銅及銅合金板帶材的生產現狀及發展趨勢

袁孚勝

（中國瑞林工程技術股份有限公司，江西南昌330038）

銅加工材產品的種類繁多，應用范圍十分廣泛。按現有統計方式，以形狀劃分，國內銅加工材產品主要包括板材、帶材、排材、管材、棒材、箔材、線材等七大類。我國自21 世紀以來，隨著社會經濟的飛速發展，帶動了電子信息、電力、3C 電子、新能源汽車、建筑、家電以及太陽能發電等產業的迅速發展，促使我國銅及銅合金板帶的產消量顯著增長。我國已成為全球最大的銅及銅合金板帶材消費國，銅及銅合金板帶排材產量由2010 年的1 500 kt 增加到2020 年的3 170 kt，且連續多年產銷量世界第一。目前，我國部分大型銅板帶加工企業的設備裝備技術、 生產工藝技術及產品綜合競爭力均有大幅提升，甚至有部分產品指標世界領先。但在特殊銅合金優化、核心加工工藝技術，尤其是高端加工裝備等方面與國外先進企業相比差距較大，部分高性能、高精密度銅帶箔材產品仍需大量進口。這充分說明中國正由銅板帶制造大國向銅板帶制造強國過渡，因此對高性能、 高精密度銅帶箔材的生產工藝技術及其高端加工裝備的開發研制非常有意義，且具有良好的市場前景[1-2]。

1 國內外銅及銅合金板帶材產消量的現狀

全球銅材加工業已有幾百年的歷史。20 世紀60年代以前，銅及銅合金板帶材加工技術及裝備處于全球領先地位的均為歐美等國家。其中，德國維蘭德集團公司（Wieland Group）、芬蘭奧托昆普公司、歐洲KME 集團公司、美國環球金屬控股公司（Global Brass and Copper Holdings,Inc.）等是全球著名的跨國銅及銅合金板帶材制造企業。20 世紀80 年代，亞洲的韓國、日本等國的銅加工產業起步，并出現了在技術和產能上可與歐美企業相競爭的神戶制鋼、三菱材料、古河電子、豐山和三寶伸銅等銅加工企業[3]。20 世紀末期，以韓國、德國、美國、日本等國為代表的全球領先的銅板帶加工企業已完成了優勝劣汰、兼并重組的整合進程，形成了全球化經營模式。

我國銅板帶材加工產業從20 世紀90 年代開始得到迅速發展，涌現了一些專業化技術水平及綜合實力較強、生產規模較大的企業，如中鋁洛陽銅業、安徽鑫科銅業、中鋁華中銅業、寧波博威合金材料股份有限公司等，使我國銅材加工產品不僅可以供應國內市場，還不斷出口國外市場，成為世界銅材加工領域重要的力量。

我國銅板帶材近十年來總體產消量一直位居世界第一。雖然有安徽鑫科銅業、中鋁華中銅業等具備世界先進加工技術及裝備的銅板帶加工企業，但是我國銅板帶企業生產工藝技術及裝備水平整體上與歐美、日韓等先進銅板帶加工企業仍然有差距，我國社會經濟發展所需的高性能高精密度銅帶制品依舊需要大量進口[4-5]。

2019 年全世界各地區銅板帶材產消量見表1，2010～2019 年我國銅板帶材產量見圖1，2019 年我國銅帶材細分品種產量及進出口量詳見表2。

表1 2019 年全世界各地區銅板帶材產消量 kt

圖1 2010—2019 年我國銅板帶材產消量

表2 2019 年我國銅帶材細分品種產量及進、出口量

由表1 可知，我國銅板帶材產量占世界50%～60%。

由圖1 可知，2019 年我國銅帶材產量為1 870 kt（其中紫銅帶670 kt）、銅板材產量為1 000 kt。另外，我國紫銅板帶排產量為1 380 kt，銅合金板帶排產量為 2 200 kt。

由表2 可知，我國各種銅帶都是凈進口，其中高性能高精密度銅帶的進口占比最大。

2 銅及銅合金板帶材產品的現狀

銅及銅合金板帶材按品種主要分為黃銅、紫銅、青銅、白銅及其他高銅合金板帶材。近年來，隨著電力、電子、通信、汽車、建筑、家電、IT 等行業的迅猛發展，為銅板帶加工業生產提供了廣闊的市場。其中，高精度銅及銅合金板帶產品因廣泛應用在5G通信電纜、電力、電子、汽車工業、計算機等領域，市場需求量日益增大。

我國企業生產的銅及銅合金板帶品種主要集中在以常規紫銅帶、黃銅帶為主的第1 代合金。部分擁有世界頂級設備的企業如中鋁華中銅業公司也主要生產第1、第2 代合金，第3、第4 代合金的開發以寧波興業盛泰和博威合金為代表，均未形成規模效應，產品質量和日本、德國企業仍有較大的差距。

3 銅及銅合金板帶材生產工藝現狀

3.1 銅及銅合金板帶材的生產方法

目前，銅及銅合金板帶按加工變形溫度分為熱軋法和冷軋法，按生產方法分為塊式法和帶式法[6]。

1）按加工變形溫度分。（1）熱軋法的優點為道次加工率大、產品能耗低、無需退火、生產效率高，便于生產寬厚板。缺點為生產溫度高、制品尺寸精度低、表面質量不易保證、無法制造較薄的帶材、制品綜合性能較差。（2）冷軋法的優點為產品尺寸精度高、表面質量好。缺點為冷軋變形抗力大、道次加工率和總加工率受限、退火次數及其他輔助生產工序多、產品制造周期長。

2）按生產方法分。（1）塊式法的優點為生產設備簡單、操作簡單、投資少，適合小批量、多品種的小型企業。缺點為有效生產時間短、輔助工作時間長、生產效率低、產品尺寸精度及性能的一致性差、切頭切尾及切邊多、成品率低、生產成本高、勞動強度大。（2）帶式法的優點為產品尺寸精度和性能一致性好，產品率高、生產效率高。缺點為生產設備復雜、工人的技能要求高、一次性投資大，適合于大規模專業化生產。

3.2 銅及銅合金板帶材典型生產工藝

1）鑄錠熱軋法生產工藝。鑄錠熱軋法生產工藝流程為：熔煉→鑄造（立式半連鑄或立式連鑄）→（鋸切）→加熱→熱軋→銑面→冷軋→熱處理→精整→包裝入庫。該工藝可以生產絕大部分銅板帶產品，是目前銅板帶的主流生產工藝。

2）水平連鑄生產工藝。水平連鑄生產工藝流程為：熔煉→水平連鑄帶坯→（退火）→（銑面）→冷軋→熱處理→精整→包裝入庫。該工藝主要用于生產熱軋開坯困難的銅合金（如錫磷青銅、鋅白銅等），具有能耗低、生產成本低、生產流程短、設備投資及設備占地面積小的特點；但其制備的合金種類單一、結晶器損耗大，難以控制鑄坯上下表面組織均勻性。

3）上引連續鑄造法生產工藝。上引連續鑄造法生產工藝流程為：熔煉→上引鑄帶坯→（銑面）→冷軋→熱處理→精整→包裝入庫。該工藝具有流程短、能耗低、產品成品率高的特點，常用于制備無氧銅帶坯。

4）立彎連續鑄造生產工藝。立彎連續鑄造生產工藝流程為：熔煉→立彎連續鑄造→熱軋→銑面→冷軋→熱處理→精整→包裝入庫。該工藝具有生產效率高、生產工藝流程短、能耗低的特點。

5）輥輪式/雙帶連續鑄造法生產工藝。輥輪式/雙帶連續鑄造法生產工藝流程為：熔煉→輥輪/雙帶連續鑄造→熱軋→冷軋→熱處理→精整→包裝入庫。該工藝具有生產工藝流程短、能耗低的特點，采用先進的保護氣保護措施顯著提高了易揮發元素的收得率及有效降低鑄造過程中熔體吸氧。

6）連續擠壓法生產工藝。連續擠壓法生產工藝流程為：熔煉→上引連鑄→連續擠壓→冷軋→熱處理→精整→包裝入庫。該工藝具有生產工藝流程短、成品率高、能耗低的特點，主要用于生產銅排及銅扁線，但難以制備420 mm 寬以上的銅帶坯，并且只能制備幾種銅合金產品。

4 銅及銅合金板帶材生產的發展趨勢

隨著國內外對環境保護的要求越來越高，整個銅板帶加工行業向綠色制造、智能制造方向發展是必然的。尤其是隨著市場對產品性能要求越來越高，銅板帶企業之間的競爭越來越激烈，要想提升行業整體競爭力，銅板帶產品要向合金化、高強高導、高精度、薄型化的方向發展，未來銅板帶企業則要向規模化、專業化、集約化的方向發展。要實現產品的更新換代和提升市場競爭力，必須要求銅及銅板帶生產工藝在保證產品性能的前提下，不斷向高效率、低能耗、智能化及智慧化方向發展。

隨著我國社會經濟的發展，對銅及銅合金板帶產品消耗還會進一步增加。特別是我國是世界上制造業門類最全的國家，這就導致我國對銅板帶的需求更趨向個性化，因此對銅板帶的市場需求會呈現大量小批量、多規格、多品種的狀況。這將促使我國銅板帶生產及裝備制造企業更多地去開發研究上引連鑄法、連續擠壓法等產能適中的短流程等各種新的生產工藝和裝備，采用短流程工藝生產多規格、多種類銅板帶制品是未來銅板帶生產工藝的發展方向。

5 結語

1）我國銅板帶產業在全球具有重要的地位，產量占世界50%～60%。銅板帶行業整體屬于低集中競爭型行業，預計未來幾年銅板帶產業的發展還將整體向上。同時，行業競爭也將進一步加劇，并出現產能過剩、加工費持續下滑、企業增量不增利等狀況；進口替代有較大空間，但不同品種會存在差異。

2）隨著社會經濟地發展，對銅板帶性能要求越來越高，其中特殊合金材料（鉻鋯銅、鈦青銅、鈹青銅、銅鎳硅、復雜黃銅）、細晶粒高錫青銅帶等是未來銅板帶產品發展方向。

3）銅及銅板帶生產工藝應在保證上述產品性能的前提下，不斷向高效率、低能耗、智能化及智慧化的方向發展。另外，采用短流程工藝生產多規格、多種類銅板帶制品是未來銅板帶生產工藝的發展方向。