印刷用鋁板帶的發(fā)展現(xiàn)狀及其市場需求

2016-01-14 02:10:15周偉,劉巖

有色金屬材料與工程 2015年1期

周偉, 劉巖

(中冶東方工程技術(shù)有限公司, 山東青島266555)

摘要：綜述了近年來膠印版材的發(fā)展概況,并對(duì)印刷用鋁板帶的質(zhì)量要求、生產(chǎn)工藝和技術(shù)裝備狀況進(jìn)行了詳細(xì)闡述,同時(shí)從市場供需角度分析了印刷用鋁板帶的發(fā)展趨勢:未來CTP版將占據(jù)主導(dǎo)地位.

關(guān)鍵詞：PS/CTP鋁板基; 熱軋; 鑄軋; 拉伸矯直

收稿日期：2014-07-28

作者簡介：周偉(1985—),男,工程師,主要從事金屬壓力加工工程設(shè)計(jì). E-mail: zhouwei@beris.cn

中圖分類號(hào)：TG 339文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

The Development and Market Demand of Aluminum Sheet and Strip for PrintingZHOU Wei, LIU Yan

(Beris Engineering and Research Co., Ltd., Qingdao 266555, China)

Abstract：Based on an overview of the development of offset printing plate in recent years,quality requirements,production technology and technical equipment status of aluminum sheet and strip for printing are elaborated in the paper.In addition,analyses of market supply and demand indicate that in the future the CTP plate will occupy the dominant position in aluminum sheet and strip for printing.

Keywords：PS/CTP aluminum substrate; hot-rolling; casting and rolling; tension leveling

0引言

膠印是一種傳統(tǒng)的印刷方式,是平版印刷的主要方式,是指使用PS/CTP印版將想要表達(dá)、傳播的圖文信息轉(zhuǎn)移到承印物上,最終制作成書刊、報(bào)紙等紙質(zhì)傳媒.PS版(Pre-sensitized Plate)即預(yù)涂感光版,CTP版(Computer-to-plate)即計(jì)算機(jī)直接制版,都是通過熱冷軋工藝,將鋁合金坯料軋制成一定厚度的薄板,板材表面經(jīng)特定工藝處理后涂上一層感光樹脂,干燥后制成各種用途的印刷版[1].

PS/CTP印版具有印刷品質(zhì)高、耐印力強(qiáng)、環(huán)保性良好、成本合理、分辨率高、速度快和再現(xiàn)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn).相對(duì)其他版基而言,鋁板基材因其質(zhì)輕、強(qiáng)度高、耐磨性適中、親水性良好、穩(wěn)定性高和表面易處理等特點(diǎn),已經(jīng)在印刷版基材中占據(jù)了主導(dǎo)地位.

1PS/CTP版發(fā)展簡述

根據(jù)中國印刷及設(shè)備器材工業(yè)協(xié)會(huì)印刷器材分會(huì)對(duì)全國版材生產(chǎn)企業(yè)的調(diào)查統(tǒng)計(jì),2013年,中國膠印版材總生產(chǎn)量為3.46億m2,占全球產(chǎn)量一半左右.其中PS版生產(chǎn)量為1.01億m2,CTP版生產(chǎn)量為2.45億m2,CTP版生產(chǎn)量自2012年首次超越PS版后又呈現(xiàn)出10%左右的增幅.中國已經(jīng)成為世界上膠印版材生產(chǎn)量最大的國家,也是膠印版材國際市場最大的供應(yīng)國.

我國PS版工業(yè)發(fā)展起步較早,迄今為止已有30多年.目前生產(chǎn)技術(shù)較為成熟,規(guī)格品種齊全.產(chǎn)品除了滿足國內(nèi)需求外還大量出口,銷往全世界多個(gè)國家和地區(qū)[2].2008—2013年中國PS版材產(chǎn)銷量如圖1所示[3].

圖1　2008—2013年中國PS版產(chǎn)銷量

隨著電子技術(shù)、激光技術(shù)的不斷發(fā)展及普及應(yīng)用,印刷行業(yè)技術(shù)也不斷革新,CTP技術(shù)問世并得到了較快發(fā)展.CTP技術(shù)是通過激光光源在印刷版上直接掃描成像,省去了表面毛面粗化、曬版、修版等工序,不僅節(jié)省了制版的時(shí)間和成本,而且大大提高了制版質(zhì)量.

在中國CTP版起步發(fā)展已有十幾年時(shí)間,起步階段還只是國外公司的專有壟斷產(chǎn)品.從2008年開始,CTP版受到國內(nèi)許多企業(yè)的重視,一些有實(shí)力的企業(yè)開始研發(fā)或進(jìn)入中試階段,少數(shù)企業(yè)實(shí)現(xiàn)了規(guī)?；a(chǎn)[4].由于CTP版的上述諸多優(yōu)點(diǎn),加之國民經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展、人民生活水平不斷提高,CTP版發(fā)展步入快車道.CTP版的使用量更是逐年遞增,2010年達(dá)到版使用總量的35%,2011年上升至47%;而2012年CTP版使用量達(dá)到了58%,首次超過了PS版;2013年其比例更是達(dá)到了70%,成為印刷市場的主導(dǎo)產(chǎn)品.2008—2013年中國CTP版產(chǎn)銷量如圖2所示[5].

2012年膠印版全年出口量為1.23億m2,其中PS版出口量0.63億m2,CTP版出口量0.60億m2.2013年,CTP版出口量已經(jīng)一舉反超PS版.2008—2013年中國PS/CTP版出口量見圖3[1].從圖3中可以看出,我國膠印版出口量穩(wěn)步增長,尤其是CTP版.

圖2　2008—2013年中國CTP版產(chǎn)銷量

圖3　2008—2013年中國PS/CTP版出口量

2印刷用鋁板帶的質(zhì)量要求

鋁板帶是PS/CTP版材的核心基礎(chǔ)材料.常用合金牌號(hào)為1050、1052、1060和1070,其鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別≥99.50%、≥99.52%、≥99.60%、≥99.70%,厚度規(guī)格一般在0.13～0.30 mm范圍內(nèi)[6].

高質(zhì)量印刷版的核心生產(chǎn)工藝就是要在印刷版上制造出均勻的細(xì)砂目和合理的砂目結(jié)構(gòu).在光潔的鋁板帶表面上通過機(jī)械或電化學(xué)的方法得到大量密集的凹凸微小砂目.目前最廣泛的使用方法是電解腐蝕,即通過電解的方法,對(duì)放置在電解液中的鋁板帶材表面進(jìn)行腐蝕,從而形成細(xì)砂目.從鋁板基角度來看,影響印刷版砂目狀態(tài)的因素大致可分為以下3類[7]:

(1) 表面質(zhì)量:在生產(chǎn)過程中,鋁板帶表面產(chǎn)生的一些缺陷,包括表面粗糙度、表面粘鋁、表面劃傷和軋制油痕等.

(2) 板形平直度:印刷版對(duì)鋁板基的板形要求很高.PS版鋁板基的平直度要求<2.5I,CTP版鋁板基的平直度要求為1～2I.

(3) 內(nèi)部質(zhì)量:主要指板帶材內(nèi)部化學(xué)成分不均勻、組織粗大、化合物形狀尺寸異常等.

對(duì)生產(chǎn)普通鋁板帶而言,這些缺陷也是常見的,少部分產(chǎn)品對(duì)這些缺陷可以接受.但是對(duì)表面質(zhì)量要求極高以及對(duì)電解腐蝕砂目要求高的印刷用鋁板帶材而言,上述缺陷都是致命的[8].

3印刷用鋁板帶的生產(chǎn)工藝

質(zhì)量要求決定了印刷用鋁板帶的生產(chǎn)工藝,也決定了其生產(chǎn)工藝的特殊性.

3.1印刷用鋁板帶的供坯方式

印刷用鋁板帶其坯料供應(yīng)方式有3種:連續(xù)鑄軋、連鑄連軋和鑄錠熱軋.

(1) 連續(xù)鑄軋法是將熔融、凈化后的鋁液喂入到兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軋輥之間形成的“輥縫”中,通過兩個(gè)軋輥的強(qiáng)行冷卻、結(jié)晶和變形,得到厚度為6～8 mm的鑄軋帶坯.在鑄軋過程中,鋁液在兩個(gè)軋輥之間較窄輥縫中受到軋輥的急劇冷卻而結(jié)晶,凝固后的坯料同時(shí)受到軋輥一定程度的軋制變形,所得到的鑄軋板內(nèi)部組織屬于半鑄態(tài)結(jié)構(gòu),晶體的方向性較強(qiáng)[9].

(2) 連鑄連軋法是將熔化的鋁熔體,經(jīng)保溫、調(diào)質(zhì)處理后,通過流槽和鑄嘴注入由同步運(yùn)行的上、下兩條鋼帶或履帶及兩側(cè)邊部擋塊組成的結(jié)晶器間,連續(xù)鑄造出19 mm厚的帶坯,然后經(jīng)在線熱連軋(或熱軋)后卷取成卷.液態(tài)鋁在雙帶式鑄機(jī)內(nèi)結(jié)晶,連鑄機(jī)的冷卻速率高達(dá)50～70 ℃/s,這就容易獲得較小的晶粒度,帶坯的晶體組織致密細(xì)小、枝晶間距小、合金元素固溶度大,使產(chǎn)品組織性能得到一定程度的提高.

(3) 鑄錠熱軋法是將熔融鋁液經(jīng)過精煉、凈化處理后鑄造成扁錠,而后經(jīng)過銑床銑面,去除扁錠表面的氧化夾雜,然后加熱,在高于再結(jié)晶溫度的條件下軋制至幾毫米厚的熱軋卷.由于熱軋扁錠的體積較大,在塑性變形過程中,內(nèi)部組織經(jīng)歷了多次回復(fù)、再結(jié)晶,顯著改善了內(nèi)部組織,減少了成品缺陷.

盡管連續(xù)鑄軋法生產(chǎn)的產(chǎn)品存在內(nèi)部質(zhì)量較差、表面偏析、生產(chǎn)難度大、質(zhì)量不穩(wěn)定等問題,但鑄軋法具有投資少、效率高、成本低等優(yōu)點(diǎn).因此近年來華北鋁業(yè)有限公司、瑞閩鋁板帶有限公司、明泰鋁業(yè)有限公司等許多鋁加工企業(yè)采用連續(xù)鑄軋法生產(chǎn)PS鋁板基.但用鑄軋方式生產(chǎn)CTP鋁板基是比較困難的,穩(wěn)定性差、成材率偏低.

連鑄連軋法屬于短流程生產(chǎn)工藝,因其節(jié)能減排等諸多優(yōu)點(diǎn),國家提倡積極推廣及應(yīng)用.該方法省去了鋁錠切頭、銑面及鋁錠預(yù)加熱的能耗,熱軋帶厚度下限為1 mm,可省去部分冷軋道次.且連鑄連軋成材率在94%～96%,是其他方法無法比擬的.但其產(chǎn)品的表面質(zhì)量和性能較鑄錠熱軋法略差.目前國內(nèi)建成的該類生產(chǎn)線僅有一條,另一條正在建設(shè)中.該方法生產(chǎn)PS版基能夠滿足下游用戶的質(zhì)量要求,但能否生產(chǎn)CTP版基還有待考證.

3.2印刷用鋁板帶的生產(chǎn)工藝

(1) 連續(xù)鑄軋法生產(chǎn)工藝[10]

目前,國內(nèi)許多鋁加工企業(yè)采用鑄軋工藝生產(chǎn)PS鋁板基.其工藝流程為:熔煉—鑄軋—冷軋—(退火)—冷軋—拉彎矯直—(縱切)—成品.

熔融鋁液經(jīng)過合金化、成分與溫度均勻化、晶粒細(xì)化、除氣過濾凈化“四化處理”后,通過鑄嘴喂入兩個(gè)旋轉(zhuǎn)的軋輥中,最終生產(chǎn)出厚度6～8 mm的鑄軋帶坯.鑄軋帶坯經(jīng)冷軋機(jī)進(jìn)行多道次不可逆軋制至厚0.27 mm左右的冷軋帶材,軋制過程中根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行中間退火.為了保證板形平直度,需要對(duì)冷軋帶材進(jìn)行拉彎矯直處理.然后根據(jù)下游用戶要求,通過縱切機(jī)組對(duì)帶材進(jìn)行分條,最后進(jìn)行檢查、包裝,防止在運(yùn)輸過程中發(fā)生擦傷、劃傷等.

(2) 連鑄連軋法生產(chǎn)工藝

國內(nèi)河南豫港龍泉鋁業(yè)有限公司采用連鑄連軋法生產(chǎn)PS鋁板基,其工藝流程為:熔煉—鑄造—熱軋—冷軋—(退火)—冷軋—拉彎矯直—(縱切)—成品.

熔煉、保溫后的鋁液通過鋁熔體在線處理系統(tǒng)進(jìn)行除氣過濾凈化后,通過鑄嘴喂入鑄造機(jī)中,鑄造成厚度19 mm左右的帶坯.然后將鋁帶坯通過輥道運(yùn)輸至三機(jī)架熱連軋機(jī)組進(jìn)行熱軋,軋成厚度為1～8 mm的熱軋卷.熱軋卷經(jīng)冷軋機(jī)進(jìn)行多道次不可逆軋制至成品厚度,軋制過程中根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行中間退火.為了保證板形平直度,需要對(duì)冷軋帶進(jìn)行拉彎矯直處理.根據(jù)下游用戶要求,通過縱切機(jī)組對(duì)帶材進(jìn)行分條,最后對(duì)其進(jìn)行檢查、包裝,防止在運(yùn)輸過程中發(fā)生擦傷、劃傷等.

(3) 熱軋法生產(chǎn)工藝[11]

國內(nèi)東北輕合金有限責(zé)任公司、西南鋁業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司等企業(yè)均采用熱軋工藝生產(chǎn)印刷用鋁板基.熱軋法生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量好且穩(wěn)定性高.熱軋法生產(chǎn)工藝流程:熔煉—鑄造—銑面—加熱—熱軋—冷軋—(退火)—冷軋—拉矯—(縱切)—成品.

熔煉、保溫后的鋁液通過在線鋁熔體凈化裝置對(duì)其進(jìn)行除氣、過濾,接著通過半連續(xù)鑄造機(jī)鑄成大扁錠,經(jīng)過鋸切、銑面工序切去頭尾、去除表面夾雜物.接著對(duì)扁錠進(jìn)行均勻化熱處理、加熱工序后,通過熱軋機(jī)組將其軋至厚度為2～10 mm的熱軋卷.熱軋卷經(jīng)冷軋機(jī)多道次不可逆軋制或冷連軋機(jī)1～2道次軋制至成品厚度,軋制過程中根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行中間退火.為了保證產(chǎn)品的表面質(zhì)量和精度、帶材的平直度等,需要對(duì)冷軋帶材進(jìn)行拉彎矯直或純拉伸矯直處理.然后根據(jù)下游用戶要求產(chǎn)品寬度,通過縱切機(jī)組對(duì)帶材進(jìn)行分條,最后對(duì)其進(jìn)行檢查、包裝,防止在運(yùn)輸過程中發(fā)生擦傷、劃傷等.

3.3印刷用鋁板帶的生產(chǎn)工藝設(shè)備

印刷用鋁板帶的主要生產(chǎn)設(shè)備包括熔煉爐、保溫爐、在線鋁熔體凈化裝置、鑄軋機(jī)/鑄造機(jī)、鋸切機(jī)、銑面機(jī)、均熱爐、鑄錠加熱爐、熱軋機(jī)組、冷軋機(jī)組、拉彎矯直機(jī)組/純拉伸機(jī)組、縱切機(jī)組、退火爐等.

印刷用鋁板基生產(chǎn)工藝中,拉矯是關(guān)鍵工序,對(duì)產(chǎn)品平直度與性能的保證起著重要作用.對(duì)于板形平直度要求更高的CTP鋁板基,純拉伸矯直生產(chǎn)線是必不可少的.拉彎矯直機(jī)制造商有:德國恩格勒(UNGERER)、德國布威格(BWG)、美國STAMCO、意大利賽力瑪(SELEMA)、上海捷如重工、北京建萊等.純拉伸矯直機(jī)制造商目前有德國布威格、意大利賽力瑪公司等.

截止2011年,中國引進(jìn)純拉伸矯直生產(chǎn)線有三條,分布于渤海鋁業(yè)有限公司、中鋁瑞閩鋁板帶有限公司和廈順鋁箔有限公司,三條生產(chǎn)線都是引進(jìn)德國布威格公司.估計(jì)未來即將引進(jìn)該類生產(chǎn)線的企業(yè)有南山輕合金有限公司、中孚實(shí)業(yè)股份有限公司、忠旺集團(tuán)、魏橋創(chuàng)業(yè)集團(tuán)有限公司和萬基控股集團(tuán)有限公司等[2].

4印刷用鋁板帶的生產(chǎn)與需求

4.1印刷用鋁板帶的生產(chǎn)概況

近幾年在國內(nèi)鋁加工企業(yè)的努力下,PS/CTP版鋁板基生產(chǎn)能力及質(zhì)量得到了大大提高,實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化.目前國內(nèi)熱軋生產(chǎn)線越來越多,生產(chǎn)技術(shù)水平大幅提高,質(zhì)量水平也有了顯著進(jìn)步.過去國內(nèi)外很多人認(rèn)為鑄軋法生產(chǎn)不了PS版,現(xiàn)在連續(xù)鑄軋技術(shù)也取得很大進(jìn)步,已經(jīng)成功生產(chǎn)出了PS版.

2011年中國PS/CTP 鋁板基的生產(chǎn)能力已達(dá)45萬t/年.2011年中國PS/CTP鋁板基產(chǎn)量最多的是明泰鋁業(yè)有限公司、棟梁鋁業(yè)有限公司和中鋁瑞閩鋁板帶有限公司,它們的產(chǎn)量約占全國總產(chǎn)量的46.5%,其他生產(chǎn)廠家如西南鋁業(yè)、東北輕合金、華北鋁業(yè)、龍馬鋁業(yè)、東陽光鋁業(yè)等公司.2011年中國進(jìn)口了約1萬t CTP鋁板基,主要是廈門柯達(dá)膠片有限公司進(jìn)口的.但是隨著瑞閩鋁板帶有限公司與廈順鋁箔有限公司熱軋線及純拉伸矯直生產(chǎn)線的達(dá)產(chǎn),產(chǎn)量會(huì)有較大上升,足以滿足國內(nèi)日益增長的需求.從2013年起,中國會(huì)成為CTP鋁板基凈出口國[12].

4.2印刷用鋁板帶的需求

PS/CTP版鋁板帶的需求量與印刷業(yè)的發(fā)展密不可分.中國印刷業(yè)已經(jīng)成為全球增長最快的市場,我國印刷總量已位居世界前列,但我國的人均印刷產(chǎn)值比例還比較低,僅相當(dāng)于美國的1/13、日本的1/14,與世界發(fā)達(dá)國家相比還有相當(dāng)大的差距.由此可見,我國印刷業(yè)還有很大的發(fā)展空間.據(jù)統(tǒng)計(jì),2013年我國膠印版材總生產(chǎn)量為3.46億m2,需要各類鋁板基30萬t左右.2008—2013年中國印刷鋁板基需求量見表1[13].

表1　2008—2013年中國印刷鋁板基需求量

中國印刷強(qiáng)國與文化強(qiáng)國的宏偉目標(biāo),將帶動(dòng)印刷業(yè)持續(xù)高速、健康發(fā)展,PS/CTP鋁板基產(chǎn)業(yè)將會(huì)長期興旺發(fā)達(dá).預(yù)計(jì)2015年直接掃描成像的CTP版比例有望達(dá)到80%,同時(shí)PS/CTP鋁板基出口比例將繼續(xù)增大,主要面向東南亞各國[14].

5結(jié)論

從技術(shù)發(fā)展的規(guī)律來看,生產(chǎn)技術(shù)的不斷革新都是先進(jìn)水平淘汰落后水平的發(fā)展進(jìn)程.在膠印行業(yè)中,CTP制版必然要代替?zhèn)鹘y(tǒng)制版技術(shù),但是PS版也不會(huì)馬上消失,而且較長時(shí)間內(nèi)不會(huì)消失[15].

國家新聞出版總署發(fā)布的印刷行業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃確定:到2015年底全國印刷行業(yè)的總產(chǎn)值將達(dá)到1.1萬億元,總體目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)印刷強(qiáng)國.要求在“十二五”期間,我國印刷業(yè)總產(chǎn)值增長速度與國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展基本保持同步;建立和完善國家印刷示范基地;實(shí)現(xiàn)綠色印刷;并以數(shù)字化為重點(diǎn),建設(shè)數(shù)字化印刷體系.相信隨著國家政策的鼓勵(lì)及引導(dǎo),我國印刷業(yè)將持續(xù)不斷飛速發(fā)展,勢必也將會(huì)促進(jìn)印刷用鋁板帶行業(yè)又好又快的發(fā)展.

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