国产宽幅镍带的研究现状

严平 容耀 杨娟丽 牛蓉蓉 王文君 庞洪

摘 要：受熔炼设备、带材轧制设备、带材轧制工艺技术的多重限制，宽幅镍带材一直依赖进口。实现宽幅镍带材国产化，成为有色金属加工行业的重点突破课题。2012年以来，随着国内带材生产线的建成投产，有色金属带材生产技术实现突破，宝钛集团率先投入镍带生产试验，并掌握宽幅1350mm纯镍带材生产技术。

关键词：国产；宽幅；镍带

中图分类号：TG339 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）26-0098-04

Abstract： Due to the multiple restrictions of melting equipment and strip rolling technology， wide nickel strip has been dependent on imports. Thus， to realize the localization of wide nickel strip has become a key breakthrough topic in nonferrous metal processing industry. Since 2012， with the completion and production of domestic strip production line， nonferrous metal strip production technology has achieved a breakthrough. Baotitanium Group took the lead in nickel strip production test， and mastered the production technology of wide 1，350mm pure nickel strip.

Keywords： domestic； wide band； nickel strip

1 概述

进入二十一世纪以来，国内镍及镍合金加工材的消费逐年增长，镍加工材年增长率在15%以上，镍及镍合金板材市场消费总量约4万吨，年产量只有约5000～8000吨。由此数据可以看出，国内纯镍板带材市场需求在逐年增长，90%以上需求要依靠进口。

中国镍合金板带材，主要应用领域是电子、化工、机械制造。国外产品主要有耐蚀合金板带箔材、纯镍板带箔材、铁镍合金带材、镍合金条杆材等。

近年来以镍及镍合金板带材进口的增长最为迅速，年平均增长幅度大约在25%以上，其中工业设备制造所需镍板带材年需求旺盛。

目前国内的局面是市场供应出现短缺，大量小型企业出现填补大企业产能萎缩的空缺。针对性能要求高、尺寸规格大、成品精度好的产品，国内（宽幅）镍带生产更是处于空白，国内还没有相关企业能生产，小企业的生产水平和产品质量全面下滑。

2011年，国内某化工企业对宽度1350mm的宽幅镍带材，年需求量达五百吨以上，但国内没有企业能提供所需产品，全部依赖进口。

国内宽幅镍带材市场需求旺盛，缺乏替代进口产品。为满足市场需求，填补国内宽幅镍带材生产的空白，供应缺口较大。宝钛集团率先抓住机遇抢占市场，展开了宽幅镍带材的生产。

2 关键技术

由于镍在密度、热加工、冷加工方面与其他有色金属有较大差异，同时大吨位铸锭制备、宽幅板坯制备的难题亟需解决，既要有大吨位熔炼，轧制设备的保障，同时又要有铸锭、板坯制备质量的一致性、稳定性，技术工艺也需要实现突破。国外稀有金属带卷的生产，主要依赖于钢厂，没有专门的生产线，借鉴不锈钢带卷生产模式，结合稀有金属近年来在国内带式生产的成功经验，尤其是钛带卷的批量稳定生产，为宽幅镍带材的生产提供了可贵的经验积累。

2.1 大吨位铸锭的制备

美国的真空自耗电弧炉熔炼钛锭最大直径为Φ1219mm、重量18t；日本的大型真空自耗電弧炉熔炼最大直径为Φ1250mm，重量15t。世界最大的真空自耗电弧炉能制造直径达1524mm、重量30t以上的钛。

国内通常使用真空感应熔炼或真空感应+电渣炉熔炼的工艺，此工艺不易获得较大吨位单重的铸锭；而带材生产采用连续轧制方式，需要提供直径达1040mm，单重15吨的铸锭制备板坯，对大规格铸锭，必须采用大吨位熔炼炉才可实现；通过提升设备熔炼能力，结合稀有金属熔炼特点，实现了大吨位铸锭的生产，同时解决了杂质元素成分不均匀的问题。获得了成分均匀、无冶金夹杂的大规格优质铸锭。

2.2 宽幅板坯的制备

宽幅镍带板坯，由于其幅宽宽、单重大，小吨位的锻压机需要反复增加火次进行生产，生产成本、生产难度大幅上升，产品精度均会受到较大影响。宝钛集团拥有万吨自由锻压机优势，解决了宽幅镍带板坯的制备难题。

装备实力的提升，对于企业的发展至关重要。万吨自由锻压机项目立足国内航空及重点工程对大规格钛棒、锻件的需求，该项目将大幅提升宝钛集团锻造能力，对高强钛合金大规格钛棒、锻件起到极大促进作用，满足我国在航空、航天、船舶等领域多项重点工程需要，开拓国内外航空等领域高端钛市场，增强产品市场竞争优势。

2.3 宽幅带材的生产

在实现连轧生产以前，镍带的生产还停留在片式生产阶段，主要依赖于人工生产，产品保障，质量稳定性差，生产周期长，生产成本高，成材率低。与国外产品对比缺乏竞争力，根本无法满足国内外客户的使用要求。

进入21世纪后，我国钢铁工业实现了以连铸为中心的科技发展战略，带动了炼钢乃至整个钢铁生产流程的优化。2015年中钢协会员企业连铸比已达99.61%，随着板、带、管材在钢材消费结构中的比例大幅上升，数量众多的板坯、方坯、圆坯、异形坯及薄板坯连铸机在21世纪相继投入了生产，这一过程促进了炼钢生产设备的大型化。同时，也给稀有金属的带式生产提供了一片天地，为宽幅镍带的生产奠定了基础。带式生产的热轧镍带保证了整卷表面质量、厚度的一致性，为后续20辊冷轧提供了良好的来料保障，确保了冷轧成品质量，可满足客户对产品厚度公差的苛刻要求。

2.4 表面处理技术

不同的表面处理工艺，能够让同样材质凸显不同的视觉效果及手感特征。表面处理技术水平，直接影响产品的营销市场。几年前镍板的片式生产，主要采用酸洗进行表面处理，由于镍板独有的物理化学特性，表面非常容易残留酸渍，产品一致性很难得到保障，既不美观，也影响客户在设备上的使用。为了提高表面质量，采取机械抛光进行处理，生产成本较高，生产效率低，最致命的是抛光灰尘会压入较软的镍板表面，形成异物压入或者表面麻坑，给产品的使用造成困扰。

实现带式生产后，镍带直接以轧制，光亮热处理表面交付客户，表面一致性得到了保障。同时，可以通过表面砂磨、拉丝、发纹、镜面、防指纹等多项连续处理手段，满足客户多样性的需求，市场前景得到大幅扩展。

2.5 板形控制技术

借鉴带钢生产技术，带卷良好的板形，是确保顺利生产，保证产品产量、质量的关键。当带钢内部残余应力足够大时，会使带钢翘曲，表现为侧弯、边浪、小边浪、小中浪。在带钢钢种确定的情况下，产生翘曲与带钢的宽度、厚度有关。带材越薄、越宽，生产中越易翘曲。而目前市场对带材的需求是既宽且薄，因此，良好的板形控制非常重要。

而对于镍带的生产来说，经完全热处理后，材料的屈服强度在100MPa左右，根本无法完成转运工作，更无从谈及后续成型加工，因此，板形控制同强度提升成为共同需要关注的技术难点。

通过冷轧平整手段提高纯镍带卷强度，是可行的，但变形量需要控制在9%以内；同时通过特殊工艺的机械矫直，也可以达到冷轧平整对带材强度提高的等同效果。两种强度提升的手段，均可以使带材满足开平后整板≤5mm的不平度要求。

3 与国外同类产品比较

通过对日本、德国及宝钛镍带性能分析对比得出参数见图6，从图中可以看出，宝钛镍带屈服性能指标均高于日本和德国，但延伸率指标与日本、德国保持一致，硬度指标介于德国和日本之间，有利于产品实际使用过程中转运。表面良好的硬度指标匹配，既可以避免表面划痕，同时又保证了良好的成型性。

4 应用实例

1993年以前，作为氯碱设备核心装置的电解槽的定价权一直掌握在国外几家公司手里，进口的离子膜电解槽每次万吨售价1000多万元，昂贵的价格严重制约了我国氯碱行业的发展。为了推动了国内离子膜烧碱业的发展，1984年在原化工部的支持下，国内某大型化工企业从日本旭化成公司和旭硝子公司引进了两种不同形式的离子膜电解槽生产线，消化吸收先进技术发展国产离子膜电解槽。历经近十年的时间，在消化吸收日系技术的基础上，成功开发出我国第一代国产化复极式离子膜电解槽，该装置每万吨售价600多万元，产品一经推出，进口离子膜电解槽的价格也马上降了下来。正是离子膜电解槽的国产化，改变了离子膜电解槽价格受控于国外公司的局面。

该企业研制的电解槽与国际上先进的研制技术保持同步，在全球电解槽制造格局中占据一席之地，成为氯碱行业的核心装备，是国内一家具有研发、设计、制造离子膜电解槽，提供成套离子膜烧碱装置和离子膜电解工艺技术与工程服务的专业化公司，是世界四大离子膜电解槽制造厂之一。

过去十年该公司的产能不到10万吨，截至2011年7月中旬，产能达到300万吨，居世界第一。

面对市场的强力需求，宝钛组织优势资源，积极与该企业沟通，了解市场前沿需求。通过多方努力，不断通过技改技措提升设备能力，组织科研人员进行工艺突破。经过近5年的密切合作，宽幅镍带材的生产通过项目评审、材料研制攻关、产品应用验证，实现了宽幅镍带原料、离子膜电解槽制造全流程国产化，彻底攻克了宽幅镍材料长期不能自主生产的难题。

5 结束语

通过技改技措，国内大型熔炼设备、带材轧制设备能力大幅提升，为宽幅镍带材的生产提供了的强力支撑，彻底解决了长期以来大吨位铸锭熔炼、宽幅板坯制备、宽幅带材轧制的设备限制。结合多年来镍板材片式生产技术积累、丰富的生產经验，解决了表面处理和板形处理等技术难题，目前国内厂家生产的宽幅镍带材，从尺寸到性能均满足国内外市场需求，彻底替代国外进口。宽幅镍带材的国产化研制，带动了设备，工艺技术的突破，助推了民族产业的发展，宽幅镍带材应用前景十分广阔。

参考文献：

[1]陈育生，史亚呜，马红权.现代轧机轧制宽幅纯镍带卷生产实践[J].有色金属加工，2016，45（5）.

[2]杨娟丽，牛蓉蓉，庞洪.镍带整卷退火均匀性研究[J].科技创新与应用，2017，15.

[3]李有华，王红武.冷轧变形量对纯镍板材力学性能和显微组织的影响[J].科技创新与应用，2015，2，114.