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钢制二片罐及其在中国的发展意义和策略尼龙滑块郑州爆米花机工艺鞋液压管Frc

发布时间:2023-12-19 00:03:55 阅读: 来源:滤纸厂家

钢制二片罐及其在中国的发展意义和策略

中国二片罐市场1998年以前为铝罐所垄断,上海宝钢产业发展有限公司下属上海宝翼制罐有限公司于1998年引进了国内第一条钢制二片罐生产线,目前在客户方面已实现了与可口可乐、百事可乐等跨国公司的战略合作,后来又投资在汽油河北遵化成立了河北宝钢北方制罐有限公司,在钢制两片罐领域整体战略上迈出了坚实的一步。本文将根据国内外的有关资料和文献,从国际上钢铝之争的历程并结合我国有关产业的发展现状,着重对钢制二片罐在中国的应用前景和发展策略作一探讨。

钢制二片罐的高科技特征

看似简单的钢制二片罐实际上是集当今力学、制造工学、冶金材料科学、化学等诸多领域最新发展成果与一体的高科技产品。

这种高科技的特征首先体现在:它的精巧结构能与其近乎于苛刻的强度要求达到完美统一。现代钢制二片罐的最薄处的厚度仅相当于普通杂志一页纸的厚度,但却要承受其所盛装的饮料在巴氏杀菌过程中及炎热气候环境下所产生的内压力。这一压力约有6.3公斤,为普通汽车轮胎压力的三倍;此外,在其制造和灌装时还要承受250磅轴向压力。这种强度要求首先对其材料提出了很高的要求,目前通常所采用的罐用钢板就是近些年研制开发的D I材,这种钢板不仅具有很好的冶金学特征(即高强度、优良的加工性能),还具备了要求极高的几何特征(即高精度和大宽度),以适应现代钢罐高效率、低损耗的生产方式。从力学的角度来看,二片罐是一“压力容器”,其结构所呈现的力学特征是等强度结构。要达到这种等强度结构设计的目的,则必须采用近些年来发展起来的手段和基本理论,如:与CAD、CAE技术相结合的现代有限元分析方法、板壳屈曲问题的分析理论、高度非线性问题的数值模拟等等。可以说,正是在这些高技术的烘托下,钢罐才有可能达到目前这种近乎于完美的程度,即它既具有一定的结构强度又达到重量最低的程度。

图1 钢制二片罐

其次,钢制二片罐高科技的特征还体现在它的制造技术之上。现代制罐设备每分钟可以生产1200~1800个罐,有的甚至超过每分钟2000罐,而且废品率可稳定地维持在百分之三以下。钢制二片罐的制造精度之高,可以通过其所要承受的轴向压力来想象,在280磅的压力作用下,以薄壁结构为特征的钢制二片罐,其任何微小的制造偏心或者说表面缺不燃性无机/有机复合发泡保温材料及不燃外墙保温装潢板系统陷都会给其带来灾难性的后果。如此高速、高效、高精度的生产需要,对钢制二片饮料罐的制造设备提出了极高的要求,经过三十多年的不断发展,钢制二片罐的制造实际已演化成为一集机械压力加工、化学清洗、喷涂、彩印、烘焙、自动捆包为一体的高速、柔性的制造系统。各单体设备之间信息的传递是通过PLC来完成的,以保证生产系统高速、稳定地运行;除此之外,该系统还装备有效率极高的检测装备,可动态的显示生产线的运行状况,并将这些信息通过联的计算机系统自动生成各种生产报表。

值得指出的是:钢制二片罐的研究和制造者们压榨机并不满足这些已经取得的成就,在日趋激烈的市场竞争的压力和为进一步获取潜在的巨大经济利益的驱动下,还在运用不断发展的科技手段,进一步完善、发展钢制二片罐本身及其相关技术。这也许是钢制二片罐之所以从一开始就具有高科技特征最为根本的和最富有生命力的缘由。

钢罐与铝罐相互竞争的历史沿革

钢罐是在与铝罐的激烈竞争中不断得到完善的。因此,了解其相互竞争的历史和背境,对深刻认识钢制罐在中国市场中的应用前景是很有裨益的。

1 铝罐的异军突起(1958年~1985年)

钢罐与铝罐之间的竞争可以追溯到50年代末,世界上第一只饮料罐出现于1935年。这种早期的饮料容器是钢制三片罐,主要是用来灌装啤酒。由于其长途输运性能良好,这种钢制罐在二次世界大战期间得到了广泛的发展。市场上第一个铝罐出现于1958年,这种新型的二片金属容器带着成本低、生产率高等特点,向钢制三片罐发起了强有力的挑战,并从其手中夺取了相当的市场份额,这是钢罐历史上的首次受挫。

为进一步保持铝罐的优势,铝罐及铝材的制造商自50年代末以来投入了大量的精力,对铝罐及其所涉及到的相关技术作了大量的基础性工作,并获得相当的成功。这些实质性地推动了铝罐发展的工作归纳起来有:

不断改进铝制二片罐的成形工艺。60年代初美国的Renolds公司首创了现代金属二片罐的制造方法(7),并于1963年制造出了第一个商业化的、355ml的铝制二片罐。这种“D I”生产工艺赋予了铝罐能以高中国范围宏大的聚合物生产厂陆续运行效率进行生产,从而使得铝罐获得了真正意义上的竞争力;铝罐的研究者们还于70年代中后期相继推出了“缩颈”和新的罐底穹面成形工艺,这两工艺不但大量地节约了罐用金属原材料的消耗、增加了铝罐的美观,而且使得铝罐的堆垛性也得以本质的提高。这些金属二片罐制造史上标志性的研究工作,从技术上保证了铝罐在一相当长的时间内保持领先的可能。值得指出的是:这两种工艺后来也为钢制二片罐所沿用。

开发了强度与成形性完美统一的铝材。为使铝罐的生产具有稳定性和精密性,铝罐的研究者们还对具有高度成形性能的合金板材展开研究。早期铝罐的研究者将其研究的重点放在了木工钻床对退火后或部分加工硬化的板材上并获得了相当的成功。研究者并没有满足这些成功,还在探索在不改变罐性能的基础之上不断降低罐用材消耗的方法。MIT的eler和Walter,提出了采用加工硬化后的铝板来加工铝罐的可能性。Reynolds的lund实现了铝罐能够由完全加工硬化的板材制作的可能,采用这种高强度的、完全加工硬化的板材赋予了铝罐经济上的竞争力。

这些研究和开发工作使铝罐节约了大量的材料消耗。1965年铝板的平均厚度为0.495mm,到了1995年其平均厚度为0.287mm,其平均厚度下降了近40%。罐的重量也从60年代中期的39磅/1000罐直线下降至1995年的25磅/1000罐。

2 钢罐的重新崛起(1985年~至今)

蹦床

60年代初以来钢制罐研究者汲取了铝罐的成功经验,加强了对钢制罐及其相关技术的研究开发力度,终于在80年代中期,在欧洲首先获得了成功,重新获得了应有的市场份额,并有进一步增大的趋势。钢制罐的成功主要得益于以下工作:

加强了对钢板本身及其制造技术的研究。钢罐要具备与铝罐抗衡的实力,首先要有满足于制罐要求的钢板作为基础。70年代以来,Resselstein等公司开发了在强度上超出罐用铝材许多的薄规格化罐用钢板;1994年BST公司开发出了经连续退火单次轧制的、延展性好的、并能在涂层烘烤的过程中获得加工硬化性能的罐用钢板;Hoogovens等公司近年来还在研制具有更高强度性能的二次轧制的镀锡板。

此外,钢罐研究者还不断完善罐用大宽度钢板的制造技术;于90年代初投入使用的连续化、大规模、罐用大宽度钢板生产技术,使得质量稳定且具有很高的重复精度和使用效率的罐用钢板的生产变为可能;1995年Hoogovens公司在此基础上又推出了一种新型液压、闭环控制系统,通过这种技术,板材的厚度控制精度可达±2%,并大大降低了钢罐因材料原因而产生的缺陷发生率(如:孔洞、裂纹及翻边口裂等),这些技术的开发使得钢罐的成品率得到了很大的提高。近年来,还出现了一种新型的覆层罐不断致力于服务标准的提升用钢材,即在无锡板材上涂上一层二轴取向的PET薄膜。虽然,此类钢罐成本较高,但能较好地保持饮料的原有风味,因此适用于制嗜好饮料罐;此外,由于这种覆层膜的存在,可免去传统金属二片罐生产中的清洗/烘焙、内外喷涂/烘焙工序,因而,其生产成本较可有较大幅度的降低。

更让铝罐制造商感到压力的是,罐用钢材的研究者们还在尝试着铝制罐线改为钢制罐线的可能,并已经取得了相当程度的进展。

加强了“减重”的综合研究工作。在降低钢罐成本的实践中,钢制罐的研究者们首次将“减壁—Down Gauge”的概念改为“减重---LightWeight”, 从而挖掘了钢罐降低成本的潜力。

然而,“减重”并非易事,不仅需要在所用材料和生产工艺方面进行较大的革新,还要对钢罐的金属成形工序及其所涉及的设备进行最大的革新以达到综合减重之目的。钢罐的研究者针对不同性质的钢板开发了金属成形工序,并结合成形工序对成形所涉及到的模具及设备进行了深入的研究。重点研究了随着板材调质度的增加而对成形工序所产生的不利影响,提出了适合于不同调质度的板材成形工序,并与制罐设备制造商们一起合作使其工序能在生产中得以实现。此外,钢罐的研究者还开发了一系列新的底部穹面设计以使具有更薄规格的板材维持一定底部穹面抗翻转性能的需要。

这些研究和开发工作使得钢罐的“减壁”和“减重”工作取得了极大的进展,如:欧洲的罐用钢板的厚度从84年的0.3mm降至1996年的不足0.2mm,330ml的钢制二片饮料罐已从84年的34克降至了1996年25克左右;而与此同时,受到铝材性能本身的限制,铝罐的“减壁”和“减重”的进程近年来已明显趋缓。在钢罐研究者的不懈努力之下,钢罐日渐显示出了其成本上极大的竞争力,欧洲的金属二片饮料罐市场从1995年开始又重新呈现出向钢罐倾斜的态势。

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