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再生鋁市場迎來發展契機

2022-08-01 08:32:16 來源: 中國有色金屬報

  在車用鋁壓鑄件應用中,64%用於發動機缸體、缸蓋和各類殼體,16%用於鋁合金車輪,13%用於散熱係統,5%用於底盤及懸架係統,1%用於車身覆蓋件。

  隨著鋁壓鑄件的不斷大型化,熱處理可能造成這類大型、薄壁壓鑄件變形,整形難度以及報廢率將大幅提升。因此,需要開發適用於大型、薄壁壓鑄件的免熱處理鋁合金材料,使材料無需進行熱處理,在鑄態條件下就能達到力學性能要求。免熱處理壓鑄鋁合金材料可以直接在鑄態下使用,規避上述問題,還可以降低零件制造成本。近年來,免熱處理壓鑄鋁合金材料開發與應用逐漸成為研究熱點。

  01

  鋁壓鑄的原料主要是再生鋁

  鋁壓鑄的原料主要是鋁及其他合金元素。由於壓鑄鋁合金對雜質允許含量比較寬,特別是鋁合金中對力學性能影響比較敏感的鐵含量,在壓鑄鋁合金中允許含量較高,這既是壓鑄成型工藝要求的,也是壓鑄高壓充填和迅速凝固方式決定的。因此,壓鑄所用的鋁合金原料絕大部分來自再生鋁。

  使用再生鋁可節省小金屬添加費用。根據不同合金牌號,壓鑄鋁合金當中需要添加一定量的鎂、硅、錳等合金元素,而廢鋁本身含有上述合金元素。再生鋁生產過程中對元素進行除雜、調配,即可產出符合國家標準的壓鑄鋁合金牌號,省去了添加合金元素的費用。2021年以來,鎂、工業硅價格大幅上漲,再生鋁的經濟性進一步凸顯。

  再生鋁生產商是鋁壓鑄企業的上遊,國內主要再生鋁企業有立中合金集團、重慶順博鋁合金股份有限公司、怡球金屬資源再生(中國)股份有限公司、上海永茂泰股份公司等。

  02

  現有免熱處理材料

  美國鋁業公司、德國萊茵菲爾德公司對免熱處理鋁材早有研究,並擁有成熟的合金牌號,特斯拉公司近年來也申請了一係列免熱處理合金牌號,用於結構件生產。我國企業也在積極研發適用於大型薄壁壓鑄件的免熱處理材料。

  免熱處理鋁合金牌號眾多。目前,免熱處理鋁合金可分為Al-Si係和Al-Mg係兩大類,在此框架下,各個牌號進行合金成分和工藝路線調整。目前,成熟的免熱處理材料往往擁有一個免熱處理合金牌號體係,如美國鋁業、萊茵菲爾德等。

  通過梳理各個免熱處理鋁合金材料牌號成分可以發現,一些材料是在已有專利的基礎上進行成分微調、生產工藝調整,企業都會盡快申請專利進行保護。整車廠為避免專利糾紛,會選擇具有專利保護的合金牌號,專利是進行整車前期試驗和認證的門檻。研發和認證壁壘,先發優勢明顯。雖然免熱處理合金研發不存在高不可攀的技術門檻,但需要上遊材料企業、壓鑄廠、模具廠、整車廠合作研發。研發壁壘不僅在於合金成分調整、工藝路線調整,關鍵是材料生產商與壓鑄廠、整車廠綁定合作,不斷試錯,生產出符合整車性能要求的材料。壓鑄廠試驗初期,可能選擇幾款材料,但到驗證後期,只鎖定1~2款材料進行裝車、碰撞試驗,因此,先發優勢明顯。

  03

  免熱材料將使用再生鋁

  再生鋁碳排放遠低於原生鋁。鋁產業高排放環節主要在電解過程,再生鋁只需將廢鋁熔融除雜添加合金元素,因此碳排放遠小於原鋁。據歐洲鋁業協會的數據,生產1噸再生鋁能耗僅為原鋁的5%,僅產生0.5噸二氧化碳排放。根據國內的數據,與生產等量的原鋁相比,生產1噸再生鋁相當於節約3.4噸標準煤,節水14立方米,減少固體廢物排放20噸。

  當前,免熱處理鋁合金使用的是原生鋁。用於大型薄壁一體化壓鑄件的免熱處理鋁合金材料處於大規模推廣初期,企業對該材料的認識還處於摸索階段,因此,免熱處理鋁合金對各合金成分控制嚴格,需使用電解鋁,精確添加各類合金元素制造。而一體化壓鑄所取代的原有小型壓鑄件,則大部分由再生鋁制造。因此,一體化壓鑄件的碳排放遠高於原有小壓鑄件。

  免熱處理鋁合金終將使用再生鋁作為原料。一體化壓鑄大量使用原生鋁,將顯著提高材料的碳排放量,是長期隱憂。只有通過進一步研究,探索使用再生鋁生產免熱處理材料,才能解決碳排放問題。另外,全球鋁行業要實現碳中和目標,必須加強廢鋁循環使用,廢鋁在鋁供應結構當中佔比會進一步提高。再生鋁企業具備廢鋁採購渠道及經驗優勢,且對再生鋁的性能理解更加深刻,未來有望主導材料端。

  04

  再生鋁領先企業

  具備多點布局優勢

  大型一體化壓鑄件不便於長距離運輸,且運費昂貴,壓鑄機往往布局在整車周邊。鋁合金材料企業只有多點布局,才能更加靠近下遊客戶,實現多客戶覆蓋,同時節省材料的運輸費用。而中小型再生鋁企業往往只有單一廠區,無法做到覆蓋更多客戶。再生鋁領先企業具備多點布局優勢,能覆蓋更多客戶,節約運費。

  鋁液直供省去了客戶二次重熔鋁合金錠的熔煉工序,可以減少客戶對熔煉設備和工人的投入,避免鋁合金錠重熔造成的材料和能源損耗,並能有效防止由於鋁合金錠重熔所造成的質量波動,為鑄造工序提供更可靠的原料;同時,可以減少客戶鋁合金錠的採購庫存及對客戶流動資金的佔用,是較為先進的鑄造行業鋁原料的供應方式。

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  再生鋁行業競爭格局有所改善

  2021年,國內再生鋁產量為830萬噸,同比增長12.16%,實現產品產值約1800億元,同比增長38.5%。截至2021年底,國內再生鋁建成產能1579.5萬噸。全國再生鋁企業約1000餘家,行業集中度極低,大部分為規模較小的小型企業。據中國有色金屬工業協會再生金屬分會的數據,目前,行業單廠最大產能為38萬噸/年,產能達到10萬噸/年的企業僅30家。再生鋁領先企業在免熱處理材料研發、生產、銷售環節均具備明顯優勢。未來可能由少數行業頭部企業主導免熱處理材料研發、生產和銷售,具備先發優勢,競爭格局明顯改善,產品毛利潤有望遠高於當前水平。(作者單位:國信證券)

(責任編輯:靜水)