资讯中心
这里有最新鲜的政策动态、行业资讯,也与你分享我们的点滴进步
这里有最新鲜的政策动态、行业资讯,也与你分享我们的点滴进步
中国有色金属报 2024-02-02 10:54:17
随着铝压铸件的不断大型化,热处理可能造成这类大型、薄壁压铸件变形,整形难度以及报废率将大幅提升。因此,需要开发适用于大型、薄壁压铸件的免热处理铝合金材料,使材料无需进行热处理,在铸态条件下就能达到力学性能要求。免热处理压铸铝合金材料可以直接在铸态下使用,规避上述问题,还可以降低零件制造成本。近年来,免热处理压铸铝合金材料开发与应用逐渐成为研究热点,同时再生铝市场迎来了发展契机。
在车用铝压铸件应用中,64%用于发动机缸体、缸盖和各类壳体,16%用于铝合金车轮,13%用于散热系统,5%用于底盘及悬架系统,1%用于车身覆盖件。
01.铝压铸的原料主要是再生铝
铝压铸的原料主要是铝及其他合金元素。由于压铸铝合金对杂质允许含量比较宽,特别是铝合金中对力学性能影响比较敏感的铁含量,在压铸铝合金中允许含量较高,这既是压铸成型工艺要求的,也是压铸高压充填和迅速凝固方式决定的。因此,压铸所用的铝合金原料绝大部分来自再生铝。
使用再生铝可节省小金属添加费用。根据不同合金牌号,压铸铝合金当中需要添加一定量的镁、硅、锰等合金元素,而废铝本身含有上述合金元素。再生铝生产过程中对元素进行除杂、调配,即可产出符合国家标准的压铸铝合金牌号,省去了添加合金元素的费用。2021年以来,镁、工业硅价格大幅上涨,再生铝的经济性进一步凸显。
02.现有免热处理材料
美国铝业公司、德国莱茵菲尔德公司对免热处理铝材早有研究,并拥有成熟的合金牌号,特斯拉公司近年来也申请了一系列免热处理合金牌号,用于结构件生产。我国企业也在积极研发适用于大型薄壁压铸件的免热处理材料。
免热处理铝合金牌号众多。目前,免热处理铝合金可分为Al-Si系和Al-Mg系两大类,在此框架下,各个牌号进行合金成分和工艺路线调整。目前,成熟的免热处理材料往往拥有一个免热处理合金牌号体系,如美国铝业、莱茵菲尔德等。
通过梳理各个免热处理铝合金材料牌号成分可以发现,一些材料是在已有专利的基础上进行成分微调、生产工艺调整,企业都会尽快申请专利进行保护。整车厂为避免专利纠纷,会选择具有专利保护的合金牌号,专利是进行整车前期试验和认证的门槛。研发和认证壁垒,先发优势明显。虽然免热处理合金研发不存在高不可攀的技术门槛,但需要上游材料企业、压铸厂、模具厂、整车厂合作研发。研发壁垒不仅在于合金成分调整、工艺路线调整,关键是材料生产商与压铸厂、整车厂绑定合作,不断试错,生产出符合整车性能要求的材料。压铸厂试验初期,可能选择几款材料,但到验证后期,只锁定1~2款材料进行装车、碰撞试验,因此,先发优势明显。
03.免热材料将使用再生铝
再生铝碳排放远低于原生铝。铝产业高排放环节主要在电解过程,再生铝只需将废铝熔融除杂添加合金元素,因此碳排放远小于原铝。据欧洲铝业协会的数据,生产1吨再生铝能耗仅为原铝的5%,仅产生0.5吨二氧化碳排放。根据国内的数据,与生产等量的原铝相比,生产1吨再生铝相当于节约3.4吨标准煤,节水14立方米,减少固体废物排放20吨。
当前,免热处理铝合金使用的是原生铝。用于大型薄壁一体化压铸件的免热处理铝合金材料处于大规模推广初期,企业对该材料的认识还处于摸索阶段,因此,免热处理铝合金对各合金成分控制严格,需使用电解铝,精确添加各类合金元素制造。而一体化压铸所取代的原有小型压铸件,则大部分由再生铝制造。因此,一体化压铸件的碳排放远高于原有小压铸件。
免热处理铝合金终将使用再生铝作为原料。一体化压铸大量使用原生铝,将显著提高材料的碳排放量,是长期隐忧。只有通过进一步研究,探索使用再生铝生产免热处理材料,才能解决碳排放问题。另外,全球铝行业要实现碳中和目标,必须加强废铝循环使用,废铝在铝供应结构当中占比会进一步提高。再生铝企业具备废铝采购渠道及经验优势,且对再生铝的性能理解更加深刻,未来有望主导材料端。
04.再生铝领先企业具备多点布局优势
大型一体化压铸件不便于长距离运输,且运费昂贵,压铸机往往布局在整车周边。铝合金材料企业只有多点布局,才能更加靠近下游客户,实现多客户覆盖,同时节省材料的运输费用。而中小型再生铝企业往往只有单一厂区,无法做到覆盖更多客户。再生铝领先企业具备多点布局优势,能覆盖更多客户,节约运费。
铝液直供省去了客户二次重熔铝合金锭的熔炼工序,可以减少客户对熔炼设备和工人的投入,避免铝合金锭重熔造成的材料和能源损耗,并能有效防止由于铝合金锭重熔所造成的质量波动,为铸造工序提供更可靠的原料;同时,可以减少客户铝合金锭的采购库存及对客户流动资金的占用,是较为先进的铸造行业铝原料的供应方式。
05.再生铝行业竞争格局有所改善
2021年,国内再生铝产量为830万吨,同比增长12.16%,实现产品产值约1800亿元,同比增长38.5%。截至2021年底,国内再生铝建成产能1579.5万吨。全国再生铝企业约1000余家,行业集中度极低,大部分为规模较小的小型企业。据中国有色金属工业协会再生金属分会的数据,目前,行业单厂最大产能为38万吨/年,产能达到10万吨/年的企业仅30家。再生铝领先企业在免热处理材料研发、生产、销售环节均具备明显优势。未来可能由少数行业头部企业主导免热处理材料研发、生产和销售,具备先发优势,竞争格局明显改善,产品毛利润有望远高于当前水平。
2024年铝工业展浅谈下游产业对再生铝的需求状况
我国的再生铝主要用于生产汽车、摩托车、机械设备、通信电子和家电家具行业中的铝合金铸件和压铸件。
(一)汽车行业
铝合金在汽车零部件中的运用在上世纪就已经得到普及。1980年北美每辆轻型汽车的含铝量就达到54千克(轻型汽车一般是指重量低于3.5吨的乘用车和轻型商用车,占全球汽车产量的95%左右),汽车用铝普及较早的是车轮、气缸盖、气缸体、曲轴箱、进气管、带轮、变速箱、油泵等部件,这些部件一般是用铸造铝合金铸造而成。在节能减排的压力之下,近年来汽车轻量化快速发展,用铝量扩展到覆盖件、全铝车身等部件。
目前汽车用铝中,占比较大的主要是发动机和动力传送系统、车轮等铸造部件,铝合金铸造件主要用再生铝合金生产,再生铝在每辆车上的用量可以达到120千克以上。
我国是全球汽车产销第一大国, 除轻型汽车外,我国的中型、重型商用车的用铝量也有很大潜力。例如半挂车、厢式货车、冷藏车、邮政车、运油车、矿物砂石车等货车以及公共汽车,对其进行轻量化具有显著的经济效益,且其用铝材都是通用工业用材,不需要专门的铝合金和生产线。
2016年我国新能源汽车产量达51.7万辆,全铝车身的新能源汽车,可以通过减重增加续航能力,而且能够降低电池成本,从而减少汽车整体制造的成本,获得更好的经济效益,因此新能源汽车的单车用铝量大于传统汽车。
根据中国有色金属工业协会再生金属分会《2015年中国再生有色金属产业发展报告再生铝篇》,2015年我国汽车用再生铝总量达到260万吨。《中国制造2025》指出轻量化是汽车技术突破的重点,根据工信部规定,汽车的CO2排放标准将从2015年的155g/km降到2020年的112g/km,降幅达28%。国家对于国内乘用车企业燃料消耗标准也将从2015年的5.9L/100km下降到2020年的4.5L/100km,降幅高达24%。在汽车轻量化以及新能源汽车产量增加的背景下,铝合金在我国汽车行业的运用还有很大增长潜力。
(二)摩托车
摩托车工业是应用铝合金较多的行业,其中绝大部分为再生铝铸件,主要包括曲轴箱、气缸盖、气缸体、减震器、制动器、边盖、手柄、摩托车边罩连接体、摩托车手把罩等。
我国自1993年以来成为全球摩托车*大生产国。2016年我国摩托车产量为1682.08万量,其中出口813.46万辆。我国摩托车产量2011年以来持续下滑。由于受汽车、电动车的冲击,我国农村摩托车市场逐渐缩小,我国摩托车行业中短期仍将面临压力。
根据中国有色金属工业协会再生金属分会的《2015年中国再生有色金属产业发展报告(再生篇)》,2015年我国摩托车用再生铝总量达到40万吨。
(三)机械设备
再生铝在机械设备行业的应用广泛,典型应用是内燃机制造业、传动部件制造业、电机及各式机具的箱体、壳体、罩子和其他机械部件,*终产品有各类泵、压缩机,农业和园林机械如割草机等。
机械工业是国民经济重要组成部分,2016年机械工业规模以上企业实现主营业务收入24.55万亿元,占全国工业的比重达21%。2016年机械工业增加值同比增长9.6%,其中通用设备制造业增长5.9%,专用设备制造业增长6.7%,汽车制造业增长15.5%,电气机械及器材制造业增长8.5%,仪器仪表制造业增长9.4%,增速较2015年相比均有提升。
(四)通信及电子
再生铝合金在通信和电子领域的应用主要是各种铝合金结构件以及铝合金外观件。在通讯基站设备中,滤波器、双工器、散热器、功率放大器、通讯基站机架等设备采用铝合金压铸件和铸造件,在消费电子领域的应用主要是手机和笔记本电脑的全铝机壳、铝中框以及内部铝结构件。
我国的移动通信设备市场增长迅速,2016年,我国通信运营业移动通信投资2355亿元,同比增长15.04%,新增移动通信基站92.6万个,总数达559万个。其中4G基站新增86.1万个,总数达到263万个。据全球著名咨询公司InfoneticsResearch(美国通信市场研究公司)分析,基站设备占移动通信基础设备总投资额的40%,一个移动通信基站对铝合金压铸结构件的采购成本约占到其整体投资金额的16%。照此计算,则我国移动通信基站设备市场对压铸铝合金锭的需求约为17万吨。
近年来,伴随着移动网络的发展,消费电子行业尤其是智能移动设备获得了快速增长。铝合金在消费电子的运用有笔记本电脑、手机、平板电脑的内部结构件、中框、外壳和支架。在轻薄和时尚潮流带动下,消费电子金属外观件和内构件渗透率逐步上升,例如苹果系列的Mac、iPhone、iPad产品外壳均以铝合金为主,而诸如三星、华为、华硕等品牌的产品也越来越多地配置铝合金的外壳。手机金属外壳渗透率由2012年的10%上升至2016年的38%。随着行业发展,一些国内厂商已经掌握了采用压铸方法生产消费电子外观件的工艺,再生铝合金在消费电子领域的应用也将获得拓展。
家用电器工业是再生铝的重要消费行业,如洗衣机的洗涤筒支架、电饭锅的内锅、电熨斗的底板。家用电器分为大家电和小家电,大家电包括电冰箱、冰柜、空调器、洗衣机、微波炉等,小家电包括电风扇、吸尘器、食品加工机、电吹风、电熨斗、电饭锅(煲)、咖啡机、电水壶、电烤面包器等。从近年来我国家电行业的发展情况来看,伴随着人们生活水平和消费水平的提高,新修住宅的装修、旧住宅的改造以及家电的更新换代等都为家电产品带来了广阔的市场空间。
2024年铝工业展浅谈下游产业与再生铝企业的关系
再生铝合金生产企业的下游主要是生产各类铝合金铸造件(和压铸件)的企业,其应用领域主要是汽车和摩托车、各类机械和五金、通信、消费电子、家用电器等行业。下游行业尤其是汽车行业的增长对再生铝行业发展非常重要。
大部分再生铝合金企业与下游客户建立了稳定的供货关系,并实行以销定产。铝合金企业与下游客户间的供货关系一般比较稳定,这是因为,同一牌号铝合金锭,其成分及物理性能的细微差异也可能造成客户产品合格率或良品率的差别,相同牌号的铝合金材料,由于客户的铸造工艺不同,其产品的合格率或良品率也可能存在差异,这就要求上下游企业保持紧密的技术合作,尤其对于汽车等对铸件产品要求较严的领域,其替换供应商需要一定的时间和成本。
铝合金锭的运输成本较高,具有一定的供给半径限制。因此大部分再生铝企业会选择靠近下游客户的地方选址建厂。近年来,国内领先的再生铝企业在新厂布局时更加注重与下游零件铸造企业紧密合作,铝液直供的供料模式被逐渐采用,一方面就近配套降低成本,另一方面确立更加长期稳定的供应关系,形成利益共同体。