生產線建設項目申請報告

生產線建設項目立項報告

一、項目概況

1、項目名稱：鋁及鋁合金鍛壓生產線

2、主要產品：所有鋁合金(包括部分鈦合金和高溫合金)的自由鍛件與模鍛件

3、生產規模：15000t/年(其中鋁合金鍛件1XXt/年，其它為鈦合金和高溫合金鍛件)

4、建設投資金額：1.5億元

二、立項的理由(目的和意義)及主要內容(任務和目標)

1、立項的目的意義

鍛壓生產是向各個工業行業提供機械零件毛坯的主要途徑之一。鍛壓生產的優越性在於：它不但能獲得機械零件的形狀，而且能改善材料的內部組織、提高力學性能。一般來說，對於受力大、力學性能要求高的重要機械零件，多數採用鍛壓方法來製造。

在飛機上端鍛壓件的重量占80%，坦克上端壓件重量占70%，汽車上鍛壓件重量占60%，電力工業中的水輪機主軸、透平葉輪、轉子、護環等均是鍛壓而成，從這些例子可以看出，鍛壓生產在工業行業中占有極重要的地位。

鋁合金由於比重小、比強度、比剛度高等一系列優點，已大量使用在各個工業部門，鋁合金鍛壓件更成了各個工業部門機械零件必不可少的材料。凡是用低碳鋼可以鍛造出的種種鍛件，都可以用鋁合金鍛造出來。鋁合金可以在鍛錘、機械壓力機、液壓機、頂鍛機、擴孔機等各種鍛造設備上鍛造，可以自由鍛、模鍛、頂鍛、輥鍛和擴孔。一般來說，尺寸小、形狀簡單、偏差要求不嚴的鋁鍛件，可以很容易的在鍛錘上鍛造出來，但是，對於規格大、要求劇烈變形的鋁鍛件，則宜選用水(液)壓機來鍛造。對於大型複雜的整體結構的鋁鍛件則非採用大型模鍛水壓機來生產不可。特別是近十年來，隨著科學技術的進步和國民經濟的發展，對材料提出了越來越高的要求，迫使鋁合金鍛件向大型整體化、高強高韌化、複雜精密化的方向發展，大大促進了大中型液壓機的發展。

隨著我國交通運輸業向現代化、高速化方向發展，交通運輸工具的輕量化要求日趨強烈，以鋁代鋼的呼聲越來越大。特別是輕量化程度要求高的飛機、太空飛行器、鐵道車輛、地下鐵道、高速列車、貨運車、汽車、艦艇、船舶、火炮、坦克以及機械設備等的重要受力部件和結構件，近幾年來大量使用鋁及鋁合金鍛件以替代原來的鋼結構構件，如飛機結構件幾乎全部是用鋁合金模鍛件;汽車(特別是重型汽車和大中型客車)輪轂、保險桿、底座大梁;坦克的浮動輪、炮台機架;直升機的動環和不動環;火車的氣缸和活塞裙;木工機械機身;紡織機械的機座、軌道和絞線盤等等都以套用鋁合金模鍛件來製造。而且，這種趨勢正在大幅度增長，甚至某些鋁合金鑄件也開始採用鋁合金模鍛件來代替。

目前，世界上的大型鍛壓液壓機為數不多，中國更是寥寥無幾，隨著國防工業的現代化和民用工業特別是交通運輸業的發展，鋁合金模鍛件的品種和產量，不僅不能滿足國內市場的需要，國際市場也有很大缺口。因此，在我國抓緊建設幾條大、中型的鋁合金鍛壓生產線是十分必要的、及時的，對國民經濟的高速持續發展和國防軍工現代化有重大的現實意義和長遠意義。

2、項目的主要任務和內容

項目的主要任務是：根據我國目前的國情和實力，並藉助國際先進技術，在廣泛調研的基礎上，對鋁合金鍛件和模鍛件的合金、狀態、品種、規格、性能和用途以及生產工藝和關鍵技術進行分析和選擇，配置合理而經濟實用的主機和輔助設備及水、風、電、氣等配套設施，修建廠房並安裝、調試設備，最後生產出國家急需、國內外市場需要的質量合格的大、中型鋁合金鍛件和模鍛件。並適當考慮鈦合金、高溫合金和鋼鍛件的生產。

項目的目標：建成一條年產15000t/a的大、中型鋁合金(包括部分鈦合金和鋼鐵材料)鍛件與模鍛件的現代化生產線，為國防軍工和國民經濟的部門提供大批量的合格新材料，滿足國內外市場的需要。

三、鋁合金鍛件的特性、套用範圍和市場分析

1、鋁合金鍛件的特性

1) 密度小，鋼鍛件的34%，銅鍛件的30%，是輕量化的理想材料;

2) 比強度大，比剛度大，比彈性模量大，疲勞強度高，宜用於輕量化要求高的關鍵受力部件，其綜合性能遠遠高於其它材料。

3) 內部組織的細密、均勻、無缺陷，其可靠性遠遠高於鋁合金鑄件和壓鑄件，也高於其它材料鍛件。

4) 鋁合金的塑性好，可加工成各種形狀複雜的高精度鍛件，機械加工餘量小，僅為鋁合金拉伸厚板加工量的20%左右，大大節省了工時和成本。

5) 鋁鍛件具有良好的耐蝕性、導熱性和非磁性，這些都是鋼鍛件無法比擬的。

6) 表面光潔、美觀，表面處理性能良好，美觀耐用。

可見，鋁鍛件具有一系列優良特徵，為鋁鍛件代替鋼、銅、鎂、木材和塑膠等提供了良好的條件。

2、鋁合金鍛件的套用領域

近幾年來，由於鋁材的成本下降，性能提高，品種規格擴大，其套用領域越來越大。主要套用於航天航空、交通運輸、汽車、船舶、能源動力、電子通訊、石油化工、冶金礦山、機械電器等領域。主要鍛造鋁合金的特性及用途見表1

表1 鍛造鋁合金的特性及用途

分類

和金及狀態

強度

耐蝕性

切屑性

焊接性

特點

主要用途

高強

合金

2024-t6

鍛造性、塑性好，耐蝕性差，是典型的硬鋁合金

飛機部件，鐵道車輛、汽車部件、一般結構件

7075-t6

超硬鍛造合金，耐蝕性、抗應力腐蝕裂紋性差

飛機部件，宇航材料，結構部件

7075-t73

通過適當的時效處理改善了抗應力腐蝕裂紋性能，強度低於t6

飛機、船舶、汽車部件、結構件

7175-t736

系強度、韌性、抗應力腐蝕裂紋性能均優的新型合金

飛機部件、宇航材料和承力部件

耐熱

合金

2219-t6

高溫下保持優秀的強度及耐蠕變性，焊接性良好

飛機、火箭部件及車輛材料

2618-t6

高溫強度優秀

活塞、增壓機風扇、橡膠模具、一般耐熱部件

4032-t6

中溫下的強度高，熱膨脹係數小，耐磨損性能好

活塞和耐磨部件

耐蝕

合金

1100-0

強度低，耐腐蝕，熱、冷加工性好，切屑性不良

電子通訊零件，電子計算機用記憶磁鼓等

5083-0

耐腐蝕性、焊接性及低溫力學性能好，典型的海軍合金

液化天然氣法蘭盤和石化機械，船艦部件和海水淡化結構

6061-t6

強度中等、耐蝕、抗疲勞，綜合性能好

航空航天、汽車車輛材料及用轉動體部件

6051-t6

韌性、耐腐蝕性優良，強度略高於6061

增壓機風扇，運輸機械部件等

註：a-優; b-良; c-一般; d-差

3、市場分析

1) 鋁合金鍛件的產銷情況分析

由於鋁及合金鍛件具有以上一系列的優越性，在航空航天、汽車、船舶、交通運輸、兵器、電訊等工業部門備受青睞，套用範圍越來越廣泛。據初步統計，鋁鍛件在世界鍛件總產量中由1985年的0.5%上升到了XX年的15%左右，目前，世界上消耗鍛件344萬噸左右，其中鋁鍛件占了50萬 t/a左右。鈦鍛件和高溫鍛件大約占0.5%，即1.8萬t/a左右，鋼鐵鍛件仍然占絕大多數。從鋁加工工業的角度來看，目前全世界鋁產量(包括再生鋁)為3000萬t/a以上，其中80%要變成加工材，即目前世界上加工鋁材年產量為2400萬t/a左右，其中板、帶、箔材占57%左右，擠壓材占38%左右。鋁合金鍛造材料由於成本較高，生產技術難度較大，僅在特別重要的受力部位才套用，近十多年來，由於軍工和民用工業，特別是交通運輸業現代化和輕量化的需要，以鋁代鋼的要求十分迫切，因而，鋁鍛件和套用都得到了迅猛的增長。其中鋁材中的比例已由1985年的0.5%增加到了XX年的2.1%，即50萬t/a左右。

為了滿足軍工和民用各部門對鋁及鋁合金鍛件日益增長的要求，世界各國都在集中人力、物力和財力發展鋁鍛壓生產，設計和製造各種鍛壓設備，特別是大中型水(液)壓鍛壓機。但是，由於鍛壓設備比較貴，製造周期長，鍛件生產技術比較複雜，因而很難滿足市場需要。目前世界上鋁鍛件的生產能力約為30萬t/a左右，不能滿足消費量50萬t/a的需求。中國由於大中型水(液)壓鍛造設備少，生產能力低，遠遠不能滿足工業部門對鋁鍛壓件的需求，年缺口量在1.5萬t/a以上。到XX年，由於我國的汽車、飛機、船舶的大量增加，鋁鍛件的年消耗量可能達5萬t/a以上。

2) 市場分析

由以上分析，鋁及鋁合金鍛件主要用於要求輕量化程度大的工業部門，根據當前各國的套用情況，主要的市場分布例舉如下。

①航空(飛機)鍛件：飛機上的鍛件占飛機材料重量的80%以上，如起落架、框架、肋條、發動機動環、不動環等，一架飛機上所用的鍛件上千種，其中除了少數高溫部件是用高溫合金和鈦合金鍛件外，絕大部分已鋁化，如美國伯英喔你公司，年產飛機上千架，年需消耗鋁合金鍛件數萬噸。我國研製的殲擊機等軍用飛機和民用飛機也在迅速發展，需要消耗的鋁鍛件也會逐年增加。

②航天鍛件：太空飛行器上的鍛件主要是鍛環、輪圈、翼梁和機座等，絕大部分為鋁鍛件，只有少數的鈦鍛件。宇宙飛船、火箭、飛彈、衛星等的發展對鋁鍛件的需求與日俱增。如近年來，我國研製的超遠程飛彈用ai-li合金殼體鍛件，每件重達300多公斤，價值幾十萬元。

③兵器工業：如坦克、裝甲車、運兵車、戰車、火箭彈、炮架、軍艦等常規武器上是用鋁合金鍛件作為承力件的數量大大增加，基本上替代了鋼鐵鍛件。

④汽車是使用鋁合金鍛件最有前途的行業，也是鋁鍛件的最大用戶。主要用作輪轂(特別是重型汽車和大中型客車)，保險槓、底座大梁和其它一些中小型鋁鍛件，其中，鋁輪轂是用量最大的鋁鍛件，主要用於大客車、卡車和重型汽車上。近年來，在中小型汽車、機車和高級轎車上也開始套用。據統計，世界上近年來鋁輪轂用量的年增長速度達20%以上，目前使用量達1億個以上。我國剛剛起步，但是一汽、二汽等大型汽車企業正在開始研發。隨著汽車產量的增加(XX年我國汽車產量預計達600萬輛/年，世界汽車產量可能要突破8000萬輛/年)，鋁輪轂和其它鋁鍛件的用量將會得到驚人的發展。

⑤能源動力工業上，鋁鍛件會逐漸替代某些鋼鍛件製作機架、護環、動環和不動環以及煤礦運輸車輪、液化天然氣法蘭盤、，一般都是大中型鍛件。

⑥船舶和艦艇上大量使用鋁鍛件作機架、動環和不動環、炮台架等。

⑦在機械製造業上，目前主要用於木工機械、紡織機械等作機架、滑塊、連桿，以及交線攀等，僅紡織機用絞線盤鋁鍛件，我國每年就需要數萬件，重1000多噸。

⑧模具工業上用鋁合金模鍛件製作橡膠模具、鞋模具及其它輕工模具，年用量上萬噸。

四、鍛壓生產的發展

1、國外發展狀況與水平

鍛件生產是一個很古老的行業，但鋁合金鍛件的大量生產套用是從1950年代才開始的。經過幾十年的現代化改造，無論在工業裝備上，模具設計和製造上，生產工藝和技術上，還是在產品品種規格、生產規模和質量等方面都得到了飛速發展，尤其是美國、俄國、德國、日本、法國、義大利、捷克、奧地利、瑞士等國的鍛壓生產的發展水平達到了相當高的程度。目前，全世界由鍛造廠數百家，鍛壓機數千台，年產鍛件近500萬t/a，其中鋁合金模鍛件30萬t/a左右(年消耗近50萬t/a)。全球有大小水(液)壓鍛壓機500餘台，其中100mn以上的大型水(液)壓鍛壓機40多台，300mn以上的中型水(液)壓鍛壓機約有20台。300mn以上的重型鍛壓機的分布情況是：俄國4台，其中一台為750mn，為世界之最;美國5台，其中包括2台450mn的;法國1台，為650mn;德國2台;中國1台;羅馬尼亞1台;英國1台等。這些鍛壓水(液)壓機的主要特點是結構緊湊、多功能、自動化程度高、配備有操作機、快速換模裝置、平面配置機合理、有利於連續作業、生產效率高。此外，隨著鋁合金模鍛件大型化、精密化程度提高，大型精密多向模鍛壓機日益受到重視，各國已擁有多台大型多向模液壓機，其中美國3台，最大為300mn;法國1台為650 mn;英國1台為300 mn;中國1台為100 mn;俄國2台為200 mn和500 mn;德國1台為350 mn。多向模鍛壓機屬於精密鍛壓設備，配備了plc系統和計算機控制系統，可對能量、行程、壓力、速度進行自動調節，對關鍵部件最佳工作點進行控制，對各工作狀態進行監控和顯示，對系統故障、設備過載、過溫和失控等進行預報和保護，對製品質量進行控制。有的還包括偏移檢測、同步系統、工作檯和機架變形補償、磁包存儲器、積體電路、光纖通訊、彩色屏等，可實現全機或全機列，甚至整個車間的自動控制與科學管理。

在鋁及鋁合金鍛壓技術上研製開發了大量的鍛壓新工藝、新技術，如液體模鍛、等溫鍛造、粉末鍛造、多向模鍛、無斜度精密模鍛、分部模鍛、包套模鍛等，對簡化工藝、減少工序、節省能耗、擴大品質、增加規格、提高質量和生產效率、保護環境、減低勞動強度、提高經濟效益等方面發揮了重大作用。專用的計算機軟體對控制鍛造溫度、鍛壓力、變形程度(欠壓量)和工藝潤滑等主要工藝參數，控制製品尺寸和內部組織、力學性能等提供了可靠的保證。

鍛模的設計與製造是鋁合金鍛壓技術的關鍵，鍛件的cad/cam系統已十分成熟和普及，在美國，cad/cam系統正在被cim(計算機一體化)所代替。cim包括成套技術、計算機技術、cad/cam技術、機器人、專家系統、加工計畫、控制系統以及自動材料處理等，為模鍛件的最佳化設計和工藝改進提供了條件。如在汽車工業上，對前梁、羊角、輪轂、曲軸等零件進行設計和工藝過程最佳化，可使最佳化設計後的羊角減重15%，輪轂減重30%，曲軸減重20%，而且大大提高生產效率，降低能耗。

在產品品種和質量上獲得了突破性進展，目前世界上研製開發的鍛造鋁合金，有上百種、幾十個狀態，可大批量生產不同合金、不同狀態、不同性能、不同功能、各種形狀、各種規格、各種用途的鋁合金鍛件，規模在30000t/a以上的大型企業已有十餘家。目前世界上可生產的鋁合金模鍛件的最大投影面積達5m2(750mn)，最長的鋁鍛件可達15m，最重的鋁鍛件達1.5t，最大的鍛環直徑達7.5m，完全可滿足最大的飛機、飛船、火箭、飛彈、衛星、艦艇、航母以及發電設備、起重設備等的需要。產品的內部組織、力學性能和尺寸精度也能滿足各種用戶的要求，在產品開發上達到了相當高的水平。

由於近年來，世界各國在大、中型鍛壓液壓機的新建和改建方面力度不大，因此，總的來說，世界鋁合金鍛件的生產尚不能滿足交通運輸輕量化對鋁鍛件的需求，有必要新建若干條現代化大、中型鋁鍛壓生產線。

國外在鈦鍛件和高溫鍛件的生產方面也取得很大的進展，有了相當高的水平。

2、國內發展現狀和水平分析

鍛壓生產在我國已有悠久的歷史，在3300多年以前的殷墟文化早期，鍛壓已用於兵器生產。解放前，鍛壓生產十分落後。解放後，鍛壓生產迅速發展，125mn以下的自由鍛水壓機、300mn以下的模鍛水壓機、160kn以下的模鍛錘、1600kn以下的摩擦壓力機、80000kn以下的熱模鍛壓力機已成系列裝備了各個鍛壓廠。我國僅有300mn、100mn、60mn、50mn、30mn五台大、中型鋁鍛壓水(液)壓機和一台100mn多向模壓水壓機，年產能力僅10000t/a左右，最大模鍛件投影面積為2 m2(鋁合金)，1.2 m2(鈦合金),最大長度7m，最大寬度3.5m，鍛環最大直徑φ3.5m以及盤徑為φ534～φ730mm的鋁合金繞線盤。產品品種相對較小，例如工業已開發國家的模鍛件已占全部鍛件的80%左右，而我國只占26%左右。國外模鍛件的設計、模具製造方面早已引入計算機技術，鍛模cad和鍛造過程仿真已進入實用化階段，而我國很多鍛壓廠在這方面才剛剛起步。工藝裝備的自動化水平和工藝技術水平也相對落後。

根據以上分析可知，目前我國鋁合金鍛壓工業無論在工藝裝備上;模具設計與製造上;生產工藝技術上和新工藝、新材料開發上;還是在產品品種與規格上;產品產量與規模上;生產效率與批量生產上;產品質量與效益等方面都與國外先進水平存在較大差距。不僅不能滿足國內外市場對鋁合金鍛件日益增長的需求，更跟不上交通運輸(如飛機、汽車、高速火車、輪船等)輕量化要求以鋁鍛件替代鋼鍛件的步伐。為此，我國應集中人力、物力和財力，儘快提高我國鋁合金鍛壓生產的工藝裝備水平和生產工藝技術水平,並儘快新建若干條60～500mn現代化鋁合金鍛壓液壓機生產線，以儘快縮小與國外先進水平的差距，最大限度的滿足國內外市場的需求。

五、承建單位的基本情況與有利條件

六、典型產品與生產規模

七、生產工藝流程與主要技術工序分析

八、主要設備和輔助設備及配套設施

九、資金估算與來源

十、經濟技術分析

十一、安全環保

十二、平面分布

註：五～十二章詳細論述要在可行性分析報告中編寫。

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