贴于铝材表面,再在一定温度加热到预定的时间,使纸上的图案涂料通过扩散渗入喷涂层内,从而形成与有机纸上图案完全一致的图纹。当前应用最多为木纹图案。静电粉末喷涂层厚度以(75±10)μm为宜,真空度最好能达到(-4 000 N/m2~-10 000 N/m2),加热温度为(180±10)℃。转印法是当前最常用的方法,也可以用喷涂法等。此法生产效率较低,手工作业量大,一条生产线处理铝型材的效率只不过0·2 t(70 m2)/h。表面图纹处理的铝型材在室内装饰方面有着广泛的应用。中国现有图纹处理生产线28条,其中大多是引进的,主要引自意大利、韩国等。1·2·3·5化学着色生产线化学着色法(染色法)是一种较老的工艺,将经过阳极氧化处理的铝材浸于含有着色剂的加热到一定温度的水溶液中处理后,再在沸水中封孔。着色后的铝材具有鲜艳的色调。中国有6条化学着色生产线,其中引进的3条。大冶彩铝公司的生产线从西班牙引进,所生产的产品品质高。1·2·3·6抛光处理抛光处理是最古老的表面处理工艺,铝材的抛光处理大体上可分为化学抛光与机械抛光两大类。化学抛光主要为三酸法。郑州台利铝业有限公司(2007年停产)于上世纪90年代初在中国率先采用此法抛光铝型材,产品很有竞争力。2002年底中国有铝型材抛光线26条,其中化学抛光线3条;机械抛光生产线23条。1·2·4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(特别是一些大的企业)对合金化、成分与温度均匀化、净化、铸锭晶粒细化及与均匀化处理都极为重视,不过有些企业还存在这样或那样的问题,如有的企业过多地使用从社会上收购的废杂铝,甚至存在“一锅炖”现象,成分得不到保证,杂质严重超标,有的Fe含量(质量分数)高达0·6%;有些企业不但炉内精炼不彻底,也不进行在线式净化处理(除气与过滤);大多数中小企业对铸锭不进行均匀化处理,约有66%的企业没有均匀化处理炉,大致有47%的铝型材是用未经均匀化处理的锭坯挤压的。目前,中国约有70%建筑铝型材是用同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Wagstaff MaxiCastTM铸造机17台(兴发铝型材厂有限公司、南平铝厂、亚洲铝厂有限公司、包头铝业有限责任公司等),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(HEN-GELMOLEN Co·)内导式液压铸造机。全国圆锭铸造机的总生产能力达6 000 kt/a,有约1 200套熔炼-静置炉组,炉的形式既有圆形的又有矩形的,约有167台圆形熔炼炉,静置炉大多是矩形的,可倾动的熔炼-静置炉或静置炉并不多,仅占炉总数的20%左右。中国建筑铝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铸车间,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。国内这种局面必须加以改善。大部分挤压圆锭由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。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,如中电投霍林河煤电集团有限责任公司的银河铝业公司、包头铝业有限公司、中铝青海分公司、桥头铝业有限公司、中铝连城铝业分公司、中铝贵州铝业分公司、铜川铝业有限公司、焦作万方铝业有限公司、平果铝业公司等,它们的圆锭生产能力总计达900 kt/a,对挤压圆锭供应结构的改善将起很大的作用。均匀化处理能改善锭的冶金组织,提高挤压性能、产品力学性能、抗腐蚀性能与表面处理性能,延长模具寿命等。中国约有38%建筑铝材是用未经均匀化处理的锭挤压的,这种状况应改变。1.2.5模具模具是挤压铝型材最关键的工具之一,其平均价格约1 500元/套,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,模具平均寿命只有六七吨,与工业发达国家的20 t以上相差甚远。美国等正在进行零试模试验,取得了突破性进展,即将跨过这道门槛。影响模具寿命的因素很多,诸如钢材成分与制造方法、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,不是一蹴而就的事情。1.2.6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。由于门窗框面积约占整个门窗面积的30%,所以,为达到有效的节能保温目的,门窗框材料的选用显得十分重要。然而直到现在仍有一些人认为只有塑钢门窗才是节能的,其实这是一种误解,早在20多年前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的。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420 kt/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6063铝合金的相当,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。有带强化玻璃纤维的聚酰胺尼龙66条的隔热铝型材有如下优点:●可以承受大风压,抗垂直冲击力强,密封性能好;●可在型材滚压后进行阳极氧化着色处理及其他表面处理;●可直接用各种清洗剂清洗;●型材具有无限的设计能力,并可设计内外色调的型材;●材料损耗量比注胶法的少得多;●生产效率比注胶法的约高50%;●更新生产能力和改变型材系统时的费用比注胶法的低。1·2·7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(building and construction)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的框架。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。据我们的调查,中国工业铝型材占的比例为28%。1988年~1998年美国工业铝型材的份额平均为50·9%,日本2005年~2007年挤压材的总发货量3 000.00 kt,而发往建筑及结构行业为1 814·30 kt,发往其他工业部门1 185·70 kt,这3年日本建筑及结构行业用的挤压材仍占主导地位,占挤压材总发货量的60·5%。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(汽车、铁道车辆、城市轨道车辆、航空航天器、船舶舰艇等),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,国际上也是这样分的。1.2.8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1 350台时效炉,总处理能力约4 500 kt/a。中国处理6063型合金型材的制度多为200℃保温1·5 h~2 h,而不是采用175℃保温8 h的最佳制度,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,即型材离开最后一台风机时的温度大多在300℃以上。1·2·9挤压铝型材产量1979年~2008年中国挤压铝型材及建筑铝型材的产量见表6,这30年间的年平均增长率为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绝无仅有的。由表6所列的数据可见,改革开放30年,中国挤压铝型材的总产量为39 544·385 kt,其中建筑挤压型材的总产量28 475·135 kt,工业挤压型材的产量11 069·25 kt,建筑挤压型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产量的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。1.2.10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进出口量及表观消费量列于表7,由于受世界金融危机影响,2008年的净出口量同比下降。1998年~2008年中国铝门窗、铝结构件的进出口量见表8。由表7所列数据可见,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,但好景不长,从2001年起中国成为铝型材持续性的净出口国,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,型材的净出口量会逐年增加,中国是铝型材净出口国这一事实看来是不可逆转的。表6 1979年~2008年中国挤压型材及建筑型材的产量年度挤压型材产量/kt建筑挤压型材产量/kt同比/%1979 3·388 1·435 20·41980 3·434 2·857 99·11981 8·744 3·628 27·01982 7·950 4·943 36·31983 11·292 5·082 1·51984 16·993 8·250 62·41985 27·966 16·221 96·71986 28·746 18·823 16·11987 39·163 37·450 99·01988 90·382 75·485 80·11989 82·097 66·873-11·41990 100·543 81·492 21·91991 163·540 115·730 42·11992 193·060 136·065 17·61993 226·787 160·912 18·31994 253·265 175·020 8·81995 914·238 658·492 276·31996 827·968 604·440-8·21997 885·874 646·781 7·01998 1 150·675 800·667 23·81999 1 352·942 968·508 21·02000 1 563·475 1 141·337 17·92001 1 852·281 1 277·880 12·02002 1 959·973 1 596·745 25·02003 2 337·908 1 659·78 4·02004 2 803·120 2 018·163 21·62005 3 720·656 2 678·492 32·82006 4 844·833 3 457·269 29·12007 6 519·620 4 693·681 35·82008 7 553·472 5 362·634 14·3总计39 544·385 28 475·135平均38·28表7 1984年~2008年中国挤压铝材的进出口量及表观消费量年度产量kt进口量kt出口量kt净进口量kt表观消费量kt1984 16·993 2·323 1·341 0·982 17·9751985 27·966 91·653 0·612 91·041 119·0071986 28·746 7·513 0·854 6·659 35·4051987 39·163 2·493 8·978-6·485 32·6781988 90·382 2·668 19·243-16·575 673·8071989 82·097 4·662 3·226 1·436 83·5331990 100·543 5·256 9·602-4·346 96·1971991 163·540 9·793 14·911-5·118 158·4221992 193·060 28·606 18·109 10·497 203·5571993 226·787 23·296 18·394 4·902 231·6891994 253·265 44·164 25·413 18·751 272·0161995 914·238 66·166 43·205 22·961 937·1991996 827·968 77·083 36·846 40·237 868·2051997 885·874 68·152 63·075 5·077 890·9511998 1 150·675 73·141 60·810 12·331 1 163·0061999 1 352·942 92·724 48·156 44·568 1 397·5102000 1 563·475 113·875 71·634 42·241 1 605·7162001 1 852·281 74·327 75·247-0·920 1 851·3612002 1 959·973 90·145 112·133-21·988 1 937·9852003 2 337·908 80·256 169·142-88·886 2 249·0222004 2 803·120 93·516 267·454-173·938 2 629·1822005 3 720·656 97·483 405·743-308·260 3 412·3962006 4 844·833 133·359 720·162-586·803 4 258·0302007 6 519·620 101·581 845·060-743·479 5 776·1412008 7 553·472 62·035 262·730-200·695 7 352·777总计39 509·577 1 446·271 3 302·080-1 855·809 37 653·768表8 1998年~2008年中国铝门窗、铝结构件的进出口量年度出口量/kt进口量/kt净出口量/kt同比增长率%1998 42·134 1·070 41·0641999 50·678 2·057 48·621 18·42000 63·864未查到61·800(估)27·12001 75·919 6·619 69·300 12·22002 101·063 7·332 93·741 35·32003 116·038 6·096 109·942 17·32004 144·479 9·754 134·725 2·62005 171·913 6·294 165·619 23·02006 237·305 6·968 230·337 39·12007 464·291 4·314 459·977 99·72008 560·097 6·169 553·928 20·5总计2 028·384 56·673 1 971·711 31·52值得指出的是,2008年中国出口铝型材的平均价格为2 921·09美元/t,进口铝型材的平均价格为3 289·52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并不大,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41·064 kt,2008年的为553·928 kt,10年间增长了12·5倍,年平均增长了31·52%。1999年、2008年进出口的铝门窗及其框架、门槛的金额、单价列于表9。由表9中所列数据可见,1999年进出口铝门窗等的单价差为3 559美元/t,而2008年的此值为3 999美元/t;可是,1999年进口铝门窗等的单价比出口门窗的单价高172·8%,而2008年的此值缩小到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。2008年中国进口的铝门窗等仅比1999年的上升8·4%,而2008年出口的铝门窗却比1999年的飙升483%。表9 1999年及2008年中国铝门窗及其框架、门槛进出口量与金额年度进口量/t金额/美元单价/(美元·t-1)出口量/t金额/美元单价/(美元·t-1)1999 1 486·7 8 354 206 5 619 36 554 75 306 211 2 0602008 1 612·0 12 430 000 7 711 213 093 790 950 000 3 712注:资料来源:中国海关统计年鉴。2幕墙与结构体中国的建筑幕墙产业是在改革开放后发展成长起来的,1983年北京长城饭店玻璃铝幕墙的兴建开中国幕墙的先河,拉开了中国建筑应用技术的序幕。经过25年的发展,中国的建筑幕墙行业培养了一大批具有实践经验的技术人员,设计研发能力居全球领先地位;积累了丰富的实践经验,施工能力居世界前列。中国铝幕墙行业已迈进持续、科学、稳定发展阶段,并大步地走向世界,为美化世界城市建筑作出了应有的贡献。铝幕墙是集节能、保温、隔声,并具有一定防火、防爆炸等作用于一体的最为理想的建筑物外维护结构体系。2·1中国铝建筑幕墙行业的发展[3]自上世纪80年代初开始生产建筑铝型材以来,中国铝门窗、建筑铝幕墙产业经过27年的发展,至2008年底,生产建筑铝挤压材的企业已达约580个,而生产铝门窗和铝幕墙的企业达1·2万家左右,此外还有约2 500多家配件生产企业,2006年铝幕墙总产值为687·8亿元人民币[2]。2007年中国铝门窗与幕墙行业拥有一级幕墙施工资质企业291家,二级资质企业845家;由国外特大型幕墙和门窗系统跨国公司组成的建筑幕墙设计,施工专项技术队伍也成为主要骨干企业。目前,年产值过亿元的铝幕墙企业在150家以上,它们的产值占全行业总产值的60%。沈阳远大企业集团是行业大型优秀企业之一,其2007年的总产值高达120亿元人民币,2008年奥运会的“水立方”、“鸟巢”,以及新保利大厦等的铝幕墙都出自该集团公司。此外,深圳金粤幕墙装饰工程公司设计与施工了广州电视塔铝幕墙,该塔的高度是世界之最,比名满天下多年的加拿大多伦多市电视塔还高,施工难度大;北京江河幕墙股份有限公司设计与施工的北京中央电视台大楼幕墙工程的技术要求高,不仅要求达到最佳的保温、节能和隔声效果,而且必须具备相当强的防爆与防火功能,这在中国铝幕墙工程中尚属首次。北京首都机场三期工程都属顶级的铝幕墙。新保利大厦的幕墙采用了全球最奇特的索结构玻璃幕墙,不仅在设计方面有诸多突破创新,而且挑战了多项世界记录,在施工技术方面也开创了国内之先河。中央电视台的幕墙工程全部采用铝合金高级隔热型材,四片中空夹胶玻璃,具有高效的保温隔热性能,且隔声性能超过40 dB以上,能确保室内声音与视频采集工作的特殊要求。北京南站主体屋顶使用了4 186块太阳能光电板与高性能铝合金型材,整体面积6 700 m2,约占屋顶总采光面积的50%,总发电量可达320 kW。玻璃采光屋顶可以有效地增加白天的有效采光面积,节电量大,而且太阳能光电板可以发电,是一种名副其实的真正意义的节能环保产品。2007年中国的建筑幕墙出口金额达350亿元人民币,在英国、德国、俄罗斯、沙特阿拉伯、科威特、美国等50多个国家与地区的一些高楼大厦都有中国的幕墙公司的杰作。铝材及其他新型建筑材料的使用,既提高了建筑幕墙的节能指标,又扩大了建筑幕墙的使用范围。幕墙不但大量地使用各种规格的高档挤压铝型材与铝管材,而且铝单板、铝塑复合板、蜂窝铝板等的用量越来越多。2·2铝门窗及其进出口量根据铝门窗幕墙委员会黄圻主任的总结:中国铝门窗行业是国有企业、军工企业带头,外资及合资企业注入新鲜血液,目前是民营企业撑天下。随着中国建筑业的蓬勃发展,铝门窗产量不断上升,据门窗幕墙委员会的统计,2003年~2008年的产量见表10。中国不但是铝门窗生产大国,也是净出口大国(表11),但从产品品质和自主创新方面看还不是强表10 2003年~2008年中国铝门窗产量年度2003 2004 2005 2006 2007 2008产量/km2167 241 315 360 468 585*注:※为笔者估算,其他为门窗委员会统计。表11中国铝门窗及其框架、门槛进出口量年度进口量/kt出口量/kt净出口量kt净出口量增长率%1999 0·147 3·357 3·2102000 1·904 36·772 34·868 986·32001 2·105 40·372 38·267 9·82002 0·418 46·586 46·168 20·72003 0·332 48·388 48·056 4·12004 0·416 58·090 57·674 16·72005 0·927 37·990 37·063-35·82006 1·382 78·736 77·354 108·72007 0·747 157·629 156·882 102·92008 0·213 213·093 212·880 35·7总计8·591 721·013 712·422 138·785(平均增长率)国,比较突出的不足之处是:品质不稳定,制作不精,自主研发的门窗系列产品不多,五金配件研发滞后。2·3铝结构件的进出口量中国是铝合金结构件的出口大国与净出口国,2000年~2008年的进出口量见表12,上世纪海关未将铝结构件列为单独征税项目,因此无资料可查。表12 2000年~2008年铝结构件的进出口量年度进口量/kt出口量/kt净出口量/kt同比净出口增长率/%2000 1·904 27·092 25·1882001 5·517 37·327 31·810 26·32002 6·914 54·477 47·563 49·62003 5·764 67·650 61·886 30·22004 9·338 86·390 77·052 24·52005 5·813 102·377 96·564 25·42006 5·586 158·569 152·983 58·52007 3·567 306·662 303·095 98·22008 4·557 347·004 342·447 13·0总计48·960 1 187·548 1 138·588平均年增长率40·73单板幕墙上用的多是单板,单板可以是预涂的也可以是后涂的,预涂在加工厂以带卷形式进行表面涂层处理,而后涂处理则是单板形式在专门彩板厂进行。中国幕墙铝板生产始于上世纪90年代初期的西南铝加工厂,它有引进的涂层生产线一条,可以生产铝板幕墙基材产品与辊涂氟碳铝合金幕墙板,2000年的产量达到3·5 kt强,出口量1 kt多,1997年~2008年累计彩涂铝板产量超过80 kt,2008年的产量超过15 kt。这条生产线还可以生产彩涂钢带。西南铝业(集团)有限责任公司生产1·5 mm~2mm厚的5052-H44、5754-H34、5050合金辊涂氟碳单板。标准板尺寸1·6 mm×1 240 mm×3 000 mm,板的最大宽度1 500 mm、最大长度4 000 mm,表面涂有含PVDF(聚偏二氟乙烯Poly-vinylidene Fluoride)70%以上的含氟碳树脂涂料,经连续式辊涂生产线四涂四烘而成,涂膜总厚度往往超过40μm,背面通常涂4μm~7μm的保护漆,为了保护板材表面的氟碳涂层在施工中不被破坏,其表面还有一层保护膜。幕墙板的生产工艺:熔铸→铣面→加热(均匀化处理)→热轧→冷轧→矫直→清洗→化学转化→涂底漆→涂保护膜→剪切→包装。中国从1993年开始生产幕墙铝合金板,生产伊始就是按照美国ASTM B209标准控制各项指标,可生产的合金有1×××系、3×××系及5×××系的1100、1060、3003、3004、5052、5754等合金,板材厚度1·5 mm~5·0 mm,但厚度为2·0 mm~3·5 mm的占70%左右,宽度914 mm~2 200 mm,长度1 500 mm~8 000 mm,西南铝业(集团)有限责任公司可提供5·0mm×2 400 mm×6 000 mm的3003-H24合金幕墙板。南山轻合金有限公司及亚洲铝业集团铝板带有限公司在涂层机组生产线投产后,可批量生产预涂幕墙板。幕墙铝板对尺寸偏差要求比一般的民用板带的严格得多,同时在普通铝板带标准中对其垂直度未作要求,而对幕墙铝板则有严格的要求,见表13及表14。表13对幕墙铝板尺寸偏差的要求板材长度垂直度允许偏差板宽W≤1 000板宽W>1 000≤3 500 0·8/100 0·7/100>3 500 1·2/100 1·0/100宽度允许偏差+3~0,长度允许偏差+6~0表14幕墙铝板的不平度合金板厚/mm板宽W≤1 800 mm板宽W>1 800 mm1×××系1·5~3·5≤2≤33×××系1·5~3·5≤3≤55×××系1·5~3·5≤5≤7工业发达国家的幕墙铝板多为5754及5052铝合金,对它们的力学性能要求是:允许负载强度不小于99 N/mm2,抗拉强度Rm=220 N/mm2~260 N/mm2,屈服强度Rp0.2≥165 N/mm2,弹性模量E 7 000 N/mm2。美国铝业公司(Alcoa)、诺威力铝业公司(Novelis)、日本大洋股份有限公司等都是世界久负盛誉的幕墙铝板供应企业,中国的幕墙铝板完全可以与它们的媲美,具有很强的国际市场竞争力。由于高层建筑的年增长率大于普通建筑物的增长率,因此幕墙铝材今后的产量增长率会大于普通铝材的增长率。对幕墙板材表面品质要求也很严格,不允许有辊印、压痕、划伤等。单板幕墙的主要优点与特点:质量轻,强度大,刚度高,抗腐蚀性强,无光污染,无废气产生,防火性强(非助燃产品),使用寿命长,色调丰富亮丽,装饰效果佳,耐候性强,涂层可防水分渗入,易加工成形,可使建筑物外观具有完美的几何观感。2008年中国幕墙铝合金板的表观消费量约85kt,在到2015年为止的这段时间内预计年平均增长率约18·5%。2007年8月24日中国铝单板行业17家骨干企业联合发布自律公约,以共同维护和促进铝单板行业的健康发展,这在中国铝单板行业发展上有着重要意义。《铝单板行业自律公约》的发布,对进一步规范行业的市场行为,对稳定产品品质、保护用户利益、维护市场秩序、保证企业合理利润、构建和谐社会都有着积极的意义和起到很好的作用。过去建的铝单板企业都集中在经济发达地区,这是符合市场规律的,目前中西部也在建一些铝单板项目,如广西农垦北部湾产业区北海铁山港年产65 kt铝板带精加工项目的装备与技术从日本引进,占地面积20×104m2,总投资4·8亿元人民币,一期生产能力30 kt/a,其中,铝板带2 800 t/a,铝单板12 000 t/a,喷涂铝单板100×104m2,辊涂铝板带12 000 t/a。4铝塑复合材料建筑铝塑复合材料有板材与管材两大类,它们是将铝材与塑料的优点合二为一的一类优秀新型建筑材料。4.1铝塑复合板铝塑复合板是一种良好建筑装饰材料,国外是在上世纪70年代中期开始发展起来的,中国的发展则始于上世纪90年代,技术及装备多来自台湾省,2008年底全国约有55条生产线,总生产能力约23km2。中国铝塑复合板的品质指标以ASTM D 638标准为准,产量居世界首位,品质也与美国、德国、日本、韩国、中国台湾省的不相上下,铝板合金为1×××系、3×××系及5×××系合金,铝板材厚度为0·5 mm。铝塑复合板是德国辛根铝业公司(Alusingen)于1969年开发的,首先用于飞机制造业,现已广泛用于国民经济的各个部门特别是建筑工业。中国首家铝塑复合板企业是1992年在郑州建成投产的郑丰泰装饰材料有限公司,设计生产能力0·9 km2/a即3×105片/a,可生产各种色彩铝及不锈钢复合板、镜面板与雕花板。该公司是郑州铝厂与台湾泓泰工业有限公司合资兴建的,是当时中国最大的这类企业之一。1996年中外合资浙江墙煌建材有限公司投产,投资1·3亿元人民币建成了那时最大与最先进的铝塑复合板生产线,生产能力3 km2/a,引进日本三菱公司全套生产线,深加工设备从德国引进,公司位于绍兴市中国轻纺城。铝塑复合板按用途大体可分为室内、外两种,也可分为防火型与普通型的。室外板厚度4 mm~6 mm,两侧铝板厚度各为0·5 mm(多为1×××系合金),中间夹层为PE(聚乙烯,Polyethylene)或PVC(聚氯乙烯,polyvinylchloride),其厚度为3 mm~5 mm。防火型铝塑复合板中间夹层为FR(fire-resisting)塑胶。室内铝塑板厚度3 mm~4 mm,两侧铝板厚度0·2 mm~0·5 mm,夹层厚度2·5 mm~3·0 mm;室外板的最薄厚度为4 mm。标准铝塑复合板尺寸为:宽1 220 mm×2 440 mm(长),或宽1 250 mm~1 500 mm。生产铝塑复合板工艺有连续式的与块片式的,以前者为主,其工艺流程分两步,首先:铝带放卷→清洗→化学转化处理→涂底层→烘烤→冷却→涂氟碳涂料KRNAR 500或HYLAR 500→烘烤→冷却→卷取;然后在第二条生产线上进行粘合:放卷→上胶→贴合与粘结→冷却→粘贴保护膜→整形→剪切→包装。铝塑复合板具有如下特点:板面平整,颜色均匀,质量轻,强度与刚度适中,抗腐蚀与耐候性强,耐紫外线辐照,但普通铝塑板不具备防火性,如遇火灾,PE、PVC中间夹层均会燃烧,释放有毒气体。铝塑复合板不能用作高层建筑幕墙,因为不易更换,且夹层是电的不良导体,不防雷击,铝层被击破而被雷打,但仍有着广泛的用途,例如低层旧房改造、店面装修、室内装饰、室内包柱、室内隔断、家具、车辆内装修等,以及低层幕墙的不透光部分(可以减少隐框玻璃大面积的镜面效果),在室内装修中可以代替马赛克和瓷砖等。在室内装修中,除用铝塑复合板外还可用仅涂聚碳酸酯(PC,polycarbonate)漆、AC(丙烯腈,Acryloni-trile)雅克丽漆、氟碳漆的铝板作为天花板,颜色多样,坚固耐用。铝天花板属于高级装饰材料,具有防火、防潮、吸声、隔热等功能,特别适合于潮湿、油污严重、工业气氛的环境,清洁方便,易维护,可广泛应用于楼、堂、馆、所、商场、车站、候机厅,以及高档次的民居、别墅等。4.2铝塑复合管中国的铝塑复合管企业起步于上世纪中期,广东日丰管材有限公司率先进入此领域并很快形成一定规模。建设部要求1997年以后新建住宅限制使用镀锌管并推荐使用铝塑复合管等新型管材,因此铝塑复合管市场一下子活跃起来,成为一个新的投资热点,于2000年初期达到建设浪潮顶峰,至2000年底,中国有装备制造厂约24家,铝塑管生产厂约345家,生产线近570条,30多家配套管件生产厂。经过以后几年的市场竞争和几轮整合结构调整之后,一些小的企业已退出市场,新的竞争者进入的机会很小,中国铝塑复合管产业已进入平稳发展阶段,保持着稳定的发展态势。制造铝塑复合管用的是厚箔,2008年铝箔的用量约28 kt。2009年铝塑复合管的市场占有率可达75%以上,在到2015年为止的这段时间内,市场占有率的年平均增长率预计可达到1·5个百分点。从2005年起,城乡建设部已将铝塑复合管和交联铝塑复合管列为建筑给水塑料管中的优选产品,同时交联铝塑复合管也列为建筑供暖铝塑管的优选产品。5蜂窝板、装饰板与箔材实际上蜂窝板[5]、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。5.1蜂窝板铝合金蜂窝建筑板由三层组成:表层为厚1·0mm~1·2 mm的1×××系合金、3×××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残余变形量最小。5·1·1生产工艺采用5052合金厚1 mm面板、厚0·8 mm底板;铝箔蜂窝:边长4 mm~6 mm、厚0·04 mm~0·06 mm、高10 mm,高度允许偏差0·1 mm~0·2 mm;E54型环氧树脂,593型固化剂,KYNAR-500涂料。生产工艺流程:面板折边→面板表面处理→面板涂漆→面、底板涂胶→蜂窝填充→热压固化→卸压→裁边→冲挂耳→包装。5·1·2性能铝合金蜂窝板的面板漆膜应满足盐雾试验、耐水试验、耐化学物(20%H2SO4、20%HCl、20%NaOH)试验、附着力试验、耐倏(Shu)性试验(500 h人工老化)的各项指标。铝合金蜂窝板的最低物理力学性能见表15,铝合金蜂窝板、铝塑复合板及单板的抗风压性能见表16。板的宽度930 mm,高度1 375 mm。铝合金板为5052合金。蜂窝板规格:底板0·8 mm,面板1·0 mm,铝箔蜂窝板高10 mm。铝塑复合板规格:底、面板各厚0·5 mm,中间为3·0 mm的聚乙烯板。铝合金单板:厚3 mm,背面焊有加强盘。表15铝合金蜂窝板的物理及力学性能项目数值检测方法单位面积质量/(kg·m-2)7·0平压强度/(N·mm-2)0·55 BG 1453平拉强度/(N·mm-2)0·83 BG 1452弯曲强度/(N·mm-2)25·4 BG 1456抗冻性(-15℃~20℃)15次循环无变化表16铝合金装饰板的抗风压性能板的种类试验风压/(N·m-2)最大残余变形量/μm铝合金蜂窝板8 000 22·35铝塑复合板8 000 43·18铝合金单板8 000 36·83由表16中的数据可见,蜂窝板的残余变形量明显小于其他两种板材的。蜂窝板的价格(元/m2)高于铝塑复合板的而低于铝合金单板的,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的相当。铝合金蜂窝板的性价比比其他两种板的都高,有取代铝塑板的趋势。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。5·2铝箔建筑工业用的铝箔有:彩涂铝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与强国,关于它们的消费量、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200 kt,净出口约16 kt,国内表观消费量约184 kt。中国建设了一些世界级彩涂装饰箔生产企业,其中生产线在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120 kt/a以上。装饰铝箔厚度一般为0·03 mm~0·08 mm,为了降低成本在向厚度更薄一些的方向发展,成品宽度有1 040 mm、1 240 mm,合金主要为1145、1100、8011等。铝塑复合箔是一种装饰材料,以美观、耐用为基础,对铝箔的表面品质、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,板形好、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,甚至有些地方粘合不上。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。装饰箔的抗拉强度Rm应大于190 N/mm2,中铝公司西北铝加工有限公司是中国装饰箔的主要生产企业之一,也是最早生产装饰箔的企业之一,该厂生产的装饰箔的力学性能见表17[6]。表17西北铝加工公司生产的装饰箔的力学性能合金抗拉强度Rm/(N·mm-2)伸长率A/%1145 190~200 2·8~3·28011-1 200~213 2·7~3·38011-2 210~225 3·0~3·21100 197~230 1·3~2·3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。可用1×××系合金、30035、052合金箔制造帘片,材料应是硬状态的,并经过表面处理。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60 kt,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。6成为建筑铝材强国仍需努力中国已成为世界建筑铝材(挤压材、平轧材、复合材等)的生产、消费与出口大国,并已跨过进入强国行列的门槛,但要实现真正的强国梦想仍需努力,还有一段相当长的路要走,大约还需10年,因为中国基础差、起步晚,需要做的事情太多。主要差距有:自主创新与开发力量有待加强,研发经费需要有较多增加;有必要组建全国性的铝材挤压研发中心;节能减排工作需常抓不懈,向70%左右的锭坯由原铝厂与以废料为主的熔铸企业提供的目标前进,行业的总体能源效率在2015年达到那时的中等发达国家的先进水平;大力加强模具设计、制造方面的工作,开发新的工模具材料;加强节能、防爆、防火幕墙的研发;开发新的复合建筑铝板带(采用诺威力法生产复合锭);可在确实具备条件的地区建设自动挤压生产线;等等。7结束语经过近30年的高速持续发展,中国建筑铝材行业取得了前所未有的辉煌成就,从2008年起进入持续平稳发展期,数量型高速增长期已结束。平稳发展期是一个更为艰难的时期,需要做更多的工作,投入更多的精力。在这个阶段建筑铝材的增长速度会明显慢一些,但仍会保持两位数字的增长率。据各级质检部门的监测,2008年市场上销售的建筑铝材约有15%不合格,即为假冒伪劣产品,保证件件产品合格是今后需要做的工作。制造不合格产品是在浪费资源、浪费能源,亟待改进与杜绝。改革开放30年:中国跻身世界建筑铝材大强国@王健$辽宁石油化工大学机械工程学院!辽宁抚顺113001 @张国君$东北轻合金有限责任公司!黑龙江哈尔滨150060 @王祝堂$中国有色金属加工工业协会!北京100814在改革开放30年内,仅经过25年中国就成为世界建筑铝材大国与强国,当然大国是毫无疑义的,但还不是一个真正意义上的强国,因为自主创新的研发力量还不强,基础理论研究还相当薄弱,在模具材料、设计与制造方面要赶上美、德、日等国方面还有一段较长的路要走,所以只能说已跨过挤压铝材强国的门槛。建筑铝型材;;挤压;;幕墙;;结构;;复合板[1]王祝堂.中国现代铝加工业40年(1)[J].中国轻金属信息,1997,(1):7-16. [2]黄圻.中国建筑幕墙应用技术25年[J].Lw铝业加工新技术通讯,2008,(2):39-40. [3]王春毅,张东.西南铝铝板幕墙与国际金属幕墙的发展趋势[J].中国铝业,2000,(4):11-13. [4]尚福山,吴南明,王祝堂,等.中国建筑铝型材挤压工业[J].轻合金加工技术,2004,32(6):1-5. [5]方继敏,张卫军.铝合金蜂巢板的研制与应用[J].中国铝业,2000(4):41-43. [6]段瑞芬.装饰用铝箔的质量控制[J].轻合金加工技术,2004,32(9):22-25.

C;B;J;

2009-10-19

B023_2;J150_364;

王健;

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2009-09-20

铝型材生产;铝门窗;复合板;建筑铝型材;幕墙工程;铝业有限公司;建筑幕墙;铝板带;净出口量;挤压机;

铝材:4665,建筑铝型材:4350,挤压:3590,挤压机:3283,幕墙:3210,复合板:2831,铝门窗:1831,铝塑复合板:1678,铝业有限公司:1415,模具材料:1341,

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CNKI:SUN:QHJJ.0.2009-09-002

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P01;P0204;

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J150;B022;

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中文;

200909

评论与综述

11009507;23416245;15616193;

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128021116

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工业铝型材:8*38.3993;中国:130.45*242.382;中华人民共和国:130.45*242.382;铝幕墙:23.4*96.6763;幕墙:64*305.731;复合板:24*114.649;建筑铝型材:30.8*175.022;悬挂墙:64*305.731;铝材:38.2*132.206;改革开放:3*9.98664;方针:3*4.99332;篇长:24892

工业铝型材;铝幕墙;复合板;建筑铝型材;改革开放;

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190.025

辽宁石油化工大学

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0262318

改革开放;

工业铝型材;铝幕墙;复合板;建筑铝型材;

辽宁石油化工大学机械工程学院_王健;; 东北轻合金有限责任公司_张国君;; 中国有色金属加工工业协会_王祝堂;;