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鋁及鋁合金鍛壓生產(chǎn)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(chǎn)線

   2、  主要產(chǎn)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(chǎn)規(guī)模：15000T／年（其中鋁合金鍛件12000T／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(chǎn)是向各個工業(yè)行業(yè)提供機械零件毛坯的主要途徑之一。鍛壓生產(chǎn)的優(yōu)越性在于：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，對于受力大、力學性能要求高的重要機械零件，多數(shù)采用鍛壓方法來制造。

   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(yè)中的水輪機主軸、透平葉輪、轉子、護環(huán)等均是鍛壓而成，從這些例子可以看出，鍛壓生產(chǎn)在工業(yè)行業(yè)中占有極重要的地位。

   鋁合金由于比重小、比強度、比剛度高等一系列優(yōu)點，已大量使用在各個工業(yè)部門，鋁合金鍛壓件更成了各個工業(yè)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，對于規(guī)格大、要求劇烈變形的鋁鍛件，則宜選用水（液）壓機來鍛造。對于大型復雜的整體結構的鋁鍛件則非采用大型模鍛水壓機來生產(chǎn)不可。特別是近十年來，隨著科學技術的進步和國民經(jīng)濟的發(fā)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、復雜精密化的方向發(fā)展，大大促進了大中型液壓機的發(fā)展。

   隨著我國交通運輸業(yè)向現(xiàn)代化、高速化方向發(fā)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、航天器、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、炮臺機架；直升機的動環(huán)和不動環(huán)；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應用鋁合金模鍛件來制造。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采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(shù)不多，中國更是寥寥無幾，隨著國防工業(yè)的現(xiàn)代化和民用工業(yè)特別是交通運輸業(yè)的發(fā)展，鋁合金模鍛件的品種和產(chǎn)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(chǎn)線是十分必要的、及時的，對國民經(jīng)濟的高速持續(xù)發(fā)展和國防軍工現(xiàn)代化有重大的現(xiàn)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(jù)我國目前的國情和實力，并借助國際先進技術，在廣泛調研的基礎上，對鋁合金鍛件和模鍛件的合金、狀態(tài)、品種、規(guī)格、性能和用途以及生產(chǎn)工藝和關鍵技術進行分析和選擇，配置合理而經(jīng)濟實用的主機和輔助設備及水、風、電、氣等配套設施，修建廠房并安裝、調試設備，最后生產(chǎn)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。并適當考慮鈦合金、高溫合金和鋼鍛件的生產(chǎn)。

   項目的目標：建成一條年產(chǎn)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(xiàn)代化生產(chǎn)線，為國防軍工和國民經(jīng)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、應用范圍和市場分析

   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，宜用于輕量化要求高的關鍵受力部件，  其綜合性能遠遠高于其它材料。

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

   4）  鋁合金的塑性好，可加工成各種形狀復雜的高精度鍛件，機械加工余量小，僅為鋁合金拉伸厚板加工量的20％左右，大大節(jié)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(yōu)良特征，為鋁鍛件代替鋼、銅、鎂、木材和塑料等提供了良好的條件。

   2、  鋁合金鍛件的應用領域

近幾年來，由于鋁材的成本下降，性能提高，品種規(guī)格擴大，其應用領域越來越大。主要應用于航天航空、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

注：A-優(yōu)；   B-良；   C-一般；   D-差

   3、  市場分析

   1）  鋁合金鍛件的產(chǎn)銷情況分析

由于鋁及合金鍛件具有以上一系列的優(yōu)越性，在航空航天、汽車、船舶、交通運輸、兵器、電訊等工業(yè)部門備受青睞，應用范圍越來越廣泛。據(jù)初步統(tǒng)計，鋁鍛件在世界鍛件總產(chǎn)量中由1985年的0.5％上升到了2002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(shù)。從鋁加工工業(yè)的角度來看，目前全世界鋁產(chǎn)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(chǎn)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。鋁合金鍛造材料由于成本較高，生產(chǎn)技術難度較大，僅在特別重要的受力部位才應用，近十多年來，由于軍工和民用工業(yè)，特別是交通運輸業(yè)現(xiàn)代化和輕量化的需要，以鋁代鋼的要求十分迫切，因而，鋁鍛件和應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2002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(fā)展鋁鍛壓生產(chǎn)，設計和制造各種鍛壓設備，特別是大中型水（液）壓鍛壓機。但是，由于鍛壓設備比較貴，制造周期長，鍛件生產(chǎn)技術比較復雜，因而很難滿足市場需要。目前世界上鋁鍛件的生產(chǎn)能力約為30萬t/a左右，不能滿足消費量50萬t/a的需求。中國由于大中型水（液）壓鍛造設備少，生產(chǎn)能力低，遠遠不能滿足工業(yè)部門對鋁鍛壓件的需求，年缺口量在1.5萬t/a以上。到2010年，由于我國的汽車、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于要求輕量化程度大的工業(yè)部門，根據(jù)當前各國的應用情況，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(fā)動機動環(huán)、不動環(huán)等，一架飛機上所用的鍛件上千種，其中除了少數(shù)高溫部件是用高溫合金和鈦合金鍛件外，絕大部分已鋁化，如美國伯英哦你公司，年產(chǎn)飛機上千架，年需消耗鋁合金鍛件數(shù)萬噸。我國研制的殲擊機等軍用飛機和民用飛機也在迅速發(fā)展，需要消耗的鋁鍛件也會逐年增加。

   ②航天鍛件：航天器上的鍛件主要是鍛環(huán)、輪圈、翼梁和機座等，絕大部分為鋁鍛件，只有少數(shù)的鈦鍛件。宇宙飛船、火箭、導彈、衛(wèi)星等的發(fā)展對鋁鍛件的需求與日俱增。如近年來，我國研制的超遠程導彈用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(yè)：如坦克、裝甲車、運兵車、戰(zhàn)車、火箭彈、炮架、軍艦等常規(guī)武器上是用鋁合金鍛件作為承力件的數(shù)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(yè)，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），保險杠、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，主要用于大客車、卡車和重型汽車上。近年來，在中小型汽車、摩托車和高級轎車上也開始應用。據(jù)統(tǒng)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(yè)正在開始研發(fā)。隨著汽車產(chǎn)量的增加（2005年我國汽車產(chǎn)量預計達600萬輛／年，世界汽車產(chǎn)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(fā)展。

   ⑤能源動力工業(yè)上，鋁鍛件會逐漸替代某些鋼鍛件制作機架、護環(huán)、動環(huán)和不動環(huán)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(huán)和不動環(huán)、炮臺架等。

   ⑦在機械制造業(yè)上，目前主要用于木工機械、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(shù)萬件，重1000多噸。

   ⑧模具工業(yè)上用鋁合金模鍛件制作橡膠模具、鞋模具及其它輕工模具，年用量上萬噸。

   四、鍛壓生產(chǎn)的發(fā)展

   1、國外發(fā)展狀況與水平

   鍛件生產(chǎn)是一個很古老的行業(yè)，但鋁合金鍛件的大量生產(chǎn)應用是從1950年代才開始的。經(jīng)過幾十年的現(xiàn)代化改造，無論在工業(yè)裝備上，模具設計和制造上，生產(chǎn)工藝和技術上，還是在產(chǎn)品品種規(guī)格、生產(chǎn)規(guī)模和質量等方面都得到了飛速發(fā)展，尤其是美國、俄國、德國、日本、法國、意大利、捷克、奧地利、瑞士等國的鍛壓生產(chǎn)的發(fā)展水平達到了相當高的程度。目前，全世界由鍛造廠數(shù)百家，鍛壓機數(shù)千臺，年產(chǎn)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余臺，其中100MN以上的大型水（液）壓鍛壓機40多臺，300MN以上的中型水（液）壓鍛壓機約有20臺。300MN以上的重型鍛壓機的分布情況是：俄國4臺，其中一臺為750MN，為世界之最；美國5臺，其中包括2臺450MN的；法國1臺，為650MN；德國2臺；中國1臺；羅馬尼亞1臺；英國1臺等。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、有利于連續(xù)作業(yè)、生產(chǎn)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，各國已擁有多臺大型多向模液壓機，其中美國3臺，最大為300MN；法國1臺為650 MN；英國1臺為300 MN；中國1臺為100 MN；俄國2臺為200 MN和500 MN；德國1臺為350 MN。多向模鍛壓機屬于精密鍛壓設備，配備了PLC系統(tǒng)和計算機控制系統(tǒng)，可對能量、行程、壓力、速度進行自動調節(jié)，對關鍵部件最佳工作點進行控制，對各工作狀態(tài)進行監(jiān)控和顯示，對系統(tǒng)故障、設備過載、過溫和失控等進行預報和保護，對制品質量進行控制。有的還包括偏移檢測、同步系統(tǒng)、工作臺和機架變形補償、磁包存儲器、集成電路、光纖通訊、彩色屏等，可實現(xiàn)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制開發(fā)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(jié)省能耗、擴大品質、增加規(guī)格、提高質量和生產(chǎn)效率、保護環(huán)境、減低勞動強度、提高經(jīng)濟效益等方面發(fā)揮了重大作用。專用的計算機軟件對控制鍛造溫度、鍛壓力、變形程度（欠壓量）和工藝潤滑等主要工藝參數(shù)，控制制品尺寸和內部組織、力學性能等提供了可靠的保證。

   鍛模的設計與制造是鋁合金鍛壓技術的關鍵，鍛件的CAD/CAM系統(tǒng)已十分成熟和普及，在美國，CAD/CAM系統(tǒng)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(tǒng)、加工計劃、控制系統(tǒng)以及自動材料處理等，為模鍛件的優(yōu)化設計和工藝改進提供了條件。如在汽車工業(yè)上，對前梁、羊角、輪轂、曲軸等零件進行設計和工藝過程優(yōu)化，可使優(yōu)化設計后的羊角減重15％，輪轂減重30％，曲軸減重20％，而且大大提高生產(chǎn)效率，降低能耗。

   在產(chǎn)品品種和質量上獲得了突破性進展，目前世界上研制開發(fā)的鍛造鋁合金，有上百種、幾十個狀態(tài)，可大批量生產(chǎn)不同合金、不同狀態(tài)、不同性能、不同功能、各種形狀、各種規(guī)格、各種用途的鋁合金鍛件，規(guī)模在30000t/a以上的大型企業(yè)已有十余家。目前世界上可生產(chǎn)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(huán)直徑達7.5M，完全可滿足最大的飛機、飛船、火箭、導彈、衛(wèi)星、艦艇、航母以及發(fā)電設備、起重設備等的需要。產(chǎn)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(chǎn)品開發(fā)上達到了相當高的水平。

   由于近年來，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(chǎn)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(xiàn)代化大、中型鋁鍛壓生產(chǎn)線。

   國外在鈦鍛件和高溫鍛件的生產(chǎn)方面也取得很大的進展，有了相當高的水平。

   2、  國內發(fā)展現(xiàn)狀和水平分析

   鍛壓生產(chǎn)在我國已有悠久的歷史，在3300多年以前的殷墟文化早期，鍛壓已用于兵器生產(chǎn)。解放前，鍛壓生產(chǎn)十分落后。解放后，鍛壓生產(chǎn)迅速發(fā)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五臺大、中型鋁鍛壓水（液）壓機和一臺100MN多向模壓水壓機，年產(chǎn)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(huán)最大直徑φ3.5M以及盤徑為φ534～φ730mm的鋁合金繞線盤。產(chǎn)品品種相對較小，例如工業(yè)發(fā)達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、模具制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后。

   根據(jù)以上分析可知，目前我國鋁合金鍛壓工業(yè)無論在工藝裝備上；模具設計與制造上；生產(chǎn)工藝技術上和新工藝、新材料開發(fā)上；還是在產(chǎn)品品種與規(guī)格上；產(chǎn)品產(chǎn)量與規(guī)模上；生產(chǎn)效率與批量生產(chǎn)上；產(chǎn)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，盡快提高我國鋁合金鍛壓生產(chǎn)的工藝裝備水平和生產(chǎn)工藝技術水平,并盡快新建若干條60～500MN現(xiàn)代化鋁合金鍛壓液壓機生產(chǎn)線，以盡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(chǎn)品與生產(chǎn)規(guī)模

   七、生產(chǎn)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(jīng)濟技術分析

   十一、安全環(huán)保

   十二、平面分布

   注：五～十二章詳細論述要在可行性分析報告中編寫。