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1、江 西 理 工 大 学本 科 毕 业 设 计（论文）开 题 报 告材料科学与工程学院 金属材料专业 2010级（2014届）2班 学号29 学生吴倩题 目：年产3万吨铜合金板带材生产车间工艺设计专题题目（若无专题则不填）：本课题来源及研究现状：铜及铜合金板带材是重要的铜加工产品, 占世界铜加工材总量的 35% 左右。近 10年来, 世界经济蓬勃发展, 特别是以中国为代表的新兴发展中国家的国民经济高速发展, 带动了铜及铜合金板带材需求量及产量迅速攀升。 2004年中国铜板带材的产量和消费量都跃居世界首位, 但由于中国高精铜板带加工技术落后, 大量经济建设急需的高精铜及铜合金板带材还严重依赖进口,
2、 导致我国成为世界铜板带材最大的进口国。 2006年进口铜板带 2818 万吨, 主要是现代工业技术急需的高精铜及铜合金板带, 如高品质电连接器铜合金带材 (接插元件带材 )、集成电路引线框架带材、变压器带、汽车水箱带、高档压延柔性铜箔等。这说明中国铜板带材的品种、质量及生产技术明显落后于发达国家。预计 2016年我国铜板带缺口在 50万吨左右。因此, 有计划地建设现代化高精板带项目, 对缓解我国高精板带供求矛盾, 合理利用我国紧缺的铜资源, 提升我国铜板带生产技术水平具有重要意义。1.1 全球铜行业市场现状分析近10年来，世界铜的产量与消费量比较平稳，没有大的起伏。产量略有上升，但幅度不大，
3、消费增长也较缓慢。全球7月铜供应短缺15.1万吨；1-7月供应短缺9.3万吨，2012年同期为短缺55.2万吨。ICSG称，中国精炼铜表观需求量创纪录高位。数据显示，年初迄今的全球消费量增加1.6%，中国消费量增加2.3%，美国增加4.2%，欧洲增加1.5%。年初迄今的废铜供应攀升11%，智利精炼铜产量减少5.8%，中国产量增加15%。图表1-1 ICSG全球精炼铜供需平衡表200620072008200920102011201220132014全球消费169621821618057182151943819964205002126521903增速7.39%-0.87% 0.88%6.71%2.
4、71%2.68%3.73%3.00%全球供给173111810718434183511909919650201442109322196增速4.60%1.81%-0.45%4.08%2.88%2.51%4.71%5.23%剩余349-109377136-339-314-356-172293世界金属统计局(WBMS)称,今年1-9月全球铜市场供应过剩163,000吨，2012年为过剩240,000吨。WBMS公布的数据还显示，1-9月，全球铜消费量为1,559.3万吨，而上年同期的消费量为1,511.5万吨。其中，中国1-9月铜表观消费量增长37.7万吨至698.1万吨，占全球需求总量的44%。1
5、-9月，全球精炼铜产量增长6.2%至1,330万吨，中国增幅尤为显著。2013年9月，全球精炼铜产量为176.4万吨，消费量为188.2万吨。图表1-2 ICSG全球精炼铜月增长图我国是铜资源和铜产品短缺国家，虽然近年来我国铜产量有相当快速的增长，但同期铜的消费量增长更快，消费增长速度明显大于生产增长速度。国内一系列提振经济的政策对铜产品需求量的增大有明显的拉升作用，随着通信、电力等基础设施建设的推进以及汽车和信息技术产品的普及，今后中国对电线等各类铜产品的需求将大幅度增长。我国是全球最大的精炼铜生产国，随着全国铜生产企业冶炼能力的快速提高，全国精铜产量从2004年的217万吨增长至2012年
6、的582.35万吨。今年前三个季度，中国共生产精炼铜495.56万吨，同比增长12.89%。预计2013年精铜产量达到659.57万吨，同比增长13.26%，消费量达到967.36万吨，同比增长9.43%.我国今年的精铜生产亦创下历史新高，而伴随我国冶炼产能的扩张，预计未来我国精铜产量将持续增长。目前，我国自产铜精矿含铜量居世界第6位，粗铜和电解铜产量居世界第1位，铜加工材产量居第1位。作为世界第一大铜消费国，我国铜消费量占全球铜消费量的1/3，但我国铜工业产业结构发展不平衡，呈倒三角结构。受铜矿资源匮乏、矿石品位低的影响，我国铜资源自给率仅为20%左右，铜精矿大量依赖进口，原料供应已经成为制
7、约我国铜产业发展的瓶颈因素。我国精炼铜产量、消费量从2010年以来一直处于上升的态势，国内的铜产量尚不足以满足日益增加的铜消费量，大约三分之一的铜来自于进口，说明我国对铜的进口依赖还是比较大的。总体上，我国铜呈现出供过于求的局面，2010年超额供应65.6万吨，2011年超额供应53.4万吨，2012年超额供应106.5万吨。部分企业的减产和停产可能会刺激铜进口，但是中长期对铜价影响有限.图表1-5 中国精炼铜消费量将持续增长图表1-6 精炼铜进出口数据1.2 中国铜加工业发展分析铜是一种人类社会进步不可缺少的宝贵金属材料。它的资源有限与需求旺盛，迫使人们接受如下的现实：铜作为普通材料已成往事
8、，它将以稀缺材料登场，铜价的推高、铜工业精密化已不可逆转。我国铜资源严重短缺，国内资源供给率不足25%，我国精铜(电解铜)产量已居世界第一位，但生产电解铜用原料中铜精矿粉、再生铜等主要依靠进口，国产矿产铜只占四分之一，铜原料短缺已成为我国经济发展的严重制约因素，充分利用国外资源，节约铜的消费、做好铜的综合利用，推进技术创新等已迫在眉睫。精铜90%被加工成各种铜材，因此，精铜消费量最大的行业就是铜加工行业，如何节省铜的消耗、降低金属消耗指标、充分利用再生铜原料直接生产铜加工材等重要课题已成为中国铜加工业面临的挑战。 2013年，我国国民经济将保持稳定增长，结构调整和产业升级将是经济工作主线，也是
9、铜加工产业的重点，本行业与世界发达国家相比主要差距是大而不强，据不完全统计，全国共有铜加工材生产企业共1000家，产量大于10万吨的企业共8家，企业多分布于东南沿海和广东地区，主要铜材生产省份为浙江和江苏；中国铜加工材产地集中于经济发达的东南沿海地区，其中浙江省一直处全国第一位，中西部铜加工业相对落后。我国铜加工技术和装备先进与落后并存，传统经典的生产技术仍然占主导地位，其加工工艺仍然是：合金熔炼、半连续铸造-热加工-冷加工，因此工艺流程长，能耗高，成品率低，环保条件差，迫切需要技术和装备创新。我国铜加工技术与制备总的评价应该是：先进与落后并存，代表性铜加工企业如中铝洛铜集团等，技术与装备已进
10、入国际先进行列；而广大的中小企业，其技术与装备还停留在上个世纪60年代水平，由此形成了我国铜加工工业大而不强、大而不精的现状，造成了国民经济所需高、精、尖产品主要依靠国外进口解决的被动局面。铜材品种质量水平发展不平衡，在众多铜加工材品种中，空调内螺纹管质量已处世界领先水平，这是中国铜加工行业的骄傲，但其它板带、管棒、型、线等品种质量水平都处于中等水平；产品质量波动、产品精度不高、表面光洁度低、性能一致性和稳定性差；如用于电线电缆生产的铜线杆中铜含量在98.099.90%之间波动，铜含量低将导致电阻增加，导致导体发热，致使电力输送中浪费能源，影响电器安全，缩短使用寿命。大宗产品生产能力过剩，高端
11、产品生产能力不足，部分产品尚需国外进口，如集成电路引线框架用铜合金带，国外正在产业化生产和应用的第二代材料铜-镍-硅合金，而我国目前只能生产第一代引线框架材(铜-铁-磷系合金)；国外发达国家正在迅速发展的可提高散热率3倍以上的外翅片铜管，广泛用于加热装备、化工、舰船、电力等部门，而我国这类管材的开发则刚开始。质量管理水平不高，先进的管理办法并未认真落实。技木经济指是铜加工整体水平的综合反映，中国铜加工技术经济指标中成品率、金属消耗、电耗落后于国外发达国家，这表明我国铜加工还没有完全摆脱高能耗和高资源消耗的被动局面。铜加工主要能耗工序有合金熔炼与铸锭、热加工、冷加工各工序所占比例为40%、30%
12、、30%；金属消耗所占比例分别为45%、45%、10%；铜加工排放物主要：炉渣、烟尘、金属氧化物、工业废水等主要来自熔炼和热加工，约占铜加工全过程的98%，热加工约占全部排放物的20%,节能减排是国家长久方针大计，铜加工产业也是耗能和排污重点，节能减排的潜力很大。中国铜加工工业虽然面临着诸多困难，但中国这个世界上最大的铜加工材和生产装备市场的快速发展是没有那一个国家能够相比,那些发达国家离开中国的市场,它们铜材及生产装备生产企业将会陷入困境。因此，中国开发内需市场是重要的战略布署。目前，中国铜材的主要的应用市场是：1.节能与新能源汽车产业化(汽车接插件、变速齿轮、耐压耐蚀管路)。2.现代电子、
13、自动控制、发电、电力拖动、电联接、电力输送网络、电器五金等。3.我国有辽阔的海洋，海洋工程、舰船用铜材市场十广阔(海水淡海化、特种海洋资源开发装备、海水淡化和综合利用成套装备，海上及风力发电装备，潮汐能发电装置等)。4.高速交通用铜材,我国是高速铁路最发达国家,铁路接触网用双沟线是其关键材料。5.轻工和家电是传统的主导的铜材固有市场,我们应该向深度广度开发。6.城镇化是奔向小康的重要步骤,对普通铜材有巨大需求。大力开发国际市场,要对中国铜加工业的实力充满信心,扬长避短。中国的铜线杆、精密铜管和性价比优良的加工装备等在国际市场上都很有竞争力。要充分利用我国铜加工高速发展所赢得的空间和时间,适当调
14、整发展速度,做精做专,为确立创新型铜加工行业而努力。要充分发挥企业和各级协会学会的作用,硏究开发国际市场和内需市场以及确保铜加工稳定发展的政策,作出科学的、有前瞻性的规划,以及可操作性的办法。大力推进技术创新,空淡误国,实干兴邦,只要我国铜加工行业的技术保持世界先进水平，我们就能在该领域屹立于世界民族之林。未来二十年,中国铜加工工业将稳步向做大、做强、做精方向推进,铜加工技术向低碳、节能、环保方向发展，铜加工产品向高精尖、环保方向推进，铜加工装备将进一步向实用化高性价比节能环保方向发展。生产工艺将进一步节能、环保、减排、连续化自动化。对此，中国铜加工工业必须不断通过技术创新、发展短流程、节能、
15、减排、自动化、连续化生产工艺，发展利用再生铜的资源直接生产铜加工材技术，以确保中国铜加工工业持续、稳定的发展。1.3铜板带主要生产工艺及装备现状1.3.1铜板带主要生产工艺 1. 铸锭热轧生产工艺： 工艺流程：熔炼铸造（立式半连铸或立式连铸）（锯切）加热热轧铣面冷轧热处理精整包装入库 铸锭热轧法生产工艺是现阶段应用最广泛的主流生产工艺。 可生产现有所有品种的铜板带产品。 2. 水平连铸生产工艺 工艺流程：熔炼水平连铸带坯（退火）（铣面）冷轧热处理精整包装入库 水平连铸工艺常用于生产热轧困难的合金品种（如锡磷青铜、铅黄铜等）。 其工序短、生产成本低、设备占地面积小。 现阶段其生产合金的品种比较单一、结晶器损耗大、铸坯上下表面组织均一性难以控制。 3. 上引连续铸造法生产工艺 工艺流程：熔炼上引带坯（铣面）冷轧热处理精整包装入库 上引连续铸造法生产工艺是国内新开发的短流程生产工艺，用于生产紫铜。 其生产流程短、耗能低。 4. 立弯连续铸造生产工艺 工艺流程：熔炼立弯铸造（热轧）（铣面）冷轧热处理精整包装入库 其生产效率高、生产流程短、能耗低。 5. 辊轮式/双带连续铸造法生产工艺 工艺流程：
