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SMM金属产业链干货集

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SMM金属产业链干货集

【有色长文】工艺演变、进口依赖、集中度加剧......一篇最全面的铜杆科普长文

来源:SMM

前言:铜杆线行业占据了铜加工材行业的半壁江山,其产能过剩在铜加工行业中已经最为严重,但源于铜杆线在铜加工材中技术壁垒低、生产周期短、投入相对低,产值高等特点,铜杆线行业近几年的新扩建项目依然保持高速增长。

铜杆占铜材消费的半壁江山

铜杆的分类

铜杆因生产工艺不同分为:无氧铜杆、低氧铜杆。

无氧铜杆

1.1定义:采用上引法生产,氧含量≯0.02%,杂质总含量≯0.05%,铜含量>99.95%。

1.2工艺流程:电解铜→熔化炉→过度仓→保温炉→连铸机→收线机→成品(Φ8mm铸杆),或17mm铸杆经轧机冷轧至Φ8mm铜杆。

1.3牌号: TU1铜杆(铜>99.99%,氧≯0.001%)和TU2铜杆(铜>99.95%,氧≯0.002%),一般的无氧铜杆都是采用1#电解铜生产的,所以牌号为TU2。

无氧铜杆又分为软和硬两种状态,软态代号为R,硬态代号为Y。软态是直接从上引机组生产的铸杆或经过退火的铜杆,牌号为TU2R;硬态为是上引机组生产的铜杆,经过进一步机械加工的铜杆,牌号为TU2Y。

低氧铜杆

2.1定义:采用连铸连轧工艺生产。含氧量一般在200(175)-400(450)ppm,一般拉制直径大于1mm的铜线时,低氧杆优势明显。

2.2工艺流程:电解铜→竖炉→保温炉→浇铸机→连铸机→清洗→收杆机→成品(Φ8mm)

2.3牌号

T1:用高纯电解铜生产(铜>99.9975%)

T2:用1#电解铜生产(铜>99.95%)

T3:用2#电解铜生产(铜>99.90%)

因高纯电解铜和2#电解铜市场上很少,一般都用1#电解铜为原料,所以一般低氧铜杆牌号为T2R。

我国铜杆生产工艺发展历史

八十年代中期之前,中国铜杆生产工艺和技术的发展基本和国外一样,都是从钢铁技术工艺移植过来的,先铸成船形锭,然后用加热炉对船形锭进行加热,再采用横列式轧机进行蛇形热轧,生产成黑杆;八十年代中期,由芬兰Outokumpu公司研制开发的无氧铜线杆生产工艺成为近几十年来我国主要的铜杆生产工艺之一。

1993年,台湾华新丽华公司将其位于台湾的美国南线SCR生产设备搬迁至中国江苏南京,由于台湾当时的铜杆产能已经出现大幅过剩,而相对大陆地区的黑杆工艺,美国SCR具有技术的优势,正可以填补大陆的缺口。但当时的中国对高端铜杆需求量很小,面对国内大量低价黑杆的竞争,该生产线的经营也很艰难。九十年代末期,广东地区的台一江铜有限公司和江苏的常州金源铜业有限公司分别引进了美国南线SCR连铸连轧生产线和德国连铸连轧生产线,拉开了我国大批引进国外连铸连轧生产线的序幕。

1998~2007年,由于国内废杂铜和电解铜之间价格存在较大差距,最高时,每吨价差超过3000元,甚至更高,同时国内废杂铜市场库存富余;另一方面,国产连铸连轧生产线,按相同小时生产能力计算的生产线,只有国外设备价格的10%~20%,因此1998~2007年,国内出现了大量采用国产连铸连轧生产工艺的企业,掀起利用废杂铜直接生产铜杆的高潮。同时,从2001年起,从国外引进的美国南线SCR和德国Contirod连铸连轧生产工艺已经成为国内最主要的工艺。另一方面,国外引进技术对国产上引法和连铸连轧法出现大量替代,中国铜杆的技术工艺中大约近70%的有效产能属于引进的连铸连轧生产线,其余的则主要是传统工艺包括上引法和国产连铸连轧法工艺。

铜杆生产工艺之连铸连轧法流程

铜杆生产工艺之连铸连轧法流程:电解铜→加料机→竖炉→上流槽→保温炉→下流槽→浇堡→铸造机→夹送辊→剪切机→坯锭预处理设备→轧机→清洗冷却管道→涂蜡→成圈机→包装机→成品运输。

铜杆连铸连轧机生产线

铜杆生产工艺之连铸连轧生产线:当前世界各国采用的铜杆连续生产线新工艺主要有:意大利的Properzi系统(缩称CCR系统),美国的SouthWire系统(缩称SCR系统)、联邦德国的Krupp/Hazelett系统(缩称Contirod系统)、以及将法国的SECIM系统。这些系统在原理上基本相同,工艺上也大同小异,其差异主要是在铸机和轧机的形式和结构上。

1、CCR系统:CCR系统沿用铝连铸连轧的双轮铸机和三角轧机形式连铸连轧铜杆。最初铜铸锭截面1300mm2,现在最大可达2300mm2,理论能力18t/h,轧制孔型系“三角——圆”系统。当锭子截面太大时,原轧机前面加两平一立辊机架,采用箱式孔型开坯,箱孔型道次减缩率在40%左右。

2、SCR系统:SCR系统是在CCR的基础上改进而成的如图1,铸机由双轮改为五轮(一大四小),轧机则改为平一立辊式连轧机,孔型改为箱—椭—圆系统。头上两道箱式孔型同样起开坯作用。SCR五轮铸机可铸铜锭截面6845mm2,理论能力2518t/h。

3、Contirod系统:Contirod系统工艺和生产规模基本上和SCR一样,只是铸机改用了“无轮双钢带式”即Hazelett式。

4、法国SECIM系统:采用四轮式连铸机,(一大三小),最大铸锭截面4050mm2,11机架,孔型前三道为箱—扁—圆系统。生产铜杆φ7~16mm,重量达到5t,生产能力30 t/h。

上引法    

上引法:一种生产无氧铜杆新工艺,由机械工业部上海电缆研究所在国内首先开发研制,具有工艺技术先进,产品质量好,单位能耗低,生产品种及规格灵活多样,适应性强,没有三废污染,投资少等特点,是铜导体及铜材加工的理想工艺。

目前生产宽度为450~630mm的高纯无氧铜带主要是采用立式全连续铸造+热轧+冷轧,即传统的三段式加工方法。其优点是经过热轧工序,金属的塑性变形在完全再结晶条件下进行,使铜带坯的组织致密性能改善;其缺点是设备投资大、生产流程长、热轧带坯需要铣面,降低成品率、生产能耗高。其他加工工艺如水平连铸+冷轧的工艺流程短、设备投资小,缺点是铸坯需要进行铣面加工,且氧含量较高,不 稳定,很难达到的标准要求。

而上引连铸铜杆+连续挤压+冷轧和上引连铸窄幅带坯+冷轧的工艺,虽然生产流程短、产品纯度高、氧含量低,但其带坯宽度在320mm以下,无法满足市场对带材宽度的需求,且成品率较低。

经过多年的上引宽幅无氧铜带坯工艺试验,在稳定控制铜液温度及氧含量的基础上,解决了石墨模具在高温下容易变形及损坏的问题,实现了上引宽幅铜带坯的批量生产,同时为了提高产量、保证带坯质量,采用三炉一体的炉体结构,配置两套由PLC控制、伺服电机驱动、双头双牵引、变频有芯收卷的牵引机进行四头上引连铸。

上引法铜杆连铸机

铜杆的着色工艺流程

1、处理工艺:除油除锈除氧化皮——水洗——酸洗抛光——水洗——中和——水洗——着色处理——水洗——干燥及其它后处理。

2、酸洗抛光推荐使用铜材酸洗抛光液进行处理。目的是使黄铜表面具有光泽。

3、本品为工作液,将工件浸泡于本品中,2分钟左右黄铜表面即变成黑青色,根据实验结果。浸泡时间为20-25分钟时,表面变色质量最好,可获得较好的防锈性能。工件可重复浸泡,增加变色层厚度,可获得满意效果。

4、如想达到古铜色,经上述步骤处理后,可用砂纸摩擦,方可达到理想的效果。

铜杆进口产能逐年扩大进口设备以美德为主

回顾历史来看,近几年铜杆线厂投产项目绝大部分是引进国外大型进口设备。据SMM近期调研统计,2017年电解铜铜杆产能达到了1285万吨,其中进口线产能955万吨,国产线产能330万吨。总的来看2012-2017年产能增长了620万吨,年均复合增长率为14%。

数据来源:SMM

目前市场上的生产线分为进口和国产两大类,其中进口线多为美国SCR和德国西马克。大中型企业基本采用进口连铸连轧设备,生产效率高,产品质量稳定有一定的规模优势,整体开工率较高,2016年开工率保持在73%左右。小型铜杆企业基本都采用国产上引法,由于生产效率低,抵御风险能力弱,所以小型企业关停较多,2016年开工率仅为31.7%,可见其目前的艰难处境。此外由于大型企业急于占领市场,进口设备产能占比逐年攀高,自2012年的51.8%上升到了2017年的74%,且预计未来将会继续升高。

近十年美国Southwire公司 SCR连铸连轧设备引进的新技术

在中国,绝大多数的韧炼铜杆(低氧铜)是使用美国SCR或德国Contirod等进口的连铸连轧设备生产。 绝大多数的无氧铜杆则是使用国产上引法(Up Casting)连铸设备或进口浸涂法(Dip Forming) 连铸连轧设备生产。

铜杆产业集中度加剧迈向百万吨规模企业

铜杆行业的产业集中度较高,产能排名前20名的企业产能占比为53%,产业布局也较为集中,其中华东地区产能占比达到了70.9%。

铜杆线分规模开工率 数据来源:SMM

2017年铜杆产能分布

数据来源:华新丽华

对中国铜杆行业发展的建议

相对于其他投资项目来说,铜杆项目投资少、产值大。首先,铜线杆生产设备的价格较低,比如同样生产十万吨的铜材,如果生产铜板带的话设备投资要20亿以上;而生产铜杆设备投资则不到1亿;其次,铜杆新建项目规模较大,单条生产线可以达到25万~40万吨,且铜线杆项目生产线自动化程度高。因此,地方政府热衷于鼓励投资铜杆项目,造成了项目的无序建设,产能严重过剩,企业经营困难。因此,政府应引导理性投资,企业经营应以盈利为最终目的。

项目融资增加了企业的经营风险。通过建设铜杆项目,再通过各种形式进行项目融资,可以获得短期的低息贷款,缓解企业的现金流,很多企业热衷于进行项目融资。但是,近年有很多项目融资在获得资金后,会进行资本运作,如投资股市、房地产、民间借贷等,但是此举也增加了企业的运营风险,甚至部分企业进行互保融资,2014年就有部分企业通过互保融资,最后导致相关企业均受牵连,部分企业出现破产现象。因此,铜杆生产企业融资后应用于企业的稳定经营,杜绝进行投机性投资。

铜杆企业应控制贸易商订单比重。贸易商在铜杆行业中曾经发挥了积极的作用,贸易商具备很多优势,例如对市场变化非常敏锐,能够有效利用现货与期货市场规避风险。所以,生产企业在和贸易商进行合作时,通常都能获得较高的加工费,所以生产企业对这种经营模式的依赖度有所提高。但是任何事情都过犹不及,如果贸易商在企业的产品销售中比重过大,那么企业的销售风险也会增加,一旦贸易商资金出现问题,企业的风险是很大的。因此,生产企业应控制贸易商在产品销售中的比重,比重的大小主要看企业安全运营资金的要求。

重视企业经营风险控制。铜杆企业经营风险主要是指资金风险,因为该行业属于资金密集型行业,对现金流要求很高,所以下游客户能否及时回款对企业的经营很重要,本身该行业加工费很低,企业盈利水平差,如果一个企业一年出现一次坏账,那对企业全年的经营状况将是毁灭性的打击,因此,铜杆企业应成立相关行业组织,建立信息交流平台,共享下游客户的信用资源,最大限度地保证资金运营安全。

铜杆产品是电线电缆行业的原料,主要用于电能的传输,因此,传输安全性越来越受到人们的重视,由于目前中国铜杆行业所采用的生产技术工艺多样,产品质量参差不齐,质量较差的铜杆在应用中存在安全隐患,为此,中国有色金属工业标准计量质量研究所目前正在制定电工用铜线坯的产品标准和强制性能耗标准,以规范国内铜杆行业,提高行业准入门槛和产品质量,加快行业洗牌。

另外,中国铜杆行业结构调整是难点,也是重点。应该至少从以下几个方面入手:第一,企业在做大做强或者延伸产业链的同时,可以优先考虑通过兼并现有铜线杆项目,谨慎决策新建项目,因为面对国内产能过剩的局面,过度投资是对资源的浪费;第二,做好和完善中小规模铜杆企业以及产品单一型企业的转型和退出机制;第三,加强科技创新和多样化发展,例如可以利用现有铜杆生产线生产铜扁带或者合金铜杆等其他产品。

中国铜杆行业经过近十年的快速发展,无论从区域分布,还是前10家企业所占比重来看,都有了大幅的提升,从区域分布来看,长三角地区铜杆产能占全国的比重达到了60%以上,前10家企业产能占全国的比重接近40%,前三家企业产能比重达到18.5%,尽管如此,中国铜杆行业在全球范围内没有话语权,国内铜杆企业在国内市场也缺乏话语权,企业之间信息不对称,加工费水平参差不齐,市场比较混乱,不利于行业的健康发展。

中国铜杆正处在行业洗牌和结构调整的关键时期,对于企业自身来说,应注意和加强以下几个方面:第一,提高技术研发能力,延伸下游产业;第二,建立健全内部风险控制体系;第三,培育品牌效应,提高客户群对产品的信任度;第四,重视营销战略和建立多元化销售渠道。

中国铜杆新扩建产能表(单位:万吨/年)

 

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