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美國汽車鋁材項目建設風起云涌(上)

中國有色金屬報2019/09/17 10:06:14

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鋁業網

鋁道網美國建40年來鋁軋制廠

據德刊《Aluminum·5/2019》報道,俄羅斯聯合鋁業公司(Rusal)與美國布雷迪工業公司(Braidy Industries)于2019年4月份簽署了一份在肯塔基州(Kentucky)建一個鋁軋制廠的協議,這是美國近40年來建的首 個的新平軋鋁產品廠。工廠位于肯塔基州阿什蘭縣(Ashland),主要生產供北美汽車工業用的鋁合金板帶材,設計生產能力為:熱軋板帶材500kt/a,冷軋板帶材300kt/a。冷軋板帶材的寬度2650mm,這是美國可生產的寬冷帶材,新工廠的投產,填補了美國不能生產該寬幅ABS板的空白。

有意思的是,該項目的簽署是在美國特朗普政府加征從俄羅斯進口鋁10%關稅政策公布之后僅3個月。不過早在2017年4月,布雷迪工業公司就對外宣稱,將在阿什蘭附近建一個全新的鋁板帶高端軋制廠,將采用全球進的工藝技術裝備,以確保產品長期有強大的競爭力。

新建合資公司所需要的重熔用鋁錠與軋制用的合金扁錠將由俄羅斯新建的泰舍特(Taishet)鋁廠提供,此廠正在建設,位于西伯利亞(Siberia)。俄羅斯聯合鋁業公司稱,阿什蘭鋁軋制廠從俄羅斯進口原鋁錠與軋制扁錠,無疑將提升俄羅斯-布雷迪公司產品的附加值。合資公司的投資2億美元,俄羅斯聯合鋁業公司占40%,其余的歸布雷迪公司。

俄羅斯聯合鋁業公司的原鋁全部是用水電生產的,因此俄鋁成為俄-美阿什蘭軋制公司低碳原材料的特殊供應者,他們簽署10年供應合同,可少排放200萬噸碳。這是全世界首 家高端平軋鋁產品廠,完全用的是高品質的預合金化的低碳的扁錠,也是這類企業的。布雷迪阿特拉斯公司(Braidy Atlas)與俄羅斯聯合鋁業公司的這筆交易金額約5億美元/a。

合資公司的債務由雙方按股權分攤,將另行簽訂詳細協議,北美汽車市場對鋁合金板帶的需求都大于其他地區的,同時,過去5年的年平均增長率也比世界其他地區的大,今后相當長的時間內仍將如此。這種高需求的動力來自環保部門的壓力,即對汽車的溫室氣體排放有嚴格要求,美國還出臺了“公司平均燃油經濟性”(Corporate Average Fuel Economy,Cafe)條例。為了執行這些環保法規與條例,汽車廠就得想方設法減輕汽車的自身重量,而為達到此目標,有效途徑只有兩條:一是改進設計;一定盡量多采用密度低的輕質材料,以減輕零部件的凈重。但在當前條件下,改進設計的效果已不大,而減輕汽車凈重有效措施就是采用盡量多的輕質材料制造零部件。制造汽車結構件用的輕質材料有鋁、鎂、鋁基復合材料、鈦,但是綜合性能的是鋁,其次是鋁基復合材料,至少在2040年以前是如此。

美俄合資公司的戰略目標

美俄合資公司的發展戰略目標是成為北美進的與碳足跡低的大型平軋鋁產品企業,而與俄羅斯聯合鋁業公司進行合作,此問題就可以得到圓滿解決。但除了軋制用的鋁合金扁錠外,還需進口一部分重熔用原鋁錠P1020,進口的軋制扁錠為5XXX系及6XXX合金,當然還有為數不多的軋制航空器厚板用的7075型合金扁錠,扁錠的各項性能指標完全符合布雷迪公司的標準。

從俄羅斯進口鋁合金扁錠,可以獲得的節能減排效果,俄羅斯聯合鋁業公司也從中受益匪淺,出口可達50億美元,同時簽訂了長達10年的合同,市場可靠穩定。

第二項戰略目標是長期的,也是直接經濟效益的,即與汽車制造廠進行長期的戰略合作,將一部分薄板(厚度≤6.35mm)加工成可裝備白車身的零部件,這是一項雙贏工作,但鋁加工廠的獲益會更大一些。

阿什蘭軋制廠將是世界上裝備進的,軋制設備將全部從德國西馬克公司引進,汽車ABS帶材將是全球一次性建成的,至少有2條以上連續退火生產線。不過此廠是否能如期建成還很難說,因為美國國會領導人提議讓特朗普政府對此廠建設進行審查,原因是俄方投資者為國家銀行所有,可能會危及到美國的安全,但肯塔基州當地的工人卻對此抱有很高的期望,因為它能給這個陷入困境的地區帶來數百個高新崗位。

諾貝麗斯鋁業公司

諾貝麗斯鋁業公司(Novelis)是一家印度公司,它的母公司是印度鋁工業有限公司(Hildalco Industries Limited,也可譯為欣達爾科工業有限公司),印度鋁工業有限公司又是阿迪特亞·比拉集團(Aditya Birla Group)的子公司,但諾貝麗斯鋁業公司是在紐約注冊的,也是在紐約證券交易所上市的,它的營業額的75%以上是在北美洲。

諾貝麗斯鋁業公司原是世界上的通用鋁板帶生產與廢舊易拉罐回收-再生企業,2018年7月26日收購了愛勵鋁業公司(Aleris Corp.),從而可以生產所有的鋁合金板帶材,成為了目前的平軋鋁產品企業(FRPS),不過航空航天鋁板帶生產研發領軍者仍是奧科寧克公司(Arconic),諾貝麗斯鋁業公司是亞軍。

年諾貝麗斯鋁業公司在全世界10個國家建有軋制廠與UBC(廢舊易拉罐)回收廠,有員工約11000名,2018年的預期收入115億美元。自2007年印度鋁業有限公司以60億美元收購了諾貝麗斯鋁業公司以后,在過去的10年又陸續投入20億美元對原有的生產線進行了改擴建,鞏固了它在世界汽車、管材鋁板帶領域的領導地位。諾貝麗斯鋁業公司總部在美國亞特蘭大市(Atlanta),收購了愛勵鋁業公司以后,它在全球11個國家共有37個工廠,總資產約150億美元,員工約16500人。

愛勵鋁業公司概況

愛勵鋁業公司被收購前在世界各地共有13個生產單位。截至2018年6月30日的上半年,三大地區的鋁材產量分別為北美洲259.8kt,歐洲172.7kt,亞洲太平洋地區14.9kt。這三個地區軋制產品的總生產能力1000kt/a,而2018年上半年的總產量為447.7kt/a,可見產能利用率達89.5%,效益很不錯。

生產汽車板帶材的工廠有比利時的度菲爾軋制廠(Duffel)、德國的福爾德軋制廠(Voerde)、美國肯塔基州的劉易斯波特(Lewisport)軋制廠;生產航空器板帶材的工廠有德國的科布倫茨(Koblenz)軋制廠、中國愛勵(鎮江)鋁業有限公司,諾貝麗斯公司收購了這兩廠后,從此進入了可生產航空航天高端鋁合金板帶材行列。此外,愛勵鋁業公司生產鑄造產品的7個廠都位于美國:阿什維爾(Ashville)、布克哈諾(Buckhannon)、克拉頓(Clayton)、達文波特(有2條生產線,Davenport)林肯郡(Lincolnshire)、里士滿(Richmond)、馬里奇斯維爾(Uhrichsville)。

在過去幾年內,愛勵鋁業公司投資9億美元對短板與高附加值產品系統做了較大規模改擴建,采用世界上少有的進的4064mm4輥可逆式熱軋機,4輥3760mm冷軋機,可生產世上寬厚的冷軋板,既可以生產熱處理不可強化鋁合金板,也可以生產熱處理可強化的2XXX系及7XXX系合金。愛勵(鎮江)鋁業公司就是科布倫茨軋制廠的翻版,并于早些時候通過了ISO與Nadcap的認證,所生產的厚板不但滿足了國內一些需求,而且還批量銷往國際市場。

科布倫茨軋制廠的半連續鑄造機可鑄造所有變形鋁合金(含Al-Li合金)大扁錠,完全符合航空材料的有關標準。對杜菲爾軋制廠的相關設備也進行了現代化升級改擴建,可滿足汽車工業對高品質板帶的需求,投資3.5億美元對劉易斯波特軋制廠作了相當大規模的高新技術改造,新建了一條可進行預處理的連續氣墊式退火生產線(CALP,Continuous Annealing Line With Pre-Treatment),可以生產各種鋁合金不同狀態薄板帶。建在德國納切斯特德(Nacherstedt)的廢鋁回收再生中心于2014年投產,再生合金錠生產能力400kt/a,是全世界的。2018年諾貝麗斯鋁業公司在北美洲、南美洲、歐洲、亞洲共建有24個平軋鋁產品與再生鋁廠,總生產能力約3300kt/a。

劉易斯波特軋制廠是一個專業軋制ABS的工廠,這在世界上是首 家。新建的CALP生產線于2017年12月投產,另外還增添了1臺不可逆式冷軋機與一個與底特律汽車廠合作的研發中心,對增加鋁材的應用對此中心寄予了厚望。該廠擴建項目的完成標志著愛勵鋁業公司在戰略轉移上邁出了一大步。

合并前的諾貝麗斯鋁業公司

未與愛勵鋁業公司合并前,諾貝麗斯鋁業公司就已是世界汽車、包裝、建筑-結構、通用工業等薄帶生產領跑者,也是廢舊易拉罐回收與再生處理的冠軍,在汽車廢鋁回收與利用方面也站在行業的前列,收購了愛勵鋁業公司后如虎添翼,穩坐天下平軋鋁產品企業的第 一把交椅,同時它對現有企業改擴建腳步從未停止,2018年5月14日宣布,投資3億美元在肯塔基州古斯里(Guthrie)建一個汽車鋁板帶廠,占地37160m2,增加就業崗位約125個,生產能力200kt/a,劃2020年投產。

年5月23日公司宣稱,將投資1.8億美元使中國諾貝麗斯(常州)板帶有限公司ABS生產能力翻一番,新建一條連續退火固溶處理線(CASH,continuous annealing solution heat),生產能力100kt/a,還新建一條高速縱剪線與一條自動包裝線,可于2020年投產,新增全職員工160名,常州工廠一期工程2014年投產,2018年達產。

自2011年以來,對汽車鋁板帶項目改擴建與新建生產線的投資達5.5億美元,使其全球汽車鋁板帶的生產能力為其2010年的3倍。

聯合公司的設想

諾貝麗斯鋁業公司收購了愛勵鋁業公司以后,愛勵鋁業公司不再以原有名義從事商業經營活動,從此消聲湮沒,但諾貝麗斯公司在鼓足干勁前行,制訂了雄心勃勃的規劃:

一是建立更加完善的產業鏈,航空航天、罐料、汽車、建筑-結構、商業運輸裝備及特種需求板帶生產齊頭并進,向所有的經濟部門提供所需的優質板帶材。

二是科布倫茨軋制廠的生產與研發中心已有50年,積累了豐富的經驗,有一批高素質科技人才,與諾貝麗斯美國肯尼索(Kennesaw)市大西洋(Altantic)研發中心結合在一起,將形成一支實力雄厚的科研隊伍。

三是大力整合亞洲經營業務,使再生鋁、鑄造、軋制與精整生產更有效地發揮效能,提高效益,更好地為日益擴大的亞洲市場服務。

四是鎮江愛勵鋁加工與常州鋁板帶有限公司相距很近,可聯合與上海期貨交易所(SHFE,Shanghai Futures Exchange)建立緊密的業務往來,提高市場競爭力。

五是愛勵鋁業公司在美國的尤里奇斯維爾(Uhrichsville)軋制廠及其他工廠有很強的雙輥式連續鑄軋帶坯生產能力,是生產建筑-結構(B&C,Building and Construction)鋁合金薄板帶很有效益的工藝,可將此技術移置到印度,在印度生產高附加值產品(CAP,Value Added Products),此項工作正在進行中。

六是大力發揮諾貝麗斯鋁業公司生產汽車鋁板帶優勢,全力以赴開拓汽車鋁市場,擴大鋁在汽車中應用,預計2028年北美乘用車鋁含量將達257kg/輛,比2015年的上升42%。諾貝麗斯除了旨在增加汽車用鋁量的舉措外,還特別專注于提高回收高價值汽車廢料量,增加汽車生產中用鋁的再生成分比例。

七是提高鋁鋼材的競爭力,在生產平臺建設、研發與服務方面下更大功夫,投入更多,服務更周到。2025年中國汽車產量可達3.4億輛。2018年全世界有225種以上的車型采用諾貝麗斯公司的鋁,2018年公司ABS的生產能力約750kt/a,美國肯塔基州廠和中國常州廠的擴建項目完工后,ABS產能可上升到100萬t/a。

八是繼續提升汽車鋁合金研發水平。諾貝麗斯鋁業公司是世界的平軋鋁產品生產企業,與汽車鋁合金打交通也已40余年,公司擁有一批高素質的工程師與冶金、化學、計算機等科學家,與汽車工業的材料成型、連接與機械方面合作形成一股強大的研發力量,在每年投入的科研經費中汽車鋁材研發有40%,還擁有全球研發中心與幾個實驗室。諾貝麗斯公司先后推出的汽車鋁合金有成熟的高成形性合金AdvanTM6HF-e200,正在研發的即將面世的AdvanTM6HS-s650和AdvanTMTUHS-s701,它們的抗拉屈服強度Rpo.2分別為350N/mm2與500N/mm2。為了更好地推廣鋁在汽車中的應用,公司還將在美國密執安(Michigan)與中國各建一個技術中心,與汽車廠緊密合作,共同解決鋁在應用中的一些技術問題。

此外,在早些時候制訂的規劃中,有一項是在汽車板帶材中再生鋁含量達80%的目標規劃,現在諾貝麗斯公司正在加油干,生產汽車板帶材的再生鋁含量比其他任何公司的都高,但要達到80%的目標,現在看來還有一定難度,好把它看成是一個較長遠的中期奮斗目標。

奧科寧克鋁業公司

奧科寧克鋁業公司2018年11月稱,董事會從公司的發展戰略和業務量方面考慮,決定將公司一分為二:工程產品與鍛壓部(Engineered products&Forgings)與全球軋制產品部(Global Rolled Products),同時不再將停產的特克薩卡納軋制廠(Texarkana rolling mill)賣給泰晨國際(Ta Chen International);匈牙利埃杰鍛壓公司(Eger forgings business)也不再賣給安吉斯特羅汽車集團(Angstrom Automotive Group)。

擴建田納西軋制廠

為了滿足工業部門與汽車工業對鋁合金薄板帶日益增長的需求,奧科寧克鋁業公司于2019年初決定投資1億美元,對諾克斯維爾(Knoxville)附近的田納西廠(Tenessee Operations plant)的熱軋線進行改擴建,并增加一些精整設備。該廠是北美平軋鋁產品的大企業之一,改擴建工作完成后,更加鞏固了它的大廠地位,更好為用戶服務,全部工作可于2020年第4季度完成,可新增就業崗位約70個。

在未來10年內,北美汽車市場對鋁合金薄板的需求可增加一倍,這是獨立研究機構-杜克環球公司(Ducker Worlawide)的預測。2015年以前美國鋁業公司投資3億美元對田納西軋制廠作了大規模改造,這次新投資是上次工作的繼續。

大力提升航空航天鋁、鈦材產量

奧科寧克鋁業公司是全世界的航空航天鋁、鈦材及其零部件與緊固件生產者,鋁合金板帶材生產集中在美國的達文波特軋制廠(Davenport Works),擠壓材與鍛件生產主要在拉斐特(Lafayette)廠,此外,3D打印航空器零件也是奧科寧克公司的主打產品。2017年這些產品的銷售額占公司總銷售額的42%。2015年以來,奧科寧克公司與波音公司(Boeing)、空客公司(Airbus)、艾姆布拉爾(Embraer)、通用電氣公司(GE)和洛克希德·馬丁公司(Lockheed Martin)簽訂了130億美元的新供貨合同。2018年7月又與波音飛機公司簽訂了一份長期板材供應合同,向波音商飛公司(Boeing Commercial Airplane)提供制造飛機用的板材,包括機身、機翼用又長又寬的板材,特別是制造787和777X新飛機用的碳纖維增強的鋁合金復合厚板。奧科寧克公司除在達文波特軋制廠生產厚板外,還有英國的基茨格材(Kitts Green)軋制廠與意大利弗西納(Fusina)軋制廠,不過它們的產量都很小,總產量也不會超過40kt/a。

為了生產世界上厚的整體式帶肋機翼壁板用的特厚板,奧科寧克鋁業公司在達文波特軋制廠新上了1臺特厚板拉伸機(Very Thick plate strecher,VIPS),同時還上了1臺新的大型輥底式固溶處理爐,它們可以生產天下從未生產過的寬、大、長、厚鋁合金板,已于2019年開始商業化生產。除大力強化航空航天鋁材供應外,還在向汽車工業、半導體、消費電子產品產業進軍。

重啟特克薩卡納鋁板帶精加工線

為了滿足汽車市場對鋁板帶的需求,奧科寧克鋁業公司投資1400萬美元,于2018年6月重啟停產的特克薩卡納(Texarkana)軋制廠的精加工生產線,改造工作可于年底完成,2019年1月正式投產,新增就業崗位35個。

肯聯鋁業公司

在喬治亞州建汽車結構件廠

年初肯聯鋁業公司(Constellium)計劃投資2000萬美元在喬治亞州新建一個汽車結構件廠,項目總價值3200萬美元,2016年初開工建設,已于2017年完成,2019年末可以創造約150個高新技術工作崗位。

收購鮑靈格林廠三箭鋁業公司的股份

年肯聯鋁業公司收購了三箭鋁業公司(TriArrowsAluminum,TAAH)在鮑靈格林軋制廠49%股份,此股份的實際持有者為日本聯合鋁業公司(UACJ),同時還簽署了肯聯鋁業公司向鮑靈格林廠提供ABS(汽車車身薄板)帶卷5a的協議,ABS帶材生產能力100kt/a,2020年可滿負荷生產,產品為高端5XXX系及6XXX系合金帶材,用于制造汽車覆蓋件。此項收購完成后,顯著提升了肯聯鋁業公司在北美汽車材料市場上的競爭力。

向奧迪A6提供薄板

從2019年起,肯聯鋁業公司向奧迪公司新版A6汽車提供覆蓋件鋁合金薄板,對這些板材進行了特殊的處理,具有良好的拆邊性能與耐繩索捆綁性能(ropingproperties),所開發的Securalex P6合金是一種高端吸收沖擊能的合金,用于制造發動機蓋,新研發的高成形性合金得到廣泛應用,受到一致點贊。

超精密厚板生產線

肯聯鋁業公司新建的超精密厚板生產線(AlplanTM Beyond Precisionline)已于2018年11月投產,與傳統生產工藝相比,在新生產線上制造的厚板平直度高15倍,材料損耗下降40%,產品返工率減少90%。

其中,合金有優異的力學性能,成形穩定性(shape stability)特佳,尺寸偏差極嚴,可以大大減少用戶的加工質量、廢料量、生產成本;用戶的制造時間可縮短50%,增加生產線產量;通過軋制工藝的精準控制,板材達到特級平直度,采用先進的熱處理工藝,兩面都得到恰如其分的軋制,因此能順利地裝配,消除了低價值的加工檢驗。厚板生產流程合理,板中殘余應力極低,因此AlplanTM的穩定性比常規軋制板的大2倍,因此工件返工率下降90%;有極好的陽極氧化性能,即使典型的難處理工件也能輕松地進行氧化處理。

鋁業公司

鋁業公司提升鋁箔裝機水平

年10月,JW鋁業公司宣稱投資3.20M美元對鋁箔裝備進行升級改造,主要對現有軋機、退火爐、縱剪作必要的改擴建,以提高空調箔、蜂窩箔、軟包裝箔等的品質與產量,更好地為市場服務。主要投資于阿肯薩斯州魯塞爾維爾鋁箔廠(Russelville)、密蘇里州圣路易斯軋制廠、賓夕法宜尼亞州威廉姆斯波特鋁箔廠。對南卡羅里納州古斯克里克(Goo5e Creek)軋制廠作適當擴建,該廠生產鋁板帶,工程可于2020年完成。

霍利山軋制廠建哈茲雷特連鑄連軋線

鋁業公司是美國較大的平軋鋁產品企業之一,現有4個軋制廠:密蘇里州霍利山軋制廠與圣路易斯(st,Louis)軋制廠、路塞爾維爾軋制廠(Russellville)、賓夕法尼亞州威廉斯波特(Williamsport)廠,公司業務都在美國,今后的發展戰略仍是為北美用戶服務,但要大力提高附加值,向深加工產品發展,同時也要開拓國際市場。

今后的主要擴建項目是建一條全新的雙帶式哈茲雷特連鑄連軋生產線,它由一臺雙帶式哈雷特鑄造機(如圖)與其后的雙機架熱連軋線組成。哈茲雷特As2000型鑄造機(HaxelettR Model As2000)是美國哈茲雷特帶材鑄造公司(Hazelett Strip-Casting)提供的,可產帶材寬度2000mm,厚19mm,生產能力50t/h,可生產的合金為1XXX、3XXX、5XXX及6XXX系;雙機架熱連軋線將19mm的鑄造帶材軋成大體為2.5mm厚的熱軋帶卷。

熱連軋機列從意大利米諾公司(MINO)引進,是北美首條這類大的生產線,除中國有兩條外,還有一條在海灣地區。在當前生產冷軋用的熱軋及鑄軋帶卷中是節能的,也是環保與成本低的,此工藝的不足之處是,不能生產航空航天2XXX系及7XXX系板帶材與鋁-鋰合金板帶材,而在生產鋁箔帶坯方面有相當強的競爭力。在JW公司新建的項目中還有一臺高檔軋輥磨床

霍利山軋制廠項目可于2020年6月完工,其單位產品能耗0.205kwh/kg,僅為傳統鑄錠熱軋法的37%;單位產品(t)的溫室氣體排放155kg/t,僅為鑄錠熱軋法的37.3%。這就是JW鋁業公司選擇哈茲雷特工藝的主要理由,另外它也看到了中國的兩條生產線都達到了預期的目標。(未完待續)

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