佛山市铝型材加工产业技术升级指导意见

佛山市铝型材加工产业技术升级指导意见
铝型材加工产业是佛山的支柱产业之一，随着生产技术的发展，资源利用、环境污染等行业共性问题日益凸显，成为制约行业发展的瓶颈。为全面贯彻落实科学发展观，充分发挥政府在经济发展中的调控和引领作用，加快佛山铝型材加工产业技术优势升级，依据《佛山市产业结构调整指导意见》等有关法律法规和规划政策，制定本指导意见。
一、行业现状
（一）形成铝加工产业集群优势
铝加工是佛山的优势产业，其铝材产品早已蜚声国内外，畅销60多个国家和地区。佛山铝加工产业在规模、效益、市场占有率、品牌和技术等方面，在国内乃至全球铝加工行业都具有明显优势。
我市铝加工企业300余家，产能超过350万吨，产量约200万吨，年综合产值约1000亿元，从业人数约23万人，佛山已成为全球知名的铝材研发、生产加工和贸易中心。
（二）形成建筑铝型材品牌优势
我市铝加工的主导产品为建筑铝型材，约占总产量的70%。佛山拥有获“中国名牌”称号企业9家，占全国总数的50%，还有20余家企业的产品获得了“广东省名牌”和“广东省著名商标”的称号。佛山建筑铝型材的品牌、工艺技术和装备等竞争力在全球处于领先地位。
（三）已具备一定的技术创新实力
佛山铝加工产业群中，有全国乃至全球铝加工行业的龙头企业，如坚美、凤铝、兴发铝业、广亚等，具有雄厚的经济实力，在铝加工行业具有话语权，有5家企业建立了省级工程技术研发中心，有10家企业参加了国家行业标准的制定，具备承担国家支撑计划等重大科技任务的能力，而且对绿色新技术有迫切需求。
 

二、存在问题
我市铝加工产业在国内已具有明显的规模优势和品牌优势，尤其建筑铝型材的生产规模，在国内毫无争议的位列第一。但随着产业规模的扩大，产业存在的问题日益突出，急待解决。
（一）资源利用率偏低，环境污染问题仍然严峻
我市铝加工产业采用的生产技术，还存在资源利用率偏低、环境污染严峻等问题，已成为佛山铝加工行业发展的瓶颈。以铝表面处理为例，化学钝化工艺和氧化工艺是目前铝表面处理的主要工艺，每年经化学钝化工艺和氧化工艺处理的铝材分别占40%和45%。在生产过程中，每年产生含致癌物六价铬（Cr6+）的废水和废渣分别达到300万吨和9600吨，产生含氟、高氨氮等污染物的废水和废渣分别达到1500万吨和15万吨，同时，还排放大量的氟化氢废气；消耗水资源约1800万吨。急待研究开发和应用铝材加工绿色生产新技术。
（二）产品结构单一，行业发展后劲不足
佛山的铝产品以建筑铝型材为主，约占总产量的70%，产品结构较单一，抗市场风险能力较弱，且行业发展后劲不足。据专家预测，未来几年内，铝加工材的总量仍然保持两位数的增长态势，其中，铝合金工业型材产品的比例将逐年增大，而建筑铝型材产量增长比例将逐渐变小。佛山铝加工产业，必须主动调整产品结构，紧跟“十二五”国家战略发展需求，抓住我国大力发展轻量化运输的绝好机会，尽快研发和制造应用于轨道交通、汽车轻量化、航空航天和机械工业等的高强度轻质大宗铝合金型材新产品。
（三）科研资源分散，缺乏政策引导，难以实现重点突破
佛山的铝加工企业各自具有一定的研发能力，但存在研发内容同质化和各自为政的现象，科研资源分散，没有形成交流共享的机制和平台，难以成功研发成套生产新技术。另一方面，佛山尚未建立开放共享的铝表面加工处理成套新技术中试验证和评价平台，难以对实验室成果的经济性和环境影响等风险进行科学、客观的评价，也制约了新技术的产业化应用。
佛山铝加工产业的创新模式，仍以企业创新为主，还未形成“官-产-学-研-用”一体化的创新模式，尤其缺乏政府政策和资金的引导，难以吸引国内外优势科技力量来佛山落户，制约关键技术的突破和产业的转型升级。
三、思路和目标
（一）发展思路
贯彻落实国家“十二五”发展战略，以铝型材加工处理新技术的研发应用为突破口，以节能减排、资源循环综合利用为突破方向，以铝加工行业技术研发平台建设为重点，构建“官-产-学-研-用”一体化的科技创新模式，加强政策和资金的引导和支持。一方面发展减少污染、节约资源和能源的产业升级替代技术，增强现有产品的竞争优势；另一方面，提高大宗铝型材新产品加工制造技术研究开发力度，形成多元化产品体系；带动铝加工产业技术转型升级，实现铝加工行业的绿色制造和可持续发展。
 

（二）总体目标
通过重点突破铝加工产业的关键技术，在3-5年内，率先在行业龙头企业推广应用绿色新技术，降低水耗、铝耗和能耗，减少污染物排放量，形成示范作用，带动行业技术转型升级，提高产品竞争力。
（三）未来3-5年的发展重点
未来3-5年的发展重点包括：
（1）发展节能减排和资源循环综合利用新一代绿色生产技术，保持和增强佛山建筑铝型材产业的优势；
（2）发展工业废弃物的无害化处理和高值化利用技术，减少环境污染，实现综合利用。
（3）调整产品结构，适应交通运输业等对铝材需求的快速增长，研发新型大宗工业铝型材的制造技术，开拓工业型材市场。
（4）发展自动、先进、高效及节能的铝型材装备和制造企业。同国外先进的发达国家相比，我国挤压生产的自动化水平很低，平均劳动效率低50%以上。国外最先进的挤压水平是1人操作4台挤压机，一般可以达到2人操作一台挤压机，而我国一台挤压机需要至少5人操作。因此，我市急需发展先进挤压生产自动化装备与技术，提高挤压劳动生产率50%以上，从而提高我市铝型材行业的制造水平，占领全国铝型材行业的制高点。
（5）发展先进的挤压机及配套技术，逐步淘汰落后的小型挤压机。目前国外铝型材生产企业装备的挤压机均在1800吨以上，采用多孔模具技术替代了小型挤压机。同小型挤压机相比，1800吨以上挤压机，劳动效率高，能耗低，经济效益高，同时，通过装备双牵引设备、采用短行程挤压等技术，可显著提高挤压效率和水平。我市急需发展先进的挤压机，淘汰1800吨以下的小型挤压机，并研究和发展短行程挤压技术、反向挤压技术、双牵引技术等挤压机配套技术及装备，并带动挤压机机械设计制造和自动化控制技术的发展和进步，推动建筑铝型材行业向质量效益方向发展，提高工业铝型材产业的产品附加值。通过技术进步，降低铝型材产品的制造成本，提高我市铝型材行业在全国乃至全球市场的竞争力，保持我市铝型材行业在全国的优势地位。

四、亟待解决的关键技术
未来3-5年，本着节约资源、降低污染、提高效率的原则，针对佛山铝加工产业链存在的共性问题，重点突破工艺、装备、污染控制和工业废弃物综合利用等方面的关键技术，建立建筑铝型材等优势铝材产品的绿色生产过程，发展大宗铝合金新产品的制造技术，实现促进产业科技转型升级的目标。
关键技术1：大截面高合金化铝铸锭的热顶铸造、热处理工艺及装备
以轨道交通用铝材和军工用铝材为代表的大断面复杂截面、高合金工业型材，是未来铝加工产业发展新的经济增长点。目前，国外发达国家大型工业型材所占比例高达40%，而我国所占比例不到20%。在大断面型材生产过程中，大截面高合金化铝铸锭热处理技术是关键的一环，只有优质的铝棒才能生产出一流的型材产品。我市铝材企业绝大多数以生产建筑型材为主，多数企业对轨道交通、船舶、汽车、航空等领域所用工业铝型材生产的关键技术还重视不够，铝合金热处理的退火、固熔淬火、时效、回归热处理技术，如直径500mm以上大型模具的设计制造技术设备、铝型材在线淬火设备、25米以上的大型时效炉、立式淬火炉等，工艺、装备及热处理状态的认识比较肤浅。研究开发直径500mm以上的大截面高合金化铝合金铸造和热处理工艺及装备，需合理配套大型熔铸炉和倾动炉、先进的透气和除气系统，及永磁搅拌系统、同水平液位平稳热顶铸造等技术设备，以保证熔体成份均一，减少铸棒缺陷，降低氢脆等现象，充分满足大型工业型材的加工要求；同时还可提高建筑铝型材的竞争优势，与传统铸造方式相比，铸造速度提高10-30%，铸棒缺陷较少50%，成品率提高5%以上。因此尽快消化吸收国外的大截面高合金化铝合金铸造和热处理工艺，加快我市工业铝型材新产品开发、制造水平，使大截面铝合金铸锭质量达到：
（1）氢含量≤0.20ml/100g;
（2）无低倍组织缺陷，晶粒度二级以上；
（3）铸锭表面光滑，无偏析瘤，免除切皮。
关键技术2：铝型材模具仿真设计、制造和模拟挤压先进技术服务平台建设及产业化应用
铝型材挤压模具的质量和使用寿命是行业生产实现高产、优质、低耗、高效、低成本的关键技术，而模具的设计、制造是整个行业升级与发展的核心，通过对铝型材模具应用仿真设计、制造与模拟挤压先进技术来解决铝型材模具在高温、高压、高摩擦等复杂环境和大塑性变形的状态下导致模具质量不稳定、修模试模次数过多和开发周期过长等重大技术问题。
 

关键技术3：大型、复杂断面铝型材挤压技术及产业化
大型、复杂截面铝型材可应用于轨道交通、汽车、飞机等高速发展的新型领域，大型挤压技术（如6000吨以上大型挤压机）和装备是其制造的关键。目前，山东、吉林和辽宁等省的部分企业在大型复杂截面铝型材挤压技术和装备方面已走在全国的前列，我市企业在大型挤压技术设备方面正处于拟建和在建阶段，生产过程还处于摸索起步阶段，产品的综合成材率较低。为保持佛山铝材加工业的竞争优势，需大力支持企业在大型挤压机建设和大型挤压模具设计制造技术方面的研发，在未来3-5年内争取实现：
1、开发2-3款交通运输用典型大型复杂断面铝型材；
2、大型复杂断面铝型挤压成品率达到60%以上。
关键技术4：无铬钝化表面处理新技术
化学钝化技术是铝型材表面处理的主要技术之一。我市生产的建筑铝型材中，40%采用化学钝化工艺处理，目前生产企业普遍采用六价铬酸盐钝化工艺，生产过程产生大量含致癌物（Cr6+）的废水，研究开发无铬钝化新技术一直是业界追逐的热点。近年来，锰酸盐和有机硅烷体系无铬钝化技术取得了突破性研究进展，该技术符合建筑铝型材表面处理的要求，具有广阔的应用前景，需加快过程机理、中试验证和风险评估研究，早日实现产业化。
关键技术5：无氟无铵表面预处理绿色新技术
铝型材表面预处理是铝表面处理的关键工序，目前生产企业普遍采用酸蚀工艺生产，生产流程长，生产过程消耗大量的工艺用水，并产生大量的含氟和氨氮的工业废水，同时还产生大量的氟化氢废气和含氟废渣，损害人体健康，严重污染环境，急需研究开发短流程、低污染的铝表面预处理新技术。近期，由中国科学院过程工程研究所和佛山三水铝表面创新技术中心有限公司共同合作，研究开发无氟无铵铝表面预处理绿色新工艺，已取得了突破性研究进展。该工艺将大幅缩短工艺流程，实现工艺用水循环使用，工艺水耗降低90%，工业废水排放量降低95%，能彻底消除氟化氢废气和含氟废渣污染，且可以实现工业废渣的高值化利用。急需加强无氟无铵铝表面预处理绿色新工艺产业化前期研究，尽快实现全行业推广。
 

关键技术6：节能型阳极氧化处理绿色新技术
阳极氧化是铝型材表面处理的另一个主要技术，佛山市生产的建筑铝型材中，45%采用阳极氧化工艺处理。阳极氧化技术工艺成熟，膜层质量好，但阳极氧化耗电量大，每处理1吨铝材消耗约500-600度电；而且工艺过程采用流动水洗方式，消耗大量工艺用水，并产生大量含药剂的工业废水。急需开发高效节能的逆变大功率电源应用技术和新型阳极氧化液配方及绿色新工艺，实现节约资源和能源、减少污染的目标。
关键技术7：无镍绿色封孔新技术
目前国内普遍采用氟化镍冷封孔醋酸镍中温封孔技术，随着铝合金在手机、相机、电脑等电子产品领域应用普及，镍的致癌性问题日益突出，急需重点突破无镍无毒封孔技术，并迅速实现产业化；在此基础上，进一步研究开发其它封孔技术。

关键技术8：铝型材表面氧化处理药剂回收废水循环利用工艺装备研发与应用
铝型材表面处理过程消耗大量水资源，并产生大量高污染工业废水。据统计，每生产1吨氧化铝型材约耗水25吨，佛山铝型材加工产业规模大，每年消耗水资源和排放废水均超过1800万吨。亟待开发和应用铝型材表面处理清洁氧化工艺技术，以实现节能减排、保护环境、促进产业技术转型升级的目的。通过研究开发和采用无害化药剂配方，设计阳极氧化工艺各生产工序的废水在线处理、循环使用系统，逐步推进生产线水平衡，最终实现废水低排放甚至零排放。
关键技术9：工业废渣无害化利用技术
铝型材表面预处理过程产生大量氢氧化铝工业废渣，采用传统工艺产生的工业废渣含有氟等污染物，一般采用填埋处理。氢氧化铝是一种重要的环保型无机阻燃剂，它具有阻燃、消烟、填充三大功能，而且无毒、稳定性好、高温下不产生有毒气体、脱水吸热温度较低（235-350℃）、能与多种物质协同作用等特点。目前全球氢氧化铝阻燃剂消费量超过60万吨/年，占无机阻燃剂消费量的80%以上。
随着无氟无铵铝表面预处理技术的逐渐成熟和应用，氢氧化铝工业废渣中有害物质将大幅减少，该工业废渣经过纯化、超细化、偶联等过程，有望开发出高端氢氧化铝阻燃剂产品，将工业废渣变废为宝，实现工业废渣的高值化利用，为我国控制环境污染和防火减灾做出贡献。
 

关键技术10：集成铝表面处理技术中试研究和评价平台
铝型材表面处理包括化学钝化工艺和阳极氧化工艺两大类，每类工艺均由若干个工序组成，包括化学钝化、粉末喷涂；表面预处理、阳极氧化、电解着色、表面封孔、电泳涂装等。目前佛山还没有成套的铝型材表面处理研究平台，制约成套技术的成功开发，难以发挥各工序间的组合优势。
集中建立铝表面加工处理成套新技术硬件和软件研究开发平台，平台装备进行柔性连接，满足不同研究需要，关键参数和环节实现自动控制，建立工艺过程分析测试标准，平台对外开放共享，支撑行业技术升级，打造广东省金属表面处理新技术研究示范基地。
关键技术11：交通运输领域铝合金型材的研发与应用
节能、环保是汽车和高速列车等交通运输领域技术发展的趋势。在汽车、轨道列车的轻量化过程中，铝合金由于其质轻、强度高等特点备受关注。交通运输领域对型材的应用提出了很高的要求，大截面、薄壁厚、高尺寸精度、复杂截面、外观精美、性能优良，如断面宽度在500mm以上、甚至达到800mm，而壁厚则仅有几毫米，这不仅需要大型、特大型挤压设备，还要求高性能的大规格铸锭制备、准确的模具设计、正确的挤压工艺、精密的热处理手段和优良的焊接技术。佛山在高性能铝合金产品的应用和加工技术领域已经取得了一定的发展，但和快速发展的市场需求相比仍有较大差距，需加快高性能铝合金型材加工制造技术的研发速度，提高市场占有率。
关键技术12：铝型材包装自动化技术设备的应用
当前，铝材生产企业普遍面临招工困难和人工费用增高的困扰，企业如何提升铝型材生产过程中的自动化水平，降低生产中的人为因素，是企业面临转型升级的一大命题。目前，很多铝材生产企业都采用了自动化程度高的表面处理生产线，生产效率和产量都得到了大幅提升。而产品生产出来后的包装却成了企业头痛的问题。传统的人工包装效率较低，平均每人每天包装量仅为2吨左右，一条自动化程度较高的表面处理生产线，须配置约50名包装工人，且在包装过程中人为损伤产品时有发生，包装质量也得不到保证，不适应国外出口的包装要求。因此，开发铝型材自动化包装技术设备，减少人为因素，提高劳动生产率，有利于降低企业用工成本和提升企业生产效率。
关键技术13:铝建筑型材门窗和幕墙结构的研发与产业化，补强我市铝型材产业链终端产品的缺失
 

佛山市在铝合金门窗幕墙结构研究和开发方面处于全国领先水平，相关专利的拥有量为全国第一，特别是在新型节能门窗和幕墙结构开发、铝木复合型材的结构开发和光伏幕墙结构开发等方面处于全国的领先地位，但目前我市直接生产门窗幕墙的企业较少，规模有限，基本以销售铝型材为主。这种产业链布局的弊端是将污染和能耗留在了佛山，而能耗和污染低得多、利润比生产铝型材高几倍的终端产品门窗幕墙的生产，却留给了佛山以外的地区。在此情况下，我市急需加大铝门窗和幕墙结构开发方面的支持力度，加大铝门窗和幕墙结构开发项目、人才培养和标准化和自主知识产权等方面的投资，鼓励企业生产高端的节能铝合金门窗和幕墙型材产品，引进大型门窗幕墙公司来我市落户，力争3-5年内，彻底改变我市较少生产铝型材终端产品门窗幕墙的畸形局面。若佛山生产的大部分铝型材留在本地加工成门窗幕墙，则铝加工产业的总产值将由现在的1000亿元成倍增长，至少突破3000亿元，同时，单位GDP的能耗和污染将成倍降低。若如此，我市铝建筑型材行业的发展才真正上一个新台阶。
五、政策保障
为支持和引导铝加工产业技术升级，重点突破制约行业发展的共性关键技术，推广和应用新一代高效节能清洁生产技术，应采取积极的政策保障措施，确保产业技术升级目标的实现。
（一）制定奖励扶持政策，促进技术进步和产业发展
对铝加工企业积极应用绿色环保型表面处理技术、节能降耗工艺，在铝表面处理工艺、挤压工艺上实现清洁生产、节能降耗以及资源综合利用给予扶持，扶持方式采取 补贴  的方式，最高扶持额不超过 500  万元。
（1）表面处理阳极氧化预处理工序采用无氟、无氨氮及其他无污染环境的新药剂，给予一次性奖励 300 万元；
（2）表面处理封孔工序采用不含镍及其他重金属元素的药剂给予一次性奖励 100 万元；
（3）表面处理钝化工序采用不含铬及其他重金属元素药剂的 给予一次性奖励 100 万元；
（4）单位产品综合能耗:挤压基材工序综合能耗≤110kgce/t，氧化料工序综合能耗≤150kgce/t，电泳料工序综合能耗≤190kgce/t，喷粉料工序综合能耗≤65kgce/t，喷漆料工序综合能耗≤100kgce/t，按每吨型材补贴10元进行奖励。
（5）发展新型门窗系统，一套新型节能窗型，年销售在1000吨以上，奖励200万元。
 

（二）重点扶植建立开放共享的新技术研发平台
加大政府科技研发资金投入力度，按省地1:1的配套资金，集中扶植建立3个共享应用示范平台，研发行业共性关键技术走向成熟，率先突破制约行业发展的瓶颈，促进产业科技转型升级：
共享平台1、基于药剂回收和废水循环利用的阳极氧化公共平台，研发的关键技术为：
1、阳极氧化前处理药剂技术回收研究；
2、阳极氧化槽药剂配方、冰浆蓄能、铝离子副产品回收和高效节能逆变大功率电源研究；
3、前处理和阳极氧化水洗槽截流、酸碱在线中和除渣、废水循环利用的装备研究；
4、单锡盐着色稳定性及单向、反向脉冲着色电源研究；
5、无镍、绿色封孔技术研究；
6、前处理废渣综合利用研究。
共享平台2、粉末喷涂无铬处理公共平台，研发的关键技术为：
1、锰酸盐、钛酸盐和硅酸盐无铬复合膜研究；
 

2、有机硅烷体系无铬钝化膜研究。
共享平台3、铝型材模具仿真设计、制造和模拟挤压先进技术服务平台，研发的关键技术为：
1、搭建铝型材模具仿真设计、制造和模拟挤压先进技术服务平台，并为企业的模具（特别是多孔模具）设计、制造和挤压过程提供优化设计、制造方案，从而达到模具平均开发周期缩短20%以上，试模能耗及成本降低20%以上。
2、建立基于计算机数值模拟的铝合金材料数据库、挤压模具材料数据库和数值模拟案例库。
3、为南海乃至广东铝型材企业模具的CAD/CAE/CAM全过程提供可行的、标准化的操作规程。
（三）实施“官-产-学-研-用”模式，积极推动铝加工产业技术升级和国际化进程
建立“官-产-学-研-用”一体化科技创新模式，制定高端人才引进落户的支持政策，汇集国内外优势科技力量，为佛山铝加工产业的发展贡献才智。进一步完善境外投资政策，简化项目审批、驻外人员派出等手续，为佛山市铝型材企业实施国际化经营提供便利条件，充分发挥外贸专项资金的扶持引导作用，引导和激励企业积极实施“走出去”战略，逐步建立国际化的研发、生产、销售和服务体系；支持自主品牌在境外的商标注册、专利申请和参与各类国际组织有关标准的制定、修订工作；鼓励企业开展多种形式的国际合作，加强信息、技术交流和人员培训。
（四）开展专业人才培训，加大公共服务平台建设力度
扶持专业人才培训机构，为行业可持续发展培养一批高水平的专业人才，引领行业技术发展。大力推进合作办学、合作育人、合作发展，突出人才培养的针对性、灵活性和开放性，增强办学活力。加强对企业员工的技术培训，提高他们的专业技术水平，不断提高服务区域经济和社会发展的能力。
（五）强化产业引导，加快推进技术升级
加大对产业发展的优化引导，定期公布全市推行绿色无污染的铝加工企业名单，扩大产品知名度和市场占有率，积极推行先进技术和工艺的实施。加快产业集聚提升，结合佛山铝加工产业特色，明确板块发展方向与目标定位，加强铝加工、环境处理、污水处理等特色产业集群的整合与规范提升。同时，加强政府部门对行业节能减排的监管和支持力度，加强对建设项目的环境评价和管理，严格环境执法。加强铝加工过程中各个工艺的清洁生产审核制度，加强对铝加工企业较多的区域进行集中污水、废渣等规划治理，建设环保型的工业园。