金 平，劉楚明，余學德,袁孚勝

(1.中南大學 材料科學與工程學院，湖南長沙 410083；2.中國瑞林工程技術有限公司，江西南昌 330031）

中國銅加工產業(yè)現狀及發(fā)展趨勢

金 平1，2，劉楚明1，余學德2,袁孚勝2

(1.中南大學 材料科學與工程學院，湖南長沙 410083；2.中國瑞林工程技術有限公司，江西南昌 330031）

闡述了國內銅加工市場狀況，以及銅加工行業(yè)的工藝技術與裝備現狀，提出了銅加工產業(yè)存在的主要問題，分析了中國銅加工產業(yè)的發(fā)展現狀和發(fā)展趨勢，最后對中國的銅加工企業(yè)今后的發(fā)展提出了一些見解。

銅加工；產業(yè)現狀；技術裝備；發(fā)展趨勢

銅及銅合金加工材料因其優(yōu)異的綜合性能被廣泛應用于電力、電子、通訊、汽車、化工、計算機、輕工、儀器儀表、日用五金、機械制造、建筑工程及軍工等領域。但是國內高精度銅及銅合金加工材生產的品種、質量和數量尚不能滿足市場需要。本文從國內銅加工材生產供應現狀、貿易及消費現狀、工藝技術及裝備現狀等幾方面對國內銅加工行業(yè)進行簡要分析。

1 國內銅加工市場概況

1.1 國內銅加工供應現狀

近年來，隨著我國經濟的發(fā)展，銅材的需求量也在逐步地攀升，我國銅加工行業(yè)進入了快速發(fā)展期。盡管某些高精銅材的技術還受制于歐美等發(fā)達國家，但目前國內銅材的生產能力基本能夠滿足國內對銅材的消費需求。

從數據上來看，2009～2013年期間，我國銅材產量維持著近14%的增速。銅加工材中的主要品種（板帶、管、棒、線）均歷史性地突破了百萬噸大關。進入2010年后，我國銅加工材產量開始趨于平穩(wěn)增長，2013年中國銅加工材產量突破了14 000 kt，依舊位居世界之首，這與近年我國大力發(fā)展高精板帶產業(yè)、電線電纜用銅線坯、空調用銅管以及上引連鑄連續(xù)擠壓銅排等產業(yè)有關。2009～2013年中國銅加工材中主要品種產量見表1[1]。

表1 2009～2013年中國銅加工材中主要品種產量 kt

中國銅材的主要產地集中于經濟發(fā)達的東南沿海地區(qū)，其中華東地區(qū)的銅材產量占到了全國產量的60%以上，中國銅材地區(qū)產量詳見表2。

表2 2009～2013年中國銅材產量地區(qū)分布 kt

1.2 國內銅加工材貿易現狀

2013年中國銅材進口量繼續(xù)保持下滑，全年進口量在648 kt左右，同比下滑3.1%。銅材進口的持續(xù)下降，說明中國銅加工材技術進步效果正在逐步顯現，對發(fā)達國家高精銅材（主要是特殊合金、高精銅板帶和壓延銅箔等）的依賴度降低。SMM對國內銅桿、銅管、銅板帶箔三大行業(yè)調研的數據顯示，除2013年年初因過年因素，平均開工率低于55.16%，其余各月均位于70%以上良好的開工狀態(tài)；其全年銅材產量增長27.7%。

2013年銅消費增長的主要因素在于幾大銅材消費終端（電力投資和家電、汽車）的消費逐步增長。雖2013年內因房地產調控，影響房屋新開工的增長，但相比2012年7.3%的負增長，2013年7.3%的正增長，亦拉動銅消費。

此外，我國銅材進口量繼續(xù)下滑的另一原因是，在人工成本不斷提升，以及資金成本壓力較大的情況下，原先對質量要求非常嚴格的外資企業(yè)開始紛紛調整使用銅材品質，部分產品開始選擇國內相對可替代性產品。然而2013年國內銅材進口量雖維持降勢，但降幅有所減弱，這主要是因為國內部分高精端銅材雖已能取代部分進口產品，但少數產品依然存在質量不穩(wěn)定等缺點，該部分依靠進口的產品較難被快速替代。故預計整體銅材進口量在后期將繼續(xù)下降，但降幅已較難繼續(xù)呈現兩位數。

2009～2013年中國銅加工材各品種進出口量見表3[2]。

表3 2009～2013中國銅加工材各品種進出口量 kt/a

1.3 國內銅加工材消費需求狀況

2009～2013年中國銅材表觀消費量一直維持增長態(tài)勢，尤其在2009年金融危機爆發(fā)之后，中國銅材需求的高速增長是支撐全球銅消費的主要動力（圖1）。

圖1 2009～2013年中國銅材表觀消費量

2 銅加工工藝技術與裝備現狀

2.1 銅加工工藝技術現狀

中國銅加工工業(yè)技術的總體特點是先進與落后并存，具有代表性的銅加工企業(yè)有中鋁洛陽銅業(yè)集團、寧波興業(yè)、河南金龍等，其技術與裝備已進入國際先進行列,而廣大中小企業(yè)的技術與裝備仍停留在上個世紀60～70年代水平。由此形成了中國銅加工工業(yè)大而不強、大而不精的狀況。改革開放以來，國內一些銅加工企業(yè)先后進行了不同程度的技術改造,從國外工業(yè)發(fā)達國家引進了一批具有世界先進水平的生產工藝和裝備,技術經濟指標在不斷改善（表4）。

表4 中國銅加工技術經濟指標 %

就銅加工技術發(fā)展方向而言，今后將沿著適應產品高、精、尖要求的方向發(fā)展，同時在滿足產品質量的情況下，盡量縮短工藝流程，提高成品率和產品質量，減少能耗，降低生產成本。對那些廣泛使用的產品，應不斷地建立專業(yè)化生產線，如水平連鑄—行星軋制生產空調銅管技術；而對小批量/多品種的產品，將建立適應性更強的生產方法，如連續(xù)擠壓生產技術，幾乎可以生產管、棒、型、板等銅加工的所有產品品種；對于特種材料的生產技術，將向跨學科的技術方向發(fā)展，如硬質合金的生產、鎳氫粉的生產、電解銅箔的生產等。

2.2 中國銅加工的技術創(chuàng)新

生產方法的變革在銅加工中占有突出地位，傳統(tǒng)經典的銅加工方法是三段式，即熔煉鑄造—熱加工—冷加工，其中熱加工有鑄錠加熱—擠壓、鑄錠加熱—軋制、鑄錠加熱—鍛造等，這些工序能耗高、污染嚴重、成品率低、增加生產成本和設備投資。因此，去除熱加工、壓縮工藝流程，成為我國銅加工業(yè)技術創(chuàng)新的重要發(fā)展方向。近年來，我國銅加工在生產工藝的創(chuàng)新中取得了重大的成果,其中有三大技術的創(chuàng)新為我國銅加工工藝的變革提供了強有力的支撐[3]：

1）連續(xù)鑄造技術。中國連續(xù)鑄造技術主要有立式全連續(xù)鑄造、上引連續(xù)鑄造和水平連續(xù)鑄造。該技術生產能力強，自動化程度高，產品質量穩(wěn)定，成品率高，部分卷狀坯料單卷重量大，長度長，可以直接進行冷加工，大大縮短了生產工藝流程。連續(xù)鑄造爐組均為聯體爐，潛流式金屬熔體轉運，取消了金屬流槽，防止了金屬轉運時吸氣和氧化，水平連鑄氧含量一般＜300×10－6，通常用于生產低氧銅桿；上引純銅坯料含氧量可＜10×10－6，可實現無氧銅的生產。在連續(xù)鑄造中我國成功開發(fā)了電磁攪拌技術用于銅合金的生產，改變了鑄坯的結晶組織，提高了鑄坯的表面質量，延長了石墨結晶器的使用壽命。隨著我國連續(xù)鑄造技術的不斷創(chuàng)新，以潛流聯體爐為主的連鑄機組的裝機水平也逐步進入了國際先進行列，現已為國內銅加工行業(yè)普遍采用，而且連續(xù)鑄造品種也在不斷擴大。

2）行星軋制技術。行星軋制是互成120°角配置的三軋輥自轉,同時又繞軋制線公轉，從而形成對管坯復合軋制的技術，而三輥行星軋機是實現行星軋制的關鍵設備?？招墓芘髟谛行擒垯C中，變形迅速，加工率大，可超過90%，其變形熱可達700℃以上，使鑄態(tài)組織破壞后，實現動態(tài)再結晶，在氣體保護和快速冷卻條件下，得到表面光亮、內部組織為細小等軸晶粒（實測資料顯示，內部晶粒尺寸均在30 μm以下）的制品。鑄軋法的最顯著特點是節(jié)能效果好。由于省去了加熱、擠壓工序，考慮到工藝廢料的大大降低和綜合成品率的提高，該法比擠壓法生產銅管每噸節(jié)能600 kWh以上。

3）連續(xù)擠壓技術。這種方法的實質是在可旋轉的擠壓輪表面上帶有方凹槽，其1/4左右的周長與擠壓靴的導向塊相配合，形成一個封閉的方形空腔，將擠壓模固定在導向塊的一端。擠壓時，將比方形空腔斷面大一些的圓坯料端頭碾細，然后送入空腔中，借助于擠壓輪凹槽與坯料之間產生的摩擦力，將坯料連續(xù)不斷地拉入空腔中，坯料在初始咬入區(qū)中逐漸產生塑性變形，直到進入擠壓區(qū)并充滿空腔的橫斷面。金屬在擠壓輪摩擦力的連續(xù)作用下，通過安裝在擠壓靴上的模子連續(xù)不斷地擠出所需要斷面形狀的制品。在擠壓輪的磨擦過程中，變形熱使金屬本身加熱，變形區(qū)溫度達到600℃以上，從而實現了銅及銅合金的動態(tài)再結晶。該技術最早發(fā)源于英國，我國對該項技術進行了消化、吸收、再創(chuàng)新，從而實現了銅及合金棒、型、線、帶多品種連續(xù)擠壓；特別是完成了擴展連續(xù)擠壓的技術創(chuàng)新，形成了以銅線桿為坯料的銅材生產新技術，導致了銅及合金棒型線帶生產方法的重大變革。目前中國該項銅加工技術和裝備已居世界領先水平。

2.3 銅加工工業(yè)裝備現狀

隨著中國銅加工工業(yè)的迅速發(fā)展，我國銅加工裝備水平取得了世界矚目的進展，越來越多的國產設備逐漸取代了進口設備，如：倒立式圓盤拉伸機、行星軋機、內螺紋成型機、精整機列等。改革開放至今，銅加工裝備的研發(fā)、設計和制造已完成從輔助設備到主體設備、從單體到整條生產線、從仿制到創(chuàng)新發(fā)展等過程的重大轉變，目前已逐漸出口到國外，深受世界各國銅加工企業(yè)的歡迎。重要裝備進步與創(chuàng)新有：

1）銅及銅合金熔煉裝備。我國銅及銅合金感應熔煉爐采用潛流式、聯體爐，取消了金屬溜槽的運轉，防止了倒運過程中的氧化，新裝備結構簡單、節(jié)能、環(huán)保、產品質量穩(wěn)定，對熔煉爐的生產技術具有革命化變革的影響。

2）板帶材生產中的熱軋機組、粗軋機、中軋機、精軋機組等均已國產化。其中多輥軋機研發(fā)也取得重大進展，軋機的自動化水平已進入國際先進行列，關鍵零部件質量水平與國外差距正在不斷縮小。

3）管棒型線生產設備已基本國產化。我國制造的高精密空調銅管生產裝備水平連鑄—行星軋制—倒立式圓盤拉伸—感應退火—內螺紋管—精整等生產線全套設備已全部國產，并大量出口國外，在國際上享有盛譽；在線感應退火爐、輥底式光亮退火爐、拉伸—矯直—拋光—定尺聯合精整機列等現代管棒生產裝備均已國產化；多線、多模、高速、連續(xù)的大、中、小、微拉絲機列及漆包線機列已全部國產化。

4）銅線桿連鑄連軋機列生產和產業(yè)化取得重大進展。豎爐熔化—保溫—輪式鑄造—平立輥粗軋—Y型精軋—清洗涂蠟—自動收卷等生產線已國產化，并在國內普遍應用，打破了美國南線、德國西馬克的壟斷。

3 國內銅材加工產業(yè)存在的主要問題

從整體上分析，中國銅材及其深加工行業(yè)存在諸多矛盾和問題，特別是在技術含量上與世界先進水平相比仍存在較大差距，中國還不是銅加工工業(yè)強國。

3.1 生產規(guī)模偏小，生產集中度不高

中國銅加工產業(yè)整體生產集中度較低。以2010年為例，前30家企業(yè)的集中度為 47.52%，前20家企業(yè)的集中度為42.85%，前10家企業(yè)的集中度為31.9%，前5家企業(yè)的集中度為17.1%。另外，銅加工行業(yè)的整體專業(yè)化程度較低、生產規(guī)模小的矛盾比較突出。企業(yè)規(guī)模普遍不大，與國際先進企業(yè)相比在生產規(guī)模、管理水平和資金實力等方面均有較大的差距，尤其是規(guī)模和實力。所以在銅加工行業(yè)內進一步進行企業(yè)間的整合和調整是大勢所趨。

3.2 產業(yè)結構有待進一步調整

中國有色金屬工業(yè)協(xié)會指出，2008年10月之后，中國銅加工企業(yè)盈利水平普遍下降，銅加工材的盈利空間與銅價激烈震蕩可能造成的潛在損失相比已微不足道。開工不足造成銅加工企業(yè)利潤下滑，部分企業(yè)在2014年呈現虧損局面。同期企業(yè)噸毛利呈持續(xù)下降趨勢。中國的大多數銅加工企業(yè)普遍存在規(guī)模小、生產分散、技術裝備水平不夠先進、產品質量不穩(wěn)定、相互間無序競爭、價格多變、粗加工產品多、產品附加值低、資源利用效率不高等弊端，難以抗拒原材料價格的波動和經濟風險。相較于世界銅加工企業(yè)集團化、名牌戰(zhàn)略、以優(yōu)競爭的態(tài)勢，中國銅加工產業(yè)有待于通過深入的結構調整來進一步增強行業(yè)集中度，從而優(yōu)化產品品種、提高產品檔次、增加產品技術附加值、降低生產成本[4]。目前市場上，高、精、尖的產品依然無法滿足我國經濟快速發(fā)展的需求，如引線框架材料、超長銅合金冷凝管、軋制銅箔以及一些特殊的功能材料等主要依靠進口解決。

3.3 銅資源與冶煉、加工能力不配套

一方面，中國銅資源短缺，冶煉能力大于資源供應能力，加工能力又遠遠超過冶煉能力。另一方面，由于加工技術、設備的落后，盡管在過去10年間，中國部分銅加工企業(yè)從工業(yè)發(fā)達國家引進了一些先進技術和裝備，在一定程度上提高了中國銅加工行業(yè)技術裝備水平，但由于企業(yè)數量多，生產規(guī)模小，約92.9%的企業(yè)是地方小型企業(yè)，采用的生產工藝和設備相當落后，現代社會所需的深加工材料不能加工制作，因此現有銅加工生產能力出現相對過剩現象。

3.4 企業(yè)管理體制落后

老牌銅加工企業(yè)都是些擁有幾十年歷史的老國企，歷史包袱重，改制困難重重，既不利于資源的優(yōu)化配置，又不利于專業(yè)化生產水平的提高。企業(yè)組織結構多數仍然是層級型的直線職能組織結構，外型呈金字塔式，組織的剛性大，信息鏈長。

3.5 企業(yè)科技研發(fā)資金投資不足

國內銅加工產業(yè)存在的主要問題是國家和企業(yè)對科技研發(fā)資金投入不足，大部分只顧當前利益，沒有高度重視科技創(chuàng)新,導致中國銅加工產品合金牌號，幾乎都是國外引進的。沒有充足的資金、先進的研制設備和手段，也就無法吸引國內外優(yōu)秀人才。

4 國內銅加工行業(yè)發(fā)展趨勢

由于中國經濟發(fā)展加速了中國對銅材尤其是高端銅材的需求，世界的銅加工材生產的重心也因此向中國快速轉移。回顧“十二五”期間，中國對銅材的消費達到高速增長，展望“十三五”在中國經濟維持高速增長的同時，對銅材的需求仍將維持穩(wěn)定的增長。

就銅材未來的發(fā)展趨勢而言，最具明顯的特征為：1）銅材產品向高精度、高技術、高附加值方向發(fā)展。中國經濟由粗放型經濟向集約型經濟增長方式轉變的同時，原先依靠廉價的勞動力成本而獲得競爭優(yōu)勢的簡單加工銅材已經不是未來發(fā)展的主流。從目前的市場情況看，這種銅材缺乏核心技術，當成本優(yōu)勢被磨滅后，幾乎毫無競爭力可言，從市場需求來看，高端產品也將是未來市場消費的主流。2）銅材加工行業(yè)向上下產業(yè)鏈發(fā)展，整合產業(yè)資源。從近期新擴建的項目不難看出，其中產能較大的多為銅冶煉企業(yè)。在國家鼓勵有色行業(yè)提高集中度的方針下，這種趨勢仍將持續(xù)并且將愈發(fā)明顯。由于銅加工行業(yè)的特殊性，其原材料價格的波動往往會大幅影響企業(yè)的盈利情況，因此將產業(yè)鏈向上游或者下游延伸，以更好地發(fā)揮規(guī)模效益、規(guī)避風險是銅材加工企業(yè)未來發(fā)展的另一趨勢。3）銅加工材產品高精化，生產工藝短流程化，生產裝備國產化，技術經濟指標如成品率、耗水、耗電有大幅度改善。4）銅加工企業(yè)都應加強以改善和提高技術、提高產品質量為目標的現代化精密管理，防止粗放式經營。5）加大科技和資金投入。

5 結束語

科技的不斷發(fā)展，促使全球銅材的應用領域不斷拓展。在過去10年中，我國市場對銅材的需求量大幅度增長。從2002年的320 kt，到2013年消費量已超過15 000 kt，年均遞增率超過20%，遠高于同期全球銅材需求的增長速度。市場需求的大幅度增長，為中國銅加工業(yè)的發(fā)展提供了良好的市場空間。隨著中國逐漸成為世界工業(yè)產品的制造中心，國內市場對銅材產品的需求還將進一步增長。

近年來，銅行業(yè)競爭越來越激烈，國外大企業(yè)普遍加快了收購、兼并、聯合步伐，組建更大規(guī)模的跨國公司（多數為采選冶加工聯合企業(yè)），實現規(guī)?；\營，擴大市場份額。面臨如此激烈的競爭環(huán)境，中國銅加工行業(yè)必須抓緊企業(yè)的深化改革，加快結構調整，推進規(guī)?；洜I和專業(yè)分工，加強技術改造，促進產業(yè)升級，同時合理開發(fā)利用國內資源，積極建立、擴大國外長期穩(wěn)定的供貨渠道，通過不斷提高企業(yè)競爭能力，來獲得良好的發(fā)展。

[1] 金榮濤.中國銅管技術發(fā)展動態(tài)[J].銅加工研究,2013(11): 1－6.

[2] 王碧文.2012年中國銅加工業(yè)發(fā)展概述 [C]//2013年中國銅加工產品與裝備發(fā)展研討會文集,2013.

[3] 王碧文.科技創(chuàng)新引領中國銅加工業(yè)[C]//2013年中國有色金屬加工行業(yè)技術進步升級大會,2013.

[4] 馬世光.銅加工產業(yè)發(fā)展短期展望[C]//2013年中國有色金屬加工行業(yè)技術進步升級大會,2013.

Present Situation of Chinese Copper Processing Industry and its Development Trend

JIN Ping1,2,LIU Chuming1,YU Xuede2,YUAN Fusheng2

(1.School of Materials Science and Engineering of Central South University,Changsha,Hunan 410083,China; 2.China Nerin Engineering Co.,Ltd.,Nanchang,Jiangxi 330031,China)

This paper describes the condition of domestic copper processing market and main problems existed in copper processing industry,and the paper also analyzes development present situation and trend of Chinese copper processing industry,puts forward some views for the future development of copper processing enterprises in China.

copper processing;present situation of industry;technical equipment;development trend

TG30

A

1004－4345(2015)02－0032－04

2014－06－30

國際合作項目（2014DFR50530）。

金 平(1985—),男,工程師,碩士研究生,主要研究方向為有色金屬材料加工方面的研究工作。

劉楚明（1967—），男，教授，主要研究方向：有色金屬材料加工方面的研究工作。