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重型金属电熔精细成型技术

 一、项目概述 
 1、项目称号
重型金属构件电熔精细成型技术财产化项目(以下简称“项目”),包罗了重型金属构件电熔精细成型技术的工程化研发、公用工程设置装备摆设的研制以及财产化的施行。
2、项目包办单元
本项目标包办单元为北方增材科技无限公司(以下简称“北方增材”,原名:佛山市南海北方风机研讨一切限公司),北方增材是永乐国际(以下简称“永乐国际”)的控股子公司。
3、我国严重配备制造业对重型金属构件的需求及其制造技术近况 
现在,核电、火电、水电、石化、冶金、船舶等行业古代严重产业配备正向大型化、庞大化、高功能参数和极度条件下高牢靠性、短命命退役偏向疾速开展。以古代发电配备为例,火力发电配备机组以后将以60万千瓦级和100万千瓦级超临界和超超临界大型机组为主,核电配备将以百万千瓦级以上大型机组为主,其汽轮机高压涡轮蒸汽出口温度和压力将由现在超临界机组最高的620oC/31MPa进步到“超超临界”机组的700oC/34MPa以上。
严重产业配备的日益大型化和退役要求极度化,使其所需的高强度钢、耐热合金等重型要害金属构件尺寸越来越大、功能和质量要求越来越高,比方,百万千瓦级核电机组惯例岛耐热高强钢高压全体转子锻件是现在世界上所需钢锭最大、锻件毛坯分量最大、截面尺寸最大、技术要求最高的实心锻件,转子构件分量为170吨,其锻坯制备需600吨级钢锭,现在世界上只要日本JSW(日本制钢所)等为数未几的几家企业具有制造才能,其超临界机组高中压复合转子则要求全体转子两头有差别的功能,转子构件分量在100吨左右,锻坯制备所需钢锭超越了200吨。百万千瓦核电机组核岛局部的压力壳、蒸汽发作器、稳压器的壳体和管板等重型要害构件均需接纳技术要求高、规格大、外形庞大的低合金钢锻件来加工制造,尤其是其反响堆压力容器合金钢全体顶盖、下封头、锥形筒体等外形庞大的超大型中心构件及蒸发器管板都需求全体铸造。上述重型构件的制造,需求数百吨级大型钢锭冶炼、铸造和万吨级水压机等重型铸造产业配备,且制造工序多、工艺庞大、质量控制难度大、消费周期长、构件本钱高。低合金高强度钢、耐热钢及不锈钢等重型要害金属构件制造,不断以来被世界公以为是核电、火电、水电、冶金、石化、船舶等行业重型配备制造的根底和国际竞争的中心技术。 
我国现在重型金属构件制造才能尚不克不及满意严重配备开展的需求,核电机组反响堆合金钢压力容器壳体和不锈钢主管道、蒸汽发作器合金钢壳体和管板、稳压器壳体、超临界和超超临界汽轮机组耐热钢转子、大型水轮机转轮等相称数目的要害重型金属构件尚依赖出口。比方,我国现在施行建立中的第三代核电站成套配备,其核反响堆压力容器、蒸汽发作器、稳压器等全部核岛大型要害高强度合金钢锻件、百万千瓦级核电超临界汽轮机组高压全体转子耐热钢大型锻件以及组合式船用曲轴等高功能大型庞大要害金属构件还依托从日本JSW、韩国斗山重工等公司出口。一方面,设置装备摆设出口价钱居高不下,并且在要害时分还遭到其对中国出口的限定,肯定水平上严峻影响了项目标建立进度和增大了设置装备摆设的投资,从而制约了我国核电等重型配备制造业的开展。
4、重型金属构件电熔精细成型技术的原理及其劣势 
(1)重型金属构件电熔精细成型技术的原理
本项目由北方增材自主研发、具有完全自主中心知识产权。“重型金属构件电熔精细成型技术”是一种国际首创、全新的重型金属构件短流程精细成型制造新技术。
该技术接纳公用合金钢材、特别粉末及其冶金辅佐资料作为次要原资料,接纳自主研制的电熔精细成型设置装备摆设,在特别电熔冶金情况中,应用强电流高效电热冶金原理使原资料在强拘谨条件下熔化和原位冶金精粹,经过同步低温微区冶金和单向凝结生长,完成高致密度、高功能重型金属构件精细坯件的增材制造,成型的构件精细坯件再经后续特别热处置和小余量的机器加工即可制造出高质量的重型金属构件。 
(2)重型金属构件电熔精细成型技术的劣势
1)无需百吨级以上的大型熔炼和铸锭根底设备。 
2)无需万吨级重型铸造产业配备及其大型配套设备。 
3)重型金属构件电熔精细成型构件冶金质量高、功能好。 
4)重型金属构件电熔精细成型坯件精细,机器加工余量小,节流资料(资料应用率可达65~85%以上)。 
5)消费工序少、周期短、本钱低。 
该技术对构件资料、构件多少尺寸、外形和用处具有很强的实用性和通用性,可普遍使用于核电、火电、水电、石化、冶金、船舶等行业的古代严重产业配备中所需的种种高强低合金钢、高强高合金钢、耐热合金钢、不锈钢等重型构件的精细成型,具有突出的技术和经济劣势。比方,某核电站蒸气发作器低合金钢“下筒体”零件的分量约50吨,接纳传统铸造技术和本项目标电熔精细成型技术两种办法制造该构件的技术经济比照状况如下表:
比照内容 传统制造技术 电熔精细成型技术
资料耗费 186吨(钢锭) 75吨(线材、粉末)
次要配备与消费工序 Ø 制造配备:
需求200吨以上大型电弧炉等合金钢冶炼设置装备摆设及钢水处置和钢锭浇注设置装备摆设、12500吨或15000吨水压机等铸造设置装备摆设、大型构件热处置淬火设置装备摆设等。

Ø 制造工序;
合金钢水电炉冶炼、钢包精粹、真空除气、钢锭浇注、钢锭冒口吻割下料、冲孔、镦粗、芯棒拔长、马杠扩口等铸造、粗加工和淬炽热处置等工序。
Ø 制造配备:
只需自主研制的重型构件电熔精细成型配备一套。


Ø 制造工序:
电熔精细成型一道工序即可完成构件精细坯件制造。构件终极热处置前无需机器加工,无需淬炽热处置及其淬火设置装备摆设。
次要模具 铸造模、镦粗模、冲孔模、芯棒等 无需模具,数字化制造
资料应用率 小于30%(构件单边加工量不少于100mm) 大于65%(构件单边加工量小于25mm)
制造周期 超越半年 小于3个月


二、项目研发停顿及开展远景

1、重型金属构件电熔精细成型技术及工程扮装备研发停顿 
北方增材自主研发的“重型金属构件电熔精细成型技术”,是一种国际首创的重型金属构件短流程、绿色、精细、数字化、“增材制造”新技术,在构件成型办法、资料特别冶金技术、成型配备原理等中心技术上完全差别于现在国际外尚处于研发阶段的激光疾速成型等“传统”增材制造技术,是对大型/特大型重型金属构件传统加工工艺的一项革新。颠末北方增材研发团队的少量后期研讨,在其工程化要害技术上曾经获得了肯定的打破性停顿,为该技术的深度工程化研发和财产化使用奠基了坚固根底,详细如下:  
(1)重型金属构件电熔精细成型工艺、质量及工艺安装要害技术 
     打破了重型构件电熔冶金单向生长精细成型办法、成型工艺及要害工艺参数优化、成型服从、成型工艺进程控制、成型质量控制等工艺要害技术及要害工艺安装要害技术,掌握了重型金属构件电熔精细成型工艺要害技术,并已乐成成型制造出了分量超越10吨、直径超越2m的高强度低合金钢核电蒸发器筒体缩比件精细坯件样件。 
(2)电熔精细成型重型金属构件原资料要害技术 
北方增材已掌握重型金属构件电熔精细成型专业特别合金钢丝原资料的冶炼、加工、查验、贮存要害技术,掌握重型金属构件电熔精细成型特别辅佐冶金资料及其制备要害技术,掌握重型金属构件电熔精细成型冶金控制要害技术。 
(3)重型金属构件电熔精细成型成套配备及控制要害技术 
打破了大电流密度微池冶金高效熔化冶金安装及控制、金属质料动态保送安装及波动性控制、微池冶金形态控制、机器零碎、电气零碎、加热零碎、冷却零碎、冶金生长情况氛围控制零碎等要害技术,研收回合适于差别范例重型金属构件的立式成型公用配备、卧式成型公用配备等工程样机,并在上述样机上完成直径大于2m、分量超越10吨的低合金钢重型构件缩比件的电熔精细成型制造。 
停止现在,北方增材已掌握并完成了重型金属构件批量财产化大型成套配备零碎的设计和优化。 
2、重型金属构件电熔精细成型技术使用远景 
现在,我国重型金属构件制造才能远不克不及满意核电、火电、水电、冶金、石化、船舶等行业严重配备制造业疾速开展的需求,核电等严重配备制造急需的少量重型要害金属构件还次要依托从日本JSW、韩国斗山重工等国际重型构件制造商巨擘出口,国度严重配备制造业开展受制于人。
本项目自主研发的重型金属构件电熔精细成型技术,是一种原创性的重型金属构件短流程、绿色、精细、数字化、“增材制造”新技术,不再依赖百吨级以上的重型铸锭冶金熔炼和铸造产业根底设备、万吨级重型铸造产业配备及其大型系列配套设备,构件功能优秀、机器加工余量小、节流资料、消费周期短、低落了制形成本,具有突出的技术劣势和经济劣势。
随偏重型构件电熔精细成型技术的开展和进一步推行,接纳该技术制造的严重高端配备高功能庞大要害重型金属构件,在构件功能、制造周期、制形成本、资料耗费和制造配备依赖性等方面具有突出的劣势,可望为我国严重产业配备所需的重型金属构件的制造技术带来革新影响,对无效处理我国重型锻件在技术程度、消费才能和消费服从方面的缺乏的题目,满意国际茂盛的重型金属构件市场需求,冲破高端重型要害构件市场和技术被外洋巨擘把持的场面,弥补国际空缺,及复兴我国严重配备制造业都具有紧张意义。
 重型金属构件电熔精细成型技术,接纳北方增材自主研发的高技术、“轻配备”,解脱对传统重型制造配备的依赖,为我国高端重型金属构件成型制造提供了一条全新的技术途径,在核电、火电、水电、冶金、化工、船舶等行业高端重型配备制造范畴具有宽广的使用远景。 
三、项目目的市场剖析
依据《高端配备制造业“十二五”开展计划》,到2015年,高端配备制造业贩卖支出要从2010年的约1.6万亿元增长到6万亿元以上,在配备制造业中的占比从8%进步到15%。高端配备制造业会朝着培养成为百姓经济支柱财产的偏向开展,因而,将来10~15年将是我国推进产业化的要害时期,核电、火电、水电、冶金、化工、船舶等行业都将持续疾速开展,孕育着对大型铸锻件的绝后需求。 
1、核电配备范畴
依据我国核电中临时开展计划,到2020年核电装机容量将到达7000万千瓦以上,设置装备摆设的国产化率到达70%,放慢核电大型要害锻件设置装备摆设国产化是主要目的。
依据开端的统计,一套百万千瓦压水堆核电机组核岛局部的反响堆压力容器、蒸汽发作器和稳压器的壳体及管板、主管道锻件按5亿元盘算,均匀每开工建立5台核电机组,大型铸锻件市场就在25亿元以上。别的,核电惯例岛局部也需求少量的铸锻件。因而,无论从复兴国度严重配备制造业,完成核电国产化的角度,照旧从市场经济效益的角度,本项目在核电范畴具有宽广的开展空间。  
2、火电配备范畴 
为了满意我国产业化和古代化建立对电力的需求,2010-2020年,将是我国电力开展的要害时期。我国火电装机容量约占总发电设置装备摆设装机容量的75%,依照如今开展态势,估计以后我国火电建立速率会得当放缓。依据国度发改委严重技术配备和谐办公室发布材料,估计到2020年,天下装机容量将到达900 GW 左右,因而,大型燃煤机组每年约添加100台。依据中国重型机器产业协会统计,每台大型燃煤机组均匀需求大型锻件约230 吨,大型铸件约250 吨。估计每年火电需求的大型锻件约2.3万吨,大型铸件约2.5 万吨。依照从锻件毛坯到制品锻件的制品率55%盘算,火电均匀年需毛坯铸、锻件约7万吨,市场容量宏大。 
 3、水电配备范畴 
我国水利资源十分丰厚,但开辟水平只要20% 左右。中临时来看我国的水电奇迹依然将持续开展,依据《可再生动力中临时开展计划》估量,将来10年内将新增单机容量50万千瓦及以上大型水电机组200多台,每年均匀新装20台。依照每台大型水电机组需锻件250吨,大型铸件150吨盘算,我国每年需求水电大型铸锻件8000多吨。依照从锻件毛坯到制品锻件制品率55% 算,水电设置装备摆设年均需求毛坯铸、锻件1.6万吨以上。  
4、石扮装备范畴
依据《世界动力瞻望2008》预测,中国的煤油需求增久远高于世界增长,均匀每年增长3.5%,而世界动力增长仅为每年1%。依据国度发改委《炼油产业中临时开展专项计划》和《石化财产调解和复兴计划》,估计我国原油加工才能到2020年达5亿吨左右,将新建和改革20多个万万吨级大型炼油厂,炼油厂配套的大型加氢反响器的需求量相应添加,此中千吨级以上加氢反响器占1/3,估计每年需锻焊构造的厚壁重型容器30台左右,市场范围约莫40-50亿元。 
5、冶金设置装备摆设范畴
我国事钢铁资料消费和消耗大国,随着钢铁产业的技术晋级和构造调解步调进一步放慢,估计“十二五”时期,每年冷热连轧机新建和配件所需锻钢支承辊约1000支左右,毛坯锻件约7万吨(每支毛坯锻件重70吨);每年中厚板轧机锻钢支承辊新建和配件约150支(每支毛坯锻件重100吨),毛坯锻件约1.5万吨。热轧任务辊每年需求毛坯锻件约3万吨。算计起来,每年需在万吨级水压机上消费的大型轧辊毛坯锻件靠近12万吨。 
6、船舶配备范畴
2003年以来,我国船舶产业进入了疾速开展轨道。财产范围不时扩展,造船产量疾速增长,造船竣工量、新接订单量、手持订单量已延续多年居世界前线。船舶产业调解和复兴计划目的中不只对国产化设置装备摆设配套才能提出了要求,即三大主流船型外乡消费的船用配套设置装备摆设的均匀装船率到达65%以上,船用低速柴油机、中速柴油机、船面机器等配套设置装备摆设的国产化率到达80%以上,并且同时提出了放慢报废更新老旧船舶和镌汰单壳油轮,积极开展远洋渔船、特种船、工程船、任务船等公用船舶;开展陆地工程配备等步伐,以上步伐将增大大型铸锻件的需求。
2010年,中国承接新船订单已占世界市场份额46.5%,成为世界造船史上第一个订单量超亿吨的造船大国,将来几年,我国造船才能也将成为环球第一。因而,国际每年将需求大型船用曲轴350根以上,均匀每年需求在万吨级水压机上消费的毛坯锻件需求量超越5万吨。
综上,重型金属构件电熔精细成型技术代表了将来高端重型金属构件的加工趋向,随着我国高端严重配备制造业的开展,该项目具有宽广的市场远景。
四、项目财政评价
本项目总投资为16,760万元,项目总投资所需资金拟由建立者自筹。
本项目财政评价盘算期包罗建立期和消费运转期,本项目建立期为二年,消费运转期按十年停止剖析,盘算期一共是十二年。消费运转期第一年产能按正常产能的40%盘算, 消费运转期第二年产能按正常产能的80%盘算, 消费运转期第三年开端产能按正常消费产能100%盘算,设置装备摆设折客岁限为10年,所得税率为25%。
本项目正常每年消费电熔精细成型重型金属构件产品约为3,500吨,包罗核电、火电、水电、冶金、化工、船舶等行业配备制造范畴所需的压力容器壳体及管板、重型容器、超临界和超超临界汽轮机组转子、船用曲轴等高端重型金属构件。本项目正常消费完成年贩卖支出估计50,000万元,总本钱用度为30,204万元,净利润为12,170万元,项目运营危害较小。
本项目具有较好的红利才能,投资接纳期短,接纳期为6.06年(税后),项目财政外部收益率为24.93%(税后),高于基准收益率(12%),财政净现值所得税前和所得税后均为正值。
综上,本项目具有较强的红利才能,各项财政目标较好,在财政上可行。
五、项目危害剖析
重型金属构件电熔精细成型技术和配备研讨固然获得了严重技术打破,但随着项目标施行,仍然存在以上风险: 
1、市场危害
本项目标产品属于国度鼓舞开展的高端严重配备制造范畴,具有宽广的市场远景。本项目最次要的市场危害原资料跌价危害方面。为此,北方增材将逐渐树立健全美满的推销体系及相干办理制度,进步了危害防备才能。 
2、资金危害
资金危害次要是指建立资金供给缺乏或许泉源中缀招致项目工期拖期乃至自愿停止,或许利率变革招致融资本钱降低。但本项目投资资金泉源为自筹,项目红利才能强,资金危害可以失掉无效的控制。  
3、技术危害
本项目自主研发的重型金属构件电熔精细成型技术公用设置装备摆设和资料冶金技术等中心技术均属国际外首创,属全新的多学科综合穿插范畴,无相干经历可鉴,技术难度高、技术触及面广、研发任务量很大,完全依托自主研讨探究,具有肯定的技术危害。但北方增材技术研发团队已停止了临时研讨,积聚了丰厚的研发经历和技术根底,并获得了肯定的打破性停顿,技术工程化财产化的技术危害较小。 
4、人力危害
本项目财产化的施行还需求少量的人才培育。本项目在研发施行进程中逐渐培育锤炼出中心技术办理团队,并将逐渐打造出一支熟习制造、资料、机器、查验、配备、电气等多学科知识的技术和财产化步队。别的,避免人才的流失是公司控制人力危害的另一个紧张方面,公司树立了精良的人才提升和绩效稽核机制,确保团队的波动和勾结。 
六、结论
本项目是新一代的重型金属构件成型加工技术,是高端严重产业配备大型、特大型要害金属构件制造方法的一项革新性技术,可普遍使用于百万千瓦核电配备、百万千瓦超临界和超超临界火电机组及水电、石化、冶金、船舶等行业古代严重产业配备合金钢等重型金属构件的制造,市场远景宽广。项目标施行将进一步加强北方增材和永乐国际的全体技术气力和市场竞争才能,提拔和扩展北方风机研讨和永乐国际地点机器制造范畴的技术位置和综合竞争力,可以无效冲破外洋对高端重型锻件中心技术的封闭,弥补国际空缺,放慢高端重型配备制造业的转型晋级。该项目标施行是提拔我国财产中心竞争力的必定要求,是抢占将来经济和科技开展制高点的战略选择,关于我国由制造业大国向强国变化具有紧张战略意义。
项目投资接纳期短,接纳期为6.06年(税后),项目财政外部收益率为24.93%(税后),高于基准收益率(12%),财政净现值所得税前和所得税后均为正值,项目达产后年净利润为12,170万元,具有较强的红利才能,各项财政目标较好。
因而,综合以上各项状况及论证剖析,该项目契合《高端配备制造业“十二五”开展计划》,具有宽广的市场远景和紧张的战略意义,有利于促进北方增材和永乐国际在高端重型金属构件成型制造范畴的开展,并能发生较好的经济效益,项目方案可行。
重型金属构件电熔精细成型技术财产化项目可行性剖析陈诉::chinext.cninfo.com.cn/finalpage/2012-08-25/61478353.PDF

 

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