我國應高度重視鎂合金戰略產業

鎂合金被稱為“21世紀的綠色環保結構材料”,有非常優良的應用性能,是目前質量最輕的金屬結構材料,具有比強度高、比剛度大、消震性好、承受沖擊載荷能力大、電磁屏蔽性能優異、無生物毒性、耐有機物和堿的腐蝕性能好、資源十分豐富等優點。隨著加工技術水平的不斷提高,鎂合金應用范圍迅速擴展,市場需求不斷增長。迅速發展壯大鎂合金戰略產業,對于發展我國國民經濟與國防科技工業具有十分重要的意義。
我國鎂陸地資源約占世界總探明儲量的35%以上,居世界第一位,豐度達到500年以上。其中,菱鎂礦資源總量31.45億噸,符合煉鎂要求的一、二級礦占78%;白云石資源探明儲量在40億噸以上。2019年,全球原鎂產銷量100萬噸,我國為84.48萬噸,占到全球的85%,其余為俄羅斯、以色列等有少量產出。國內產量主要分布在陜西、山西、寧夏等地,其中陜西51.76萬噸、山西11.71萬噸、寧夏5.85萬噸。目前,全球原鎂約有45%用于生產鎂合金,這里面又有70%用于汽車行業,其余20%和10%分別用于3C和軍工、建筑材料以及飛行航空器等領域。
市場前景廣闊
在交通運輸裝備領域:一是在汽車應用方面,在采用相同動力和傳動系統的前提下,汽車輪轂、覆蓋件、發動機箱、電池艙等零部件的輕量化,是鎂合金最大的增量市場。德國大眾汽車統計,汽車自重每減輕10%即可節約燃料5%,每使用10公斤鎂合金,汽車可減重4公斤左右;自重每降低100公斤,每百公里油耗可減少0.7升;每節約1升燃料可減少二氧化碳排放2.5克,年排放量減少30%以上。國外汽車已有60多個零部件改用鎂合金,如歐洲帕薩特和奧迪A4每輛車上已達到14公斤以上,北美地區和日本的部分車分別達到3.8公斤和9.3公斤,有的甚至超過28公斤。根據我國汽車輕量化路線圖,到2020年、2025年和2030年,單車用鎂合金要分別達到15公斤、25公斤和45公斤。以2025年生產3500萬輛、單車消耗25公斤鎂合金測算,需求量為87.5萬噸。以2030年單車用量45公斤計算,則需要172萬噸。2019年,我國生產純電汽車130萬輛,小型乘用車3000萬輛,如果僅把每輛車的覆蓋件改為65公斤的鎂合金板材,就需要203萬噸。長春一汽、上汽大眾、重慶長安汽車等車企都已開始批量使用鎂合金。展望未來,汽車用鎂合金用量或將迎來井噴式增長。
二是在軌道交通方面,軌道交通只要減輕車體重量,就能使列車增加有效載荷,運行速度更快。現在一列八節車廂組成的高速列車,牽引力要高達5500-8800千瓦,而用鎂合金降重則可大幅降低動力成本。國外軌道客車鎂合金的應用遠超我國,法國高速列車鎂合金鑄件和板材使用超過45000個,日本、韓國的高速列車也都采用了鎂合金鑄件和板材,成本降低8-10%。我國規定常住人口300萬以上、財政預算100億以上的城市,可以發展軌道交通。全國已有43個城市開通了地鐵或輕軌列車運營,另有15個城市制定了地鐵或輕軌規劃,2020年市內軌道交通里程將達4500公里以上,各大城市都在修訂增大城市軌道交通計劃,僅成都市規劃的2035年度市域內軌道交通里程就將達4500公里。成都天智輕量化科技有限公司已經批量供應地鐵列車鎂合金輕量化產品。軌道客車大量使用鎂合金材料也將成為必然。
在3C電子產品和軍工、建筑材料領域:金屬鎂板帶材已開始用于中高檔超薄型、或尺寸較小的筆記本外殼,工程塑料以及碳纖維所無法與此相比,鎂合金材料現為便攜式筆記本電腦外殼的首選。此外,還有電子產品的屏蔽層,超薄金屬鎂板(箔)也趨向使用鎂合金。新一代移動通訊產品大量使用挖空鎂合金框架,在4G和5G通訊基站散熱器方面,僅國內至少有500多億元的市場需求量。在軍工領域,鎂合金也已批量使用在可移動便攜式通訊裝備、輕便武器系統單兵武器和智能化頭盔、軍車懸掛式外裝甲板以及肩扛式導彈、火箭彈殼體上。在墻面裝飾領域,特別是高層、超高層建筑中,輕量化鎂合金模板也開始廣泛使用。
在飛行航空器等領域:飛機結構中除了內部支架框架以外,蒙皮、地板、艙板等最適合使用寬幅鎂合金薄板。有試驗結果表明,飛機減重1磅所帶來的經濟效益,商用機為300美元,戰斗機為3000美元,航天器為30000美元,綜合減重效果比鋁合金高出25%-35%。歐洲空客公司早在上世紀就開發了鎂合金板,比使用鋁合金減重十數噸。我國的西飛、成飛很早就在機體內使用了鎂合金鍛件、鑄件和板材。民航、通用航空、商業航天領域,將來更是鎂合金大顯身手的領域。
中國淪為原鎂生產“巨人”制造“矮子”
目前,世界金屬鎂工業的走向是,西方國家對原鎂減產殆盡,但中國在持續增產。美國、德國、韓國、澳大利亞和日本等已經把金屬鎂作為21世紀的重要戰略材料,相繼制定了各自的鎂和鎂合金產業化規劃。美國正在重點研究鎂合金的高端制造工藝,現擁有世界唯一的工業化寬幅板帶生產線;德國政府出巨資重點研究壓鑄鎂合金、快速還原化與工具制造等尖端技術;韓國制定了由三星、浦項、現代三巨頭聯合投資超過500億美元的東海岸三大鎂合金國家產業園計劃,2016-2018年已經招商引資超過100億美元,計劃到2025年在鎂合金深加工和高價值產品領域要達到世界領先水平。鎂合金高端產業已形成了從基礎研究到應用研究,再到產品開發和終端應用的完整體系,像高性能寬幅鎂合金板帶材、高性能鎂合金擠壓型材和精密鍛造件等尖端加工技術,已基本被全部壟斷,攫取了鎂終端產品85%以上的附加值。就連年產僅有2萬多噸原鎂的烏克蘭,在航空、航天等關鍵零部件的精密壓鑄方面也走在了世界前列,年創造產值達42億美元。
雖然我國以豐富的資源和低成本的優勢,2003年以來已連續十八年成為世界最大的原鎂產地和輸出地,但卻是典型的原鎂材料生產“巨人”、鎂合金制造“矮子”。2019年,我國出口原鎂和鎂制品45.16萬噸,金額553.6億元,均價12.25萬元/噸,出口量占全球總產量的53%,主要出口荷蘭、加拿大、美國、日本等國。全國進口鎂制品41.09萬噸,金額701.9億元,均價17.08萬元/噸。
鎂產品出口、出口—進口一圈后,國家凈損失148.3億元。在金屬鎂精密鑄造和成形方面,雖然已成功開發出了高速列車“復興號”擠壓側墻型材、地板導槽型材等產品,并進入批量裝車應用,但在鎂合金板材生產、應用方面遠遠滿足不了市場需求。在運輸裝備制造中,鎂合金板帶材的消耗量占到70%以上,盡管山西聞喜銀光鎂業(集團)有限公司現為全國規模最大、品種最全的鎂合金企業,但年產板帶也不足3000噸;中鋁洛陽公司和山東臨沂曙光鑄造有限公司的鎂合金板材數量也十分有限,而且技術水平低、裝備落后;河南鶴壁市高性能鎂合金材料年產值也只有50多億元;此外,寧夏太陽、山西長治、山東南山、重慶博奧、廣東慶鎂、福建坤孚等在加工方面雖有提升,但寬度大于1220毫米以上的鎂合金薄板材,仍然屬于空白。這些板材的采購價格極其昂貴,如汽車用高強度板材28萬元-35萬元/噸,飛機制造和國防工業用板材38萬元-45萬/噸,最高價是出口原鎂30多倍。A股與汽車輕量化材料(鎂合金)相關度較高的上市公司,只有云海金屬和萬豐奧威。
整體上看,我國規模化鎂合金深加工和高端制造水平還很低,現有規模以上原鎂冶煉企業83家,前十大企業產量占比37.7%,產能大于3萬噸的只有13家,剩余的都是小微企業,行業集中度差,裝備自動化程度低,遠未形成技術的引領和產業的集聚。
我國原鎂產品以白菜價出口,然后再花巨資從國外進口的局面應盡快改變;中國的鎂合金需要戰略級別的鎂合金產業規劃和短期、中期、長期的技術布局。要充分利用我國原鎂產量在世界范圍內的絕對優勢,高起點規劃原鎂冶煉和鎂合金高端產品加工產業的整體布局,抓緊引進國外鎂合金高端產業化技術和先進加工裝備,立足陜西本地原鎂就地取材,盡快實現本土鎂合金應用端產業升級,替代進口,力爭在較短時間內打造出我國的鎂合金戰略性產業基地。
全力以赴做大做強鎂合金產業
近年來,陜西的府谷、神木兩地利用蘭炭副產的荒煤氣作燃料生產原鎂,形成了獨具優勢的金屬鎂冶煉低成本洼地,構建了煤化工與金屬鎂生產有機結合的循環經濟產業鏈模式,原鎂產量和出口量連年增加,穩居全國第一、全球第一。其中,2019年府谷產量43.33萬噸,神木8.43萬噸,總產量占到全國的62%,全球的52%。去年,金屬鎂在國內的銷售比例已達49%,未來10年國內鎂消費年均增幅將在20%以上。我國作為原鎂產量世界第一大國,應緊緊抓住全球鎂合金應用正在興起的戰略機遇,全力以赴做大做強鎂合金產業。為此建議:
一是在產業目錄中鼓勵高性能鎂合金的生產和加工,把鎂資源、原鎂錠和鎂合金納入國家重要的資源戰略、材料戰略和產業戰略,加快、加大投入鎂合金研發,擴大鎂合金應用,全力發展鎂合金產業。進一步加快在交通運輸裝備、3C電子產品和軍工、建筑材料以及飛行航空器等領域鎂合金輕量化材料的應用步伐,盡快改變鎂合金生產加工受制于人的被動狀況。
二是要站在全球格局的高度看待發展我國金屬鎂戰略產業的緊迫性和重要性。應把目前陜西、山西等尚有一定污染、且產能仍然比較低的一些原鎂冶煉項目繼續列入鼓勵類。力爭提供所需技術和資金,特別是在環保執法上不宜“一刀切”和“生硬冷”,防止間接抽空這一戰略性新型產業的發展基石。
三是支持陜西創建世界一流的金屬鎂產業園,有關部門共同做好這一戰略產業的規劃和建設等工作。應支持和幫助組建具有產業鏈條完整、加工配套齊全、產品優勢突出、產能規模領先國際的鎂產業集團,加快引進國內外先進鎂合金加工生產設備,占領鎂合金高端深加工技術的制高點,帶頭領跑鎂合金產業向世界水平進發。
四是鎂合金工業深加工技術裝備屬于重資產項目且投資巨大,利潤周期長,需要國家有關部門和陜西省共同主導強力推進,全面整合國內鎂合金科研機構和相關技術資源,構建“國家鎂及鎂合金技術研發與產品制造中心”,將陜西打造成為國家級規模化高端鎂合金生產基地和應用推廣示范基地。推動我國全面掌握國內外金屬鎂市場的定價權,由高端鎂合金產品進口國變為出口國。


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