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”以铝节铜“发展趋势

”以铝节铜“发展趋势


文章摘自香港鸵鸟文化出版社《漆包线专刊》

“以铝节铜” 是国际性的总趋势, 但按各国的国情、科学技术的进步有所不同,走走停停甚至出现反复,总的趋向是渐进式的向前发展,前景大体上是明朗的。到底是用铜的电线电缆还是铝的电线电缆,应由终端用户的设计和使用者根据综合经济技术效果决定。" 中国工程院院士、上海电缆研究所副总工程师黄崇淇8目25日在国务院参事室和中国有色金属工业协会联合举办的“促进铝应用高层论坛" 上表示。电工铝导体的应用仍为主角。

我国电缆行业年用铜量超过500万吨,占国内铜消耗60%。 为满足这种需求,每年要花大量外汇进口铜材,约占铜消耗量3/5。我国铝矿资源较丰富,在地壳中的储量约为8%。铝导电率为铜的61%,机械强度偏低、易氧化、易蠕变,使推广应用受到限制。不过,铝合金导体电缆,解决了“以铝代铜" 的技术问题。导体 “以铝节铜” 的原则是该用铜的线缆产品就用铜对可用铜或铝作导体的产品,需经科学实验,实际试用成功的产品,才得以推广应用,反对盲目推行,致使产品质量下降,生产大起大落。国内铝和铝合金的应用量很少,且电压等级一般都在35千伏以下,尤其低压电缆占多。应用前景广阔,为扩大应用留有相当大的空间。目前,电工铝合金导体的应用将会增加,这点已和电力部门取得共识。“架空导线的研究开发, 其基础和核心是对新材料的创新和应用,而不是在於成品导线的设计和绞制。 " 黄崇淇分析认为。

据了解, 我国第一根230千伏YJLLWO31 ×1800平方毫米的高压大截面铝导体光电复合交联电缆已顺利制造完成。经上海电缆研究所国家电线电缆质量监督检验中心检测合格,电缆和附件符合IEC6207:2011标准各项检验要求。

实际上, 国外对铝和铝合金电缆的用量已达两位百分数, 应用面已涉及低、中、高各个电压等级。实芯铝电缆早已大量应用,甚至要求很高的海底实芯电缆 (最大铝截面已达1600平方亳米) 也在用。电工用退火和中间热处理的8000系铝合金线早已在北美洲应用,现在也在中国推广应用。具有高导电率和受控抗拉强度和伸长率的铝合金导线和汽车用铝合金线束已在日本开发成功。

铜包铝线电力电缆在推广时依然面临很大难度,推广难的根源是甚么?在黄崇祺看来,原因有两个:一是铜包铝线制造水平低,用户对质量担忧 ; 二是铜包铝电力电缆和铝芯电力电缆是竞争对手,用户住往宁愿使用更价廉、一样适合使用的铝芯电力电缆,而不用铜包铝电力电缆。

“将渐进式地继续推进,涉及家用电器、电子变压器,超高压和特高压直流输电干式平波电抗器中扩大应用。 ”黄崇棋对电子变压器行业的“铜改铝" 充满了信心,在新技术、新材料、新工艺的推动下,电子变压器行业的“铜改铝" 将迎来春夭。据了解,电子变压器有中频、音频、脉冲、电源、片式等多种变压器。我国电子变压器生产量占世界总产
量的20%以上,其中60%用於供应国际市场,电子变压器 "铜改铝” 已具不可逆性。目前, 干式平波电抗器每台需用40多吨铝绕组线,以正在开始实施的溪洛渡和糯扎渡两条输电线路为例,总计需1760吨至2000吨,共44台这种干式平波电抗器。随著我国输电事业的发展,这种绕组线将展现出美好的前景。

为了改进铝漆包线的性能,研究的方向为开发 "新一代的铝合金漆包线" , 达到具有高的常温和高温机械性能、再结晶温度,比纯铝线还好的可拉性。 由此可保证在拉线、涂漆和制造电气器件时所用的绕组线具有恰当的行为。

事实上, 用铝电缆代替铜电缆不仅可以降低成本,而且在安装、重量、减少能耗等方面也有显著优势。 从全球规模商业的情况看,铝电缆已成为一种可显著减少固定资产投资、可代替铜电缆的方案。为了规范市场,有关《电工用铜包铝母线》的行业标准己经制定和上报完毕。铜包铝排质量的优劣和产品成品率、成本和利润,其关键和铜包铝线一样取决於铜、铝的冶金结合。因此该种产品的生产在工艺、装备的完善,生产效率、成材率和利润率上尚有提升的空间。

我国电缆工业发展电工用铝和铝合金, 有技术潜力, 但生产装备急需升级换代,否则将影响品种的开发、质量
的稳定,从而影响其推广应用。“当前我国电缆工业扩大铝的应用,其方向在电工用铝合金,研究开发电工用铝合金的实质和基础在具有真正自主创新的合金材料制品 (杆) 、单线和连接附件,而不是绞制的成品导线或芯线,扩大应用的体现是材料的品种、性能和质量的稳定性。 " 黄崇祺对电缆工业扩大铝的应用提出了建议。

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铝合金将是线缆业的明星

铝合金将是线缆业的明星

文章摘自香港鸵鸟文化出版社《漆包线专刊》

铝合金无论是从生产成本的角度出发, 还是从应用范畴的角度考虑, 都很有潜力, 也极有可能在未来的几年内, 代替铜芯成为电线电缆生产企业的新宠。 而综合来看, 无论是铜材价格的居高不下, 还是随著电网建设迎来新高潮, 都将给铝合金的发展带来契机, 更让电线电缆生产企业找到铜芯的完美替代品, 摆脱对铜材的依赖。

近年来铜材价格的居高不下令广大电线电缆生产型企业苦不堪言, 随著生产成本的增高. 微薄的利润更是让一些电线电缆生产企业自暴自弃。 甚至可以说, 市场上一些以次充好、缺斤短两、缺米短码等现象,也与铜材价格高涨有不可分割的联系。本著利至上的原则.既然客户要求是铜芯电缆, 那么为了赢得更多的利润, 只能在铜材方面动脑筋, 因此参杂料、裹坏铜等现象在业内比比皆是。

当然. 铜除了价格居高不下外. 自有自己的优势, 否则也不可能让中国的电线电缆生产企业对其如此依赖。铜有著优良的导电性和导热性, 因此让中国电线电缆生产企业对其难舍难分, 甚至仅仅电线电缆行业的年用铜量就占据全国用铜量的60%以上!但是众所周知, 中国并非铜资源大国, 相反在中国, 铜资源匮乏现状是不可回避的问题, 因此造成铜价一直居高不下。

不过 其实铜芯电缆也有自己的弊端, 主要表现在安装难度较大、 安装成本较高、 容易引起偷盗、 容易发生老化等, 但是虽然弊端较显著.可是困为中国电线电缆行业惰性较大, 不喜欢或者说轻易不会主动选择改变现状, 因此行业内缺乏有实力的企业研铜芯电缆的替代品, 而将更大的精力用於低价抢购铜材方面。但是即便是抢夺到相较便宜的铜材, 可是相比研发一种铜材替代品, 成本依然较高。从长远角度考虑, 研发一种新材料, 从而改变对铜材过度依赖这样一种现状, 也是先市场一步、 先其他竞争对手一步的做法。

近年来, 也有企业投入资金和人力用於新材料的研发, 先后研发出了 铝电缆、铜包铝 、铜包钢等产品, 但目前经过市场的实践来看, 依然很不完善。进而因为性能及回收方面等诸多原因而在应用上受到很大的限制, 未能掀起与铜对抗、与铜均衡的新风气。但是从眼前的客观现实来看, 研发代替铜材的新材料, 依然是刻不容缓之大计!因为目前中国的电线电缆行业正受著产能过剩、竞争激烈的煎熬, 如果不能寻找及研发出技术含量高、 性能优异的新材料代替价格日益高昂的铜材, 对於电线电缆行业来说无疑是一种制约。而对於电线电缆生产企业来说, 无疑也是一种牵绊, 严重拖累了生产企业的利润额度。

尽管无论国家层面还是行业内都在互相传递, 认为未来五年内, 随著西电东输、 电网改造等工程的实施和城镇化建设的逐步推进, 我国的电线电缆市场容量将以8%-9%的速度保持可观的增长, 但是如果不能打破对铜材的过度依赖, 不能打破新材料研发的瓶颈, 那么对於中国的电线电缆行业来说, 或许更应该喜忧参半。

当然. 铝合金电缆的初步应用很有可能打破电线电缆生产企业唯“铜”是从的老大难问题。 这一点无论是在2012年的亚洲高端电线电缆峰会上,还是后来业内的多次促进交流会中, 都有所表现, 可见铝合金电缆的发展极有可能是势不可挡、 无可限量的。这一点其实从欧美等发达国家身上可以找到根据, 欧美包括美国、加拿大等电线电缆生产巨头使用铝合金电缆己经近40年, 而铝合金电缆也因其良好电气性能和安全性能备受电线电缆生产厂家和市场的青睐。为此, 美国和加拿大已经制定了电缆产品标准, 形成了规范化的生产。

并且随著输变电技术的提高和输变电线路的发展, 铝合金导线越来越显示其优越性, 在长距离、 大跨越、 超高压输电中, 独占优势。目前,西欧、北欧、美国、加拿大、日本等国已广泛采用, 美国和法国的输电线路几乎80%以上使用铝合金导线, 日本也已达50%以上, 东南亚各国的使用量在逐年激增, 而我国目前的应用量还不到1% 。因此, 中国电线电缆生产企业能否在铝合金电缆上找到打破原材价格居高不下的铁锤. 引起行业内的广泛兴趣。

中国国家电线电缆质量监督溅砚中心主任吴长顺就曾经做过铝合金优越性的具体介绍,他表示,铝合金导体是通过在吕中增加微量的铁 矽 镁 稀土等元素并经过工艺处理后形成的合金材料,大大改善了铝的弯曲、耐腐蚀、机械加工、耐热、机械强度等性能,从而避免出现纯铝导体电缆存在的连接不稳定和机械性能低的问题。与铜线缆相比,其安全载流量、导电率和安全性,导体电阻率,特别是载流量完全等同甚至优於传统铜线缆, 弥补了硬态纯铝作为电缆导体的诸多不足之处, 解决了铝合金电缆在安全性能、电气性能、机械性能等方面的重大技术难题。

而除了性能的优越外, 在成本上的优势也让电线电缆生产厂家不容小觑。据悉, 导体作为电力电缆的主要构成部分, 在低压电力电缆中占电缆原材料成本的60%-70%。而铝合金电缆在成本上相较於铜芯电缆来说优势明显。 此外, 在相同导电性能时, 铝芯电缆的重量只有铜芯电缆的50%-70%, 因此在工程安装和降低运输成本方面也是有一定的优越性。

此外, 再加上我国的建筑行业、冶金行业、化工行业等都面临较大的发展和调整, 以及城镇化的加快, 对铝合金电缆来说是更大的商机, 中西部地区温差大、 跨度大、 距离长, 铝合金电缆的成本优势十分明显。因此,从国家政策方面来看,铝合金电缆随著发展和不断优化, 代替铜芯电缆是极有可能的。

目前国内已开始制定铝合金单线和铝合金电力电缆的相关国家标准和行业标准, 现正处於审批阶段。而标准出台后, 电线电缆最大的采购单位—国家电网将有望将铝合金电缆列入采购清单, 从而使铝合金电缆获得更大的发展空间。

不过目前来看, 具备生产铝合金电缆能力的生产企业却是屈指可数, 理想估计也仅在10家左右。因此, 中国广大电线电缆生产企业如何正确认识铝合金电缆的优越性和低成本. 如何投入更多的人力、物力用於铝合金电缆的研发及优化, 是迫在眉睫的现实问题, 更是在未来赢得广阔市场的现实问题。

亚洲制造业冠军联盟负责人罗百辉指出, 目前全球电线电缆市场规模己超过1000亿欧元,而在全球电线电缆行业范围内, 亚洲的市场规模占37%, 欧洲市场接近30%, 美洲市场占24%,其他市场占9%。 尽管中国的电线电缆行业产值早在2011年便超过美国, 跃居全球第一, 但综合来看, 相较於欧美地区、 亚洲其他国家如韩国、日本, 中国的电线电缆行业还走在粗放式发展的道路上, “大而不强” 的问题还是分尖锐,在品牌号召力和新技术研发方面也有待提高。

当前, 我国线缆行业由技术实力还不算很强, 在很多方面都落后干国外同类产品。在智能电网建设三年之后暂时告一段落之时, 国产线缆行业或将迎来新一轮的产业萧条期。因此, 国内线缆产业在目前快速发展同时, 进一步加大技术研发投入, 打造本土大且强的产业链。或许这样才能解决当机发展所遇到的危机人物。

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“铝代铜” 或将改变线缆行业格局

“铝代铜” 或将改变线缆行业格局

文章摘自香港鸵鸟文化出版社《漆包线专刊》

2013年2月26日上海电解铜现货报价贴水200元/吨至贴水80元/吨, 平水铜成交价格56850-56950元/吨, 升水铜成交价格56950-57070元/吨。价格居高不下的铜材, 近年来一直是电线电缆的头号制造材料。

由於铜材相较於铝材有著较好的导电性、 导热性, 并且在输送电流时能够减少电能的损耗, 因此一直被电线电缆生产企业难割难舍。 目前中国电线电缆行业超过60%均使用铜材制造电缆。

由於铜资源相较於匮乏. 并且目前中国国内巳探明的铜资源均被深度甚至是过度开发---中国的铜资源储量约为2600万吨, 而中国每年的实际用铜量近500万吨, 以此推算, 中国的铜矿资源最多支持5年!

为此, 中国70%的铜精矿均依赖进口。 当下全球前十名的矿业巨头控制著全世界近75%的矿山产量, 可谓是高度垄断。 正由於此, 大量进口铜精矿给中国的冶炼企业带来很大压力, 造成成本急剧上升。 据中国相关企业透露, 每从国外进口一吨的铜, 企业就将亏损1000~2000元。

针对中国如此之大的电线电缆生产企业需求, 尤其未来几年中国将大规模建设智能电网、 核电、铁路、 建筑等行业, 不难看出各行对於电线电缆产品的需求是比较大的, 电线电缆行业在未来有著巨大的增长空间。 但如何能够尽力节约成本、增加效益, 也是各电线电缆生产企业的头号难题。

对照中国铜资源由於日益枯竭和国外进口而造成的铜价上扬, 许多电线电缆企业无奈将目光转向铝材, 努力开发新技术、 新材料,研发技术含量高、性能优异的铝材料以满足电线电缆产品的特殊需求。

此种做法己经在欧洲得到实践及推行, 比如法国耐克森公司. 早在2006年电缆用铜量与2004年持平, 可是其铝电缆用量比2004年足足增加了一倍。 而意大利铝连铸连轧continuus, Properzi 公司2006-2007年2年订贷量是2002-2005年订贷量2倍。 而除耐克森公司之外, 其他的垄断型电线电缆生产制造企业, 也纷纷将目光向铝材转移,以削减生产制造成本。

此外, 在法国、 德国等发达国家. 汽车行业早在五年前就出资支持电线电缆行业从事铝代铜的研究工作. 而法国的汽车工业已开始使用铝芯线芯, 德国的汽车工业则致力於研究汽车线芯使用铝导体。

通过欧洲发达电线电缆生产企业的做法, 能够给予中国的电线电缆行业深刻的啓发。 事实上,仅从资源的角度看, 中国铝资源相较於铜资源较为丰富。 目前中国己探明铝土矿矿区310处, 分布於全中国19个省、 自治区及直辖市。 铝土矿保有储量达到22.73亿吨, 其中A+B+C级7.05亿吨, 占总保有储量的31%。

在全球范围内, 也不是近年来才提出使用铝代替铜的想法。 早在20世纪50年代. 由於当时的铜价高速攀升, 世界电线电缆行业就提出以铝材代替铜材。 到了70年代, 出於同样的原因, 全球范围内再掀起以铝代铜的呼吁。 到了2005年和2008年, 呼声较之以往更甚, 并且这种呼吁越来越受到国家和电线电缆行业的重视。

目前, 中国有许多家企业纷纷将电线电缆生产原材定为铝合金电缆。 而铝合金电缆自1968年由美国科学家研发、 使用至今己40余年, 并且在北美国家市场占有率高达80%, 经受了时间和历史的考验, 并且铝合金电缆顺利通过了美国的UL、加拿大的CUL、 澳大利亚的SAI GLOBAI国际权威机构检测认证和中国国家电缆电线检测中心等权威机构检测认证。 铝合金导体符台CSA标准C22.2第38条款关於ACM合金导线的要求, 和GB12706.1-2008 和 IEC60502.1最新版的性能要求, 以及UL对 AA8000系列相关的标准。

此外, 铝合金电缆的导电性能与铜芯电缆不相上下, 其柔韧性则相较於铜芯电缆更胜一筹, 改变了以往纯铝电缆机械强度差、 抗疲劳能力低、接头处容易发生事故等缺点, 保障了电缆在长时间过载和过热的情况下,电缆连接的持续稳定性,还弥补了传统铜电缆有记忆效应和高反弹性能等缺陷, 减低了线损。

除此之外, 无论从原材料生产、 加工、 制造再到运输、 安装、 运行、 回收, 铝合金电缆比传统的铜芯电缆有不可比拟的经济环保优势, 是铜线缆的最佳替代品。 实际上, 在2006年, 中国就己经尝试在多方面使用铝材。 据相关统计数据显示, 2006年中国电工用铜量为354万顿. 铝导体电工用量为107万吨。 其中涉及节铜的电线电缆用导体包括电工铝线和铝合金线、 铜包铝线、 铜包钢线、 细铝线和铜包铝排。而这一年, 中国铜包铝线使用总量约5万吨, 其中主要用於通信用线缆。

对於铝代铜的说法尽管目前未经过统一, 但亦然是大势所趋。比如, 上海电缆研究所黄崇棋院士在其最近撰写的 《论中国电缆工业的以铝节铜》 -文中就明确指出, 在中国的电缆工业中“以铝节铜" 已是大势所趋, 因为它明显影响线缆产品的成本和利润。 并且特别强调的是, 我们现在所说的 “以铝节鐧" , 绝不是上世纪六、 七十年代所提倡的 “以铝代铜” 的方针, 因为那时铜列为国防物资, 国外封锁难於进口, 但现在的含义则是必须用铜的地方, 还是应用铜, 而在可用铜也可用铝的场合, 需经科学论证和实际应用, 能用铝的就应用铝。

而中小电机行业协会就对漆包线以铝代铜持反对态度, 认为在中小电机中用铝代铜是不可行的, 是技术倒退, 违反中国国家产业政策。线缆制造业也有人一面疾呼铜价高得离谱, 一面又以节能为藉口, 抵制使用铝芯电缆。

衡各方面利弊分析, 笔者认为以铝代铜是中国的既定技术政策。 在电缆标准中, 明确规定铜、铝都可作为电力电缆导体。然而. 实际上电力电缆导体以铝代铜的推广著实有些缓慢。但铝合金电缆的发展让我们电线电缆行业看到了希望, 近年来铝合金电缆以3-5倍的年增长速度带给我们惊喜, 更有相关部门预计, 在未来的五年内, 中国的铝合金电缆市场将会以更加迅猛的势头发展,并形成超过2000亿元的市场规模, 市场需求前景非常可观。

过去的2012年, 由於GDP增速减慢、 全球经融危机、国内经济结构调整等原因, 对中国电线电缆行业造成诸多压力, 其中全国电线电缆生产企业均表示开工率普遍不足和产能过剩, 甚至一度还引发了倒闭潮。 但是随著铝代铜技术的越来越成熟, 通过节省原材成本及城镇化建设的推进等, 能够预见中国电线电缆行业的未来将更加光明。

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