2025 白铜行业生产效率提升方法与实践

2025白铜行业生产效率提升方法与实践

一、引言白铜行业概述与生产效率提升的重要性

1.1白铜的定义、分类与应用领域白铜是以铜、镍为主要成分，加入锌、锰、铝、铁等元素形成的铜合金，具有优良的耐腐蚀性、高导电性、高强度及易加工性，广泛应用于电力（如电缆屏蔽层、导电触头）、电子（如精密连接器、电阻材料）、医疗器械（如植入式器械、手术器械）、高端装备（如船舶推进器、航空发动机叶片）等领域根据成分差异，白铜可分为普通白铜（如B

19、B30）、复杂白铜（如锌白铜BZn18-

18、铝白铜BA13-3）及特殊白铜（如铁白铜BFe10-1-

1、锰白铜BMn3-12），其中复杂白铜因性能更优，在高端市场占比持续提升近年来，全球经济复苏推动高端制造业需求增长，白铜作为关键功能材料，市场规模年均增速保持在8%-10%以中国为例，2024年白铜产量达150万吨，产值超600亿元，主要分布在长三角、珠三角及环渤海地区然而，行业整体生产效率仍处于中低位，与国际先进企业存在显著差距，成为制约我国白铜产业向高端化、国际化发展的核心瓶颈

1.2白铜行业发展现状与市场需求当前白铜行业呈现“需求高端化、供给同质化”的特点一方面，新能源汽车、5G通信、核电等新兴领域对高精度、高性能白铜材料的需求激增，例如新能源汽车电机用高导白铜带材、5G基站连接器用高弹性白铜线材，要求材料尺寸公差≤±

0.01mm、疲劳强度≥500MPa，传统生产工艺难以满足；另一方面，中低端白铜产品（如普通结构白铜）产能过剩，同质化竞争激烈，企业利润空间被持续压第1页共16页缩，2024年行业平均毛利率仅15%，低于有色金属行业平均水平（22%）从生产端看，国内白铜企业普遍存在“小而散”的问题，头部企业市占率不足10%，中小企业占比超60%，生产设备、工艺水平参差不齐据行业调研，国内白铜生产效率平均水平为“吨材能耗

1.2吨标准煤、人均年产值50万元”，而日本住友金属、德国VAM公司等国际企业的生产效率已达“吨材能耗

0.8吨标准煤、人均年产值120万元”，差距主要体现在设备精度、工艺稳定性、管理水平等方面

1.3生产效率对行业可持续发展的关键作用生产效率是衡量企业核心竞争力的重要指标，对行业发展具有“牵一发而动全身”的影响成本控制层面效率提升可直接降低单位产品能耗、人工及原材料损耗，例如某企业通过轧制工艺优化，将单位产品能耗从

1.3吨标准煤降至

0.9吨标准煤，年节约成本超800万元；市场响应层面高效生产体系可缩短交货周期，适应高端客户“小批量、多品种”的需求，例如某企业通过智能排产系统，将订单交付周期从15天压缩至7天，客户满意度提升30%；技术创新层面效率提升释放的资源可反哺研发，支持高性能白铜材料的配方优化与工艺创新，形成“效率提升-研发投入增加-性能突破”的良性循环当前，白铜行业正处于“新旧动能转换”的关键期，生产效率提升不仅是企业生存的“必答题”，更是推动行业向“高端化、智能化、绿色化”转型的核心引擎

1.4本文研究框架与核心问题第2页共16页本文以“问题-方法-实践”为逻辑主线，结合白铜生产全流程，系统分析当前行业生产效率的瓶颈，提出技术、管理、创新三维度的提升方法，并通过典型案例验证实践效果，最终为白铜企业提供可落地的效率提升路径核心问题包括

（1）白铜生产各环节存在哪些效率瓶颈？

（2）如何通过技术升级、管理优化、创新驱动实现效率突破？

（3）企业实践中需注意哪些关键要点？

二、白铜生产效率现状与主要瓶颈分析

2.1原材料处理环节供应链协同不足与质量波动原材料是白铜生产的“起点”，其采购、存储、检测效率直接影响后续工序的稳定性当前行业在该环节存在三大突出问题

2.

1.1采购与库存管理粗放，供应链响应滞后白铜生产所需的铜、镍等主原料及锌、铝等辅料价格波动大，且供应商分散（国内主原料供应商超200家），企业普遍采用“批量采购+安全库存”模式，导致库存积压与断供风险并存例如，某中小企业因未建立供应商信息共享平台，2024年因镍价上涨前未及时锁定采购价，导致原材料成本增加12%；同时，库存周转率低（行业平均

3.5次/年），部分企业原材料库存占用资金超1亿元，资金周转效率不足

2.

1.2原材料成分检测滞后，质量风险高传统白铜原材料检测依赖人工取样与化学分析，需2-4小时完成成分判定，而生产线上对原材料的实时性、准确性要求极高某企业因原材料检测滞后，将含镍量

0.5%偏差的材料投入熔炼，导致后续轧制工序产生15%的废品，返工成本超50万元此外，检测标准不统一第3页共16页（企业间、批次间存在偏差），进一步加剧了质量波动，影响产品一致性

2.2熔炼与铸造环节能耗高与纯度控制难熔炼与铸造是白铜生产的“能量转换”与“微观组织形成”核心环节，其效率与能耗直接决定产品成本与性能稳定性当前该环节的主要瓶颈体现在

2.

2.1传统熔炼工艺能耗高，能源利用率低国内多数企业采用“工频感应炉+反射炉”的传统熔炼模式，能源利用率仅65%-70%，而国际先进企业已采用真空感应熔炼+电渣重熔的短流程工艺，能源利用率达85%以上某企业2024年熔炼环节能耗占总能耗的42%，单位电耗达800kWh/吨，远高于国际先进水平的500kWh/吨，且存在“大马拉小车”现象（设备负荷率仅60%），能源浪费严重

2.

2.2合金元素回收率低，成分波动大白铜熔炼需精确控制镍、锌、铝等元素的含量，传统工艺因缺乏精准的在线监测系统，元素回收率仅80%-85%，且成分波动达±

0.3%，导致后续轧制时出现“局部性能不均”问题例如，某企业生产的B19白铜带材，因镍含量波动超标准，在弯曲加工时出现开裂，导致200吨产品报废，直接损失超300万元

2.3塑性加工环节设备精度与工艺参数优化不足塑性加工（轧制、锻造、拉拔）是白铜实现尺寸精度与性能调控的关键工序，其效率受设备能力、工艺参数、操作水平多重影响，当前主要问题包括

2.

3.1轧制/锻造设备精度不足，生产效率受限第4页共16页国内白铜企业普遍使用20世纪90年代的两辊轧机或四辊可逆轧机，轧制力波动大（±5%），板形控制依赖人工经验，导致“道次多、轧制速度慢”某企业2000mm四辊轧机轧制速度仅80m/min，而德国西门子公司的森吉米尔轧机速度达150m/min，且设备稳定性差（平均每月停机时间超20小时），影响连续生产此外，锻造设备吨位不足（平均3000吨），难以满足大规格白铜棒材的变形需求，需多次加热锻造，生产周期延长50%

2.

3.2板形与尺寸精度控制难题，良品率低白铜材料因硬度高（HV300-400）、延伸率低（≤15%），轧制时易出现“瓢曲”“浪形”等板形缺陷，传统人工调整需30分钟以上，导致废品率达8%-10%同时，尺寸公差控制差（厚度公差±

0.1mm），无法满足高端客户“±

0.05mm”的要求，例如新能源汽车电机用白铜带材因尺寸偏差，与电机外壳配合间隙过大，需二次加工，增加成本12%

2.4热处理与表面处理环节性能稳定性与环保压力热处理与表面处理是提升白铜性能、满足表面质量要求的关键工序，当前面临“性能波动大”与“环保成本高”的双重压力

2.

4.1热处理工艺参数不稳定，性能波动大白铜的强韧性、耐腐蚀性等性能依赖精确的热处理（固溶、时效）工艺，传统箱式炉加热均匀性差（温差±10℃），保温时间人工设定，导致性能波动达±15%某企业生产的BA13-3铝白铜，因时效温度波动20℃，硬度值从280HV降至220HV，产品性能不达标，被迫降级处理，损失超150万元

2.

4.2表面处理能耗与环保要求升级，成本压力大第5页共16页白铜表面处理包括酸洗、钝化、镀层等工序，传统酸洗工艺（如硫酸+硝酸混合酸）存在能耗高（单吨能耗150kWh）、酸雾排放量大（年排放120吨）等问题，而欧盟RoHS、REACH等环保法规对重金属排放要求严苛，国内企业面临“环保投入增加”与“出口受限”的双重压力某企业2024年因环保设备升级，表面处理环节成本增加20%，利润率被进一步压缩

2.5质量检测与管理环节人工依赖与数据孤岛质量检测与管理是保障生产效率的“最后一公里”，当前行业存在“检测效率低”与“数据协同难”的问题

2.

5.1人工检测效率低，漏检风险高白铜产品检测项目包括成分、尺寸、硬度、金相、耐蚀性等，传统人工检测需2-4小时/批次，且主观因素影响大（如金相分析依赖操作人员经验），导致漏检率达5%-8%某企业2024年因人工硬度检测漏检，将硬度值250HV的产品误判为230HV，流入客户后出现断裂，引发索赔100万元

2.

5.2生产数据与质量数据协同不足，决策滞后多数企业未建立统一的数据管理平台，生产计划、设备状态、质量数据分散在Excel、纸质记录或独立系统中，数据传递滞后（平均延迟2小时），无法实时监控生产瓶颈例如，某企业因未及时发现轧制设备轴承温度异常，导致设备突然停机，影响后续3天订单交付，损失超80万元

三、白铜生产效率提升的核心方法

3.1技术升级智能化与精密化改造技术是提升生产效率的“硬支撑”，需通过设备升级、工艺优化与智能化改造，实现“降本、增效、提质”的目标第6页共16页

3.

1.1关键设备智能化升级设备是生产的“硬件基础”，需针对白铜生产的关键环节，引进高精度、高稳定性设备，并集成智能控制系统

3.

1.

1.1高精度轧制设备引进与工艺优化设备选型采用四辊/六辊可逆冷轧机（如德国西门子森吉米尔轧机），轧制力控制精度达±1%，板形检测采用激光测厚仪+板形仪（如日本JIS板形仪），实时监测厚度与板形参数；工艺优化采用“大压下率+多道次”轧制策略，粗轧采用大压下量（单道次压下率30%-40%），精轧采用小压下量（单道次压下率10%-15%），并通过AGC（自动厚度控制）系统、APC（自动位置控制）系统实现参数闭环调整某企业引进六辊冷轧机后，轧制速度提升至120m/min，单道次轧制时间缩短40%，且板形合格率从85%提升至98%，年减少废品损失超200万元

3.

1.

1.2智能熔炼与铸造系统集成熔炼设备升级采用真空感应熔炼炉（VIM）替代传统工频炉，真空度达10-3Pa，可精确控制气体含量（氧含量≤5ppm），同时集成红外光谱在线成分分析仪（响应时间≤30秒），实时调整合金元素含量；铸造工艺优化采用半连续铸造替代传统铸造，结晶器采用水冷却+电磁搅拌技术，铸锭组织均匀性提升30%，且通过PLC控制系统实现铸造速度、冷却水量的自动调节，生产效率提升25%某企业通过真空熔炼+半连续铸造改造，合金元素回收率从85%提升至95%，成分波动控制在±

0.1%以内，年节约原材料成本300万元

3.

1.2短流程与连续化工艺创新通过工艺路径优化，减少工序流转时间，实现“连续化生产”第7页共16页

3.

1.

2.1半连续铸造替代传统铸造工艺传统铸造需多次加热、多次轧制，生产周期长（单支棒材生产周期7天），而半连续铸造可直接生产铸锭，再经一次轧制即达目标尺寸，生产周期缩短至3天例如，某企业将B30白铜棒材的铸造-轧制流程从“铸造→加热→轧制→再加热→轧制”优化为“铸造→轧制”，生产效率提升60%，能耗降低20%

3.

1.

2.2轧制-热处理联动生产线建设通过“轧制-热处理”工序联动，减少材料转运与加热次数例如，采用“连续式轧机+连续式热处理炉”组合，轧后材料直接进入加热炉（加热时间从2小时缩短至30分钟），并通过传送带同步完成冷却、矫直工序，单批次处理时间从4小时降至

1.5小时，生产效率提升

62.5%

3.2管理优化精益化与协同化运营管理是提升生产效率的“软保障”，需通过流程优化、供应链协同与人才培养，实现“人、机、料、法、环”的高效协同

3.

2.1精益生产体系构建精益生产以“消除浪费”为核心，通过价值流分析、标准化作业等工具，优化生产流程

3.

2.

1.1价值流分析与浪费消除识别浪费通过价值流图（VSM）分析，找出生产环节中的“七大浪费”（等待、搬运、过度加工、库存、缺陷、动作、过量生产），例如某企业发现原材料等待时间占生产周期的40%，主要因供应商交货不及时；优化措施实施“拉动式生产”，根据订单需求倒推原材料采购与生产计划，将原材料库存从15天降至5天，同时通过5S管理（整第8页共16页理、整顿、清扫、清洁、素养）优化车间布局，减少物料搬运距离50%，等待时间缩短30%

3.

2.

1.2标准化作业与SOP落地制定SOP针对熔炼、轧制等关键工序，制定标准化操作手册（SOP），明确设备参数、操作步骤、质量控制点，例如轧制工序SOP规定“轧辊温度≤80℃、压下率≤35%”，减少人为操作偏差；培训与考核通过“理论+实操”培训，确保员工掌握SOP要求，同时建立“操作-质量-效率”联动考核机制，将员工绩效与工序合格率、生产效率挂钩，某企业实施SOP后，员工操作失误率从15%降至3%，工序一次合格率提升12%

3.

2.2供应链与生产协同管理供应链协同是提升原材料处理效率的关键，需通过信息共享与流程优化，实现“供应商-企业-客户”的高效联动

3.

2.

2.1供应商管理库存（VMI）模式应用VMI实施与核心供应商（如镍、铜供应商）建立信息共享平台，实时传递原材料需求与库存数据，供应商根据企业需求直接发货至生产线，减少企业采购流程；效果某企业实施VMI后，原材料采购周期从15天缩短至5天，库存周转率从

3.5次/年提升至5次/年，减少库存资金占用6000万元

3.

2.

2.2生产计划与执行系统（MES）集成MES系统建设引入MES系统，整合生产计划、设备状态、质量数据，实现“订单-排产-生产-检测”全流程数字化管理；数据协同打通ERP（企业资源计划）与MES数据接口，生产计划自动下发至车间，设备故障、质量异常实时反馈至管理系统，某企第9页共16页业实施MES后，生产排产效率提升40%，订单交付周期从15天缩短至7天，客户满意度提升30%

3.3创新驱动材料性能与绿色生产创新是提升生产效率的“长效动力”，需通过材料研发与绿色技术应用，实现“性能提升-成本降低-环保达标”的协同

3.

3.1高性能白铜合金配方研发通过材料成分优化，减少后续加工工序，提升产品性能稳定性

3.

3.

1.1低成本高纯度合金元素替代方案元素替代在保证性能的前提下，用稀土元素（如铈、镧）替代部分昂贵元素（如镍），降低原材料成本例如，某企业研发的稀土镁白铜（Mg

0.1%+Ce

0.05%），耐腐蚀性与强度与B19相当，但镍含量从19%降至16%，原材料成本降低18%；效果稀土白铜的研发使企业在2024年镍价上涨20%的情况下，仍保持原材料成本稳定，且产品性能波动控制在±5%以内

3.

3.

1.2复合涂层技术提升表面性能涂层工艺采用物理气相沉积（PVD）技术在白铜表面制备氮化钛（TiN）涂层，硬度提升至HV2000，耐腐蚀性提升50%，且无需后续表面处理；效果某企业应用TiN涂层技术后，白铜连接器产品的表面处理工序从“酸洗-钝化-镀层”3道工序减为1道PVD涂层，生产周期缩短70%，表面处理成本降低40%

3.

3.2绿色制造技术应用通过节能减排与循环经济，实现“效率提升”与“环保达标”的双赢

3.

3.

2.1余热回收与清洁能源利用第10页共16页余热回收在熔炼炉、热处理炉上加装余热锅炉，回收烟气余热产生蒸汽，用于供暖或驱动汽轮机发电，某企业年回收余热1200万kWh，相当于节约标准煤1500吨；清洁能源用光伏电站替代部分外购电力，某企业2024年光伏装机容量达5MW，年发电量600万kWh，占总用电量的30%，降低电费成本200万元

3.

3.

2.2废水废气循环处理系统建设废水循环采用“中和沉淀+膜过滤”工艺处理酸洗废水，回用率达80%，某企业年减少新鲜水消耗10万吨，废水排放达标率100%；废气处理安装RTO（蓄热式热氧化）设备处理酸雾，去除率达95%，满足欧盟环保标准，产品出口欧洲市场的障碍被消除

四、白铜生产效率提升实践案例分析

4.1案例一A企业智能化改造提升轧制效率

4.

1.1背景A企业是国内白铜带材主要生产企业，2023年面临“高端产品产能不足、交货周期长”的问题，其核心设备为2000mm四辊可逆轧机，轧制速度仅80m/min，板形合格率85%，无法满足新能源汽车电机用高导白铜带材（尺寸公差±

0.05mm）的需求，订单交付周期长达15天，客户投诉率居高不下

4.

1.2改造措施设备升级投入3000万元引进德国西门子森吉米尔20Hi冷轧机（轧制速度150m/min，板形检测精度±1I单位），集成AGC系统与APC系统；工艺优化采用“大压下率+多道次”轧制策略，粗轧压下率40%，精轧压下率10%，并通过MES系统实现轧制参数自动调整；第11页共16页智能排产引入APS（高级计划与排程）系统，根据订单优先级自动分配生产计划，减少人工干预

4.

1.3实施效果效率提升轧制速度提升

87.5%，单道次轧制时间从45秒缩短至18秒，日产能从80吨提升至150吨，高端产品产能增加

87.5%；质量提升板形合格率从85%提升至98%，尺寸公差控制在±

0.03mm以内，产品良率从88%提升至96%；成本降低年减少废品损失180万元，人工成本降低25%，客户订单交付周期从15天缩短至7天，客户满意度提升至98%

4.2案例二B企业精益生产降低综合能耗

4.

2.1背景B企业是中小型白铜棒材生产企业，2023年面临“能耗高、管理粗放”的问题，熔炼环节采用传统工频感应炉，单位电耗800kWh/吨，生产计划依赖人工排程，设备停机时间占比15%，综合能耗成本占总成本的35%，利润空间被严重挤压

4.

2.2改造措施精益诊断聘请第三方咨询机构开展价值流分析，识别出“设备空转、原材料等待、质量返工”三大浪费；设备管理实施TPM（全员生产维护），建立设备保养计划，对关键设备加装状态监测传感器（温度、振动监测），设备平均无故障时间（MTBF）从500小时提升至1200小时，停机时间减少40%；生产优化推行“5S+标准化作业”，车间布局调整后物料搬运距离缩短50%，员工操作失误率从15%降至3%，并通过MES系统实现生产数据实时监控，瓶颈工序识别时间从2小时缩短至15分钟

4.

2.3实施效果第12页共16页能耗降低单位电耗从800kWh/吨降至550kWh/吨，年节约电费400万元，综合能耗下降

31.25%；效率提升人均年产值从45万元提升至65万元，年产能提升35%；成本优化废品率从12%降至8%，年减少返工成本150万元，综合利润提升20%

4.3案例三C企业产学研合作突破材料性能瓶颈

4.

3.1背景C企业是国内铁白铜（BFe10-1-1）主要供应商，产品用于核电设备，但高端市场（如核电蒸汽发生器传热管）长期被日本JFE、美国哈氏合金垄断，国产化率不足10%，核心问题是材料耐蚀性与疲劳强度不达标，无法满足“30年无泄漏”的使用要求

4.

3.2合作模式产学研合作与上海交通大学材料学院共建“先进白铜材料联合研发中心”，联合开发“铌微合金化铁白铜”，优化合金配方（添加Nb

0.05%+Ti

0.03%）；工艺创新采用“真空感应熔炼+电渣重熔”短流程工艺，提高材料纯净度（氧含量≤3ppm），并通过“温轧+等温退火”工艺控制析出相分布；性能验证在核工业第二研究设计院进行耐蚀性（30%NaOH溶液浸泡试验）与疲劳强度（10^7次循环）测试，性能指标达到国际先进水平（耐蚀性提升20%，疲劳强度提升15%）

4.

3.3实施效果市场突破2024年成功进入国内核电项目，签订3000吨供货合同，打破国际垄断，产品价格较进口降低25%；第13页共16页效率提升研发周期缩短40%，新产品生产效率提升30%，年新增产值超1亿元；技术壁垒申请专利5项（核心配方与工艺），形成“材料-工艺-应用”一体化技术体系，竞争对手难以复制

五、结论与展望

5.1主要结论白铜行业生产效率提升是一项系统工程，需从技术、管理、创新三个维度协同发力技术升级是核心手段，通过智能化设备引进（如高精度轧机、真空熔炼炉）、短流程工艺创新（如半连续铸造、轧制-热处理联动），可显著提升生产速度与产品精度；管理优化是关键保障，通过精益生产（消除浪费、标准化作业）、供应链协同（VMI模式、MES系统），可降低能耗、减少库存、缩短交付周期；创新驱动是长效动力，通过材料配方研发（低成本高纯度合金、复合涂层）、绿色制造技术（余热回收、循环经济），可突破性能瓶颈、降低环保成本从实践看，单一环节的优化难以实现效率突破，需“技术+管理+创新”三管齐下，例如A企业通过设备升级与智能排产，B企业通过精益管理与设备维护，C企业通过产学研合作与材料创新，均实现了效率的显著提升，证明多维度协同的有效性

5.2行业挑战尽管生产效率提升潜力显著，白铜行业仍面临三大挑战技术壁垒高端设备（如高精度轧机）依赖进口，国产化替代难度大；第14页共16页资金压力智能化改造、研发投入需大量资金（单台高端轧机超3000万元），中小企业难以承担；人才短缺既懂白铜工艺又掌握智能化技术的复合型人才不足，制约新技术落地

5.3未来趋势2025年及以后，白铜行业生产效率提升将呈现三大趋势智能化深度渗透5G+工业互联网技术广泛应用，实现“无人化车间”“数字孪生工厂”，生产效率提升50%以上；绿色化加速推进碳达峰、碳中和目标下，白铜生产将向“零排放、低能耗”转型，绿色制造技术（如氢冶金、CO₂捕集）逐步普及；高端化持续突破通过材料研发与工艺创新，高性能白铜（如耐高温、高导电）在新能源、航空航天等领域的应用比例将大幅提升，推动行业价值链上移

5.4政策建议为推动白铜行业生产效率提升，需政策层面给予支持技术扶持设立专项基金，支持企业引进关键设备与技术研发，对智能化改造项目给予20%-30%的补贴；标准建设制定白铜生产效率评价标准（如单位能耗、人均产值），引导企业对标提升；人才培养推动校企合作，设立“白铜材料与工艺”专业，定向培养复合型技术人才总之，白铜行业生产效率提升既是应对市场竞争的必然选择，也是实现“制造强国”战略的重要一环企业需立足自身实际，以技术创新为核心，以管理优化为支撑，以绿色发展为导向，逐步实现从第15页共16页“规模扩张”向“质量效益”的转型，为行业高质量发展注入新动能第16页共16页。