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高端工业铝材需谋求新发展

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    高端工业铝材在列车高速行驶的过程中扮演了重要的角色,而在“7·23”动车事故之后,产能本已过剩的高铁及轨道交通用铝材的需求迅速降温。

  随着中国高铁时代的来临,时速公里以上的高速铁路越来越普及,极大地方便了人们的出行。

  据了解,一般认为列车运行的最高速度在每小时200公里以上的铁路,就可以叫做高速铁路。我国自2007年以来开通的动车组时速在200—250公里之间,城际高速列车甚至达到了300—公里的时速。那么,高铁列车高速行驶的秘密在哪里呢?普通列车和高铁列车之间有什么区别?恐怕很少人知道,高端工业铝材在列车高速行驶的过程中扮演了重要的角色,是高铁时代的一个幕后英雄。

  工业铝材:高铁车厢的最佳搭档

  列车的高速行驶是一项系统工程,其中包含很多的技术条件和方法,而铁道列车的轻量化是实现列车高速重载的一个重要途径,即在其他条件相同的情况下,列车重量越轻速度就越快。铝型材无疑是轻量化最好的材料,早在20世纪50年代,世界上较发达的一些国家就开始采用铝型材来制造铁路车辆,包括美国、加拿大、日本、俄罗斯、德国和法国等国。

  从材料的特性来分析,比较一下铝合金和钢材的密度和强度,我们就知道铝合金实在是高铁车厢的最佳搭档。铝合金的密度大概是钢材密度的三分之一,所以体积相同的话铝合金的重量是钢材重量的三分之一。

  以高铁为例,据中国有色金属工业协会铝业分会副主任郎大展介绍,由于材料的特性与焊接方式的现代化,时速公里以上的高速列车必须使用铝合金材质,350公里以上的列车车厢除底盘外全部使用铝型材。一个高铁车厢使用的铝合金大概有10吨左右,这样整个车厢的重量要比全部使用钢材减少一半以上。高铁车厢大量使用铝合金材质,能有效地减少列车的重量,产生更大的牵引力,从而提高速度,并且能节能减排,实现一举多得。

  在强度方面,纯铝的强度很低,但是添加一定元素形成的合金具有较高的强度,其“比强度”(强度与比重的比值)胜过很多合金钢,成为理想的结构材料。高强度的铝合金抗拉强度大于480兆帕,完全能符合高铁列车车厢的强度标准。同时铝合金的塑性好,可加工成各种型材,具有优良的导电性、导热性和抗蚀性,工业上广泛使用。

  铝合金有多种类别,其中用于高铁车厢的多是6000系列铝合金,其合金是镁和硅两种元素,是一种铝镁硅合金。

  由于工业铝型材具有质量轻、成型优、强度高、耐腐蚀、寿命长、可再生、少污染、维护费低等多种优点,在众多材料中脱颖而出,已经成为了高铁的最爱。铝合金材料在车厢上的大规模使用使得高铁列车大大减轻了重量,为列车的高速行驶做出了重要贡献。

  高铁时代高端工业铝材需求猛增

  由于中国近几年大规模发展高速铁路,对高铁车厢铝材的需求非常大。然而轨道交通车体铝型材的生产对技术要求相当高,虽然此项技术的应用在国际上已有三十多年的历史,但工艺复杂、生产过程控制难度大,世界上只有四、五个国家能够生产。四、五年前,我国轨道交通车体铝型材几乎全部依赖进口,每吨进口车体铝型材价格最高达到13万多元,几乎是铝锭价格的10倍。

  经过中国企业的努力,目前我国在高铁及轨道交通用铝材方面已基本实现国产化,摆脱了对进口的依赖。现在国内多家铝加工企业已实现技术上的生产能力,如山东丛林铝业、吉林麦达斯铝业、辽宁忠旺集团,山东南山铝业、利源铝业及湖南晟通铝业等都有高铁及轨道交通用铝材的生产线,年生产高铁及轨道交通用铝材接近5万吨。

  近些年中国铁路不断提速,时速超过200公里的高铁越来越普及,铁道部建设高铁的雄心勃勃的计划让高端工业铝材的需求猛增,刺激着各个铝业企业前赴后继地上马高铁铝合金车厢制造项目。同时由于地铁和城市轻轨的车厢也大规模使用铝材,快速发展的城市轨道交通业也使得铝合金的需求越来越大。

  到2010年10月底,中国已投入营运的高速铁路网络总长7431公里,长度居全球之首,且于2012年之前将再增加至公里,这包括新建的高速连线以及时速200-250公里的列车进行升级的现有轨道。

  到2020年,我国规划将建成“四纵四横”的城际快速客运系统,客运专线万公里以上。同时中国城轨交通里程预计在2015年将达到2100公里,2020年有望达到3000-3500公里。

  轨道交通车辆的车体主要有铝合金车和不锈钢车两种。中国高速动车组分为CRH1、CRH2、CRH3、CRH5四种类型,除CRH1型车体采用的是不锈钢材外,其余三种动车组车体均为铝合金材,所以我国目前在高速铁路上行驶的车辆基本都是铝合金车。

  2009年我国高速铁路列车车厢生产总数为1192节;预计2012年车厢生产总数将增至2400节;2009年地铁车厢生产总数为2628节,其中铝制车厢共1799节;预计在2012年车厢生产总数为2800节,其中铝制车厢总数共2000节。

  生产设备多为外国制造

  巨大的潜在需求刺激着铝型材加工制造企业,不管是大型国企还是民营企业,纷纷上马高端工业铝材的生产线,企图在高铁及轨道交通的这一轮发展大潮中分一杯羹。

  然而有一个值得注意的现象就是虽然高铁及轨道车辆用铝材基本实现国产,但是这些生产厂家的生产设备基本上还是国外品牌。工业铝型材的生产设备主要包括挤压线和辅助线,目前挤压机主要有德国的西马克和日本的宇部,辅助线主要有意大利的考迈托和美国的格兰克。虽然国产的生产设备也不是没有,如2006年山东丛林铝业上马的挤压线就是由西安重型机械研究所研制的,但是现在丛林的辅助线主要用的是考迈托的设备。

  总的来说,国外的生产线技术更为成熟、稳定,价格也更贵,大型国企主要使用国外的生产线,尤其是5000吨以上的大型线、自动线国内基本做不了。虽然国产的生产线基本能达到要求,价格也更便宜,但是维护比较麻烦,使用寿命也不如国外的,民营企业由于资金不足,多使用国产品牌的生产设备。整体而言,主流的工业铝材生产线还是国外的品牌。这样才能保证生产出来的铝合金材料具有更可靠的质量。所以,中国的工业铝型材要真正实现国产化,在生产设备上还需要加强技术突破,完成生产线的国产化。

  产能过剩问题雪上加霜

  2011年7月23日温州动车追尾事故的发生暴露出了中国高铁事业快速发展背后隐藏的一些问题。人们意识到安全比速度更为重要,8月11日铁道部宣布将调整列车开行方案,适当降低新建高铁运营初期的速度,京津城际、沪杭高铁时速由350公里调整到300公里;合武、长吉、秦沈高铁等时速由250公里调整到200公里;客货混跑的既有线路动车组列车时速由200公里调整到公里。同时中国北车集团决定召回54列型动车组进行整改。

  一系列动作下来,飞速发展的中国高铁将受到明显的影响,高速列车的需求将下降,高铁及轨道交通用铝材的需求肯定也要下降。这对于纷纷上马准备生产高铁车厢用铝型材的企业来说绝不是好消息,一些花了大价钱上工业铝材生产线的民营企业尤其惨。

  实际上据业内人士分析,就算没有动车事故的影响,中国高铁及轨交用铝型材的产能也是过剩的,国内企业一股风地瞄准高铁市场是不理性的。中国工程院院士、北京工业大学教授、金属材料及其加工专家左铁镛认为,包括动车和地铁在内,一年的车体用铝材10万吨就足够了,而目前全国在建轨道交通用铝材项目总生产能力约30万吨,已经远远超过当前市场需求量,高铁及轨道交通用铝材生产能力过剩已成定局。

  要想平衡产能,必须不断提高国产铝加工材的质量,丰富其品种类型,提高其应用价值,扩展铝型材的使用范围。据有色金属工业协会铝业分会郎主任介绍,工业铝材在载重汽车、小汽车、运煤车厢、国产大飞机和过街天桥上都具有广泛的用途,如果配套设施和技术完善,工业铝材的产能不可能过剩。————文章来源于网络,若有侵权请联系删除。


更新日期:2018-01-09



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