【正文】 超高強(qiáng)度鋁合金及其產(chǎn)業(yè)化預(yù)可行性研究報(bào)告超高強(qiáng)度鋁合金及其產(chǎn)業(yè)化預(yù)可行性研究報(bào)告目錄第一章概述 3 3 3 4 航天中的應(yīng)用 5 7 8 8 8 8 8 9第二章 企業(yè)概況 9第三章 市場(chǎng)預(yù)測(cè)及生產(chǎn)綱領(lǐng) 11 11 11（） 11（） 11 11 12 12第四章 公用動(dòng)力條件 13 13 14 14 14 14 14 14第五章 物料供應(yīng)及協(xié)作 15 15 15 15第六章 主要生產(chǎn)設(shè)施及設(shè)備 16 1檢查工段 1備料工段 1澆鑄工段 16 16 1鑄造工藝 18 1變質(zhì)合金 21 2鑄造的主要設(shè)備選擇 25 25 27 27 28 28 29 29 3預(yù)拉伸板生產(chǎn)工藝 31 33 33 33 34 34 35 36 38 39 39 41 42 44第七章 生產(chǎn)車間配置 45第八章 輔助生產(chǎn)設(shè)施 46 46 46 46 46第九章 企業(yè)組織及定員 47 47 47 47 48 48 人員培訓(xùn) 48第十章 總圖運(yùn)輸和消防 50 50 50 50 消防 50 50 51第十一章 節(jié)能 52第十二章 環(huán)境保護(hù)和勞動(dòng)安全衛(wèi)生 53 53 53 53 53 53 53第十三章 投資估算及資金籌措 55 55 55 56 57 57 57 58 5攤銷和修理費(fèi) 58 58 58 59 5利潤(rùn)及其分配 59 59 59 59 59第一章概述某特種鑄造有限公司成立于一九九九年，是由民營(yíng)資本組建的有限責(zé)任公司。公司技術(shù)力量雄厚，擁有先進(jìn)的鑄造生產(chǎn)設(shè)備和理化檢測(cè)設(shè)備，是生產(chǎn)各類精密鑄件的專業(yè)廠家，二零零五年五月通過(guò)ISO90012000質(zhì)量體系認(rèn)證。某公司有較強(qiáng)的產(chǎn)品研制開(kāi)發(fā)能力。KW系列微型合金磨球系本公司開(kāi)發(fā)的高科技產(chǎn)品之一，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于磁性材料、粉末冶金等行業(yè)的金屬制粉工藝。各類中小精密鑄件以優(yōu)秀的性價(jià)比贏得廣大用戶的青睞，特別是球墨鑄鐵件在兵器工業(yè)部專家的指導(dǎo)下，已成為軍工企業(yè)的配套產(chǎn)品，現(xiàn)已批量生產(chǎn)，取得了良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。隨著世界范圍內(nèi)極端天氣情況出現(xiàn)次數(shù)的增多，人們對(duì)全球生態(tài)環(huán)境的關(guān)注力度越來(lái)越大。發(fā)展“低碳經(jīng)濟(jì)”已被廣大的專家學(xué)者提到議事的日程。同時(shí)，“能源危機(jī)”等概念也漸漸地嶄露于報(bào)紙、電視、網(wǎng)絡(luò)等媒體上。而我國(guó)石油資源和石油產(chǎn)量相對(duì)不足，石油供需缺口正在逐漸擴(kuò)大，能源安全問(wèn)題日顯突出。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2000年，，大約為發(fā)達(dá)國(guó)家的13％。中國(guó)能源資源總體比較豐富，但人均能源資源占有量和消費(fèi)量較低，僅為世界人均占有儲(chǔ)量的56％。煤炭?jī)?chǔ)量比較豐富。但石油、天然氣儲(chǔ)量不足，人均占有儲(chǔ)量?jī)H為世界人均占有儲(chǔ)量的8％和6％。雖然新能源和可再生能源有一定的發(fā)展?jié)摿?，但受技術(shù)和成本的限制，在2020年以前還不可能替代化石能源。能源對(duì)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的制約作用正在不斷地加劇。除了在開(kāi)源—尋找新的、清潔的能源方面下功夫外，更得在節(jié)流—減少工業(yè)生產(chǎn)、社會(huì)生活等各領(lǐng)域的耗能上做足文章。以保障社會(huì)發(fā)展的科學(xué)、和諧、持續(xù)性。國(guó)家“十一五”規(guī)劃中明確提出“節(jié)能減排”發(fā)展“低碳經(jīng)濟(jì)”的約束性指標(biāo)。“十一五”期末的主要節(jié)能目標(biāo)是：萬(wàn)元GDP(按2005年價(jià)格計(jì)算)，比“十五”期末降低20%左右，%。發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)，加強(qiáng)節(jié)能減排儼然已成為當(dāng)前最熱門的話題之一。尤其哥本哈根會(huì)議之后，氣候問(wèn)題已經(jīng)成為全球共同關(guān)注的焦點(diǎn)之一。在我國(guó)，節(jié)能減排已經(jīng)納入戰(zhàn)略性發(fā)展目標(biāo)，2009年 11月26日，中國(guó)公布到2020年的減排目標(biāo)－單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降40％－45％，并作為約束性指標(biāo)納入“十二五”規(guī)劃。世界汽車保有量與日俱增，正以巨大的影響力改變著人們的工作與生活，但隨之而來(lái)的能源短缺、環(huán)境污染等一系列問(wèn)題也日益突出。輕型、節(jié)能、環(huán)保、安全、舒適、低成本成為各汽車制造廠家追求的目標(biāo)，尤其是節(jié)能和環(huán)保更是關(guān)系人類可持續(xù)發(fā)展的重大問(wèn)題，節(jié)能減排已成為汽車工業(yè)界亟待解決的問(wèn)題。汽車輕量化的內(nèi)涵是在保證汽車性能不受影響的前提下，既要有目標(biāo)的減輕汽車自重，又要保證汽車行駛的安全性和舒適性等，同時(shí)使汽車本身的造價(jià)不被提高。從汽車產(chǎn)品的整個(gè)生命周期看，油耗費(fèi)用是汽車生命周期總費(fèi)用的主體，占汽車生命周期費(fèi)用的71％，汽車客戶迫切希望降低油耗費(fèi)用以節(jié)約后期的運(yùn)行成本。由于汽車質(zhì)量的大小影響到滾動(dòng)阻力、爬坡阻力與加速阻力，因此汽車質(zhì)量與其燃油消耗有著極為密切的關(guān)系。據(jù)分析，降低油耗的主要方法有：減輕重量(輕量化)占50％，提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率占20％，降低行駛阻力占30％，其中最有效的方法是汽車輕量化。世界鋁業(yè)協(xié)會(huì)提出的報(bào)告指出，汽車質(zhì)量每減小10％，可降低6％～8％的油耗。因此，在汽車設(shè)計(jì)中，輕量化是一個(gè)必須考慮的問(wèn)題。汽車的輕量化不僅可以減小各種行駛阻力，降低燃油消耗，而且也有利于改善汽車的轉(zhuǎn)向、加速、制動(dòng)和排放等多方面的性能。我國(guó)發(fā)改委要求是2010年與2003年相比，乘用車新車的平均油耗要減少15％，要完成這個(gè)指標(biāo)，沒(méi)有輕量化是實(shí)現(xiàn)不了的。應(yīng)當(dāng)指出，不僅乘用車要求輕量化，同樣也適用于商用車。輕量化可改善燃油經(jīng)濟(jì)性，提高載貨質(zhì)量，商用車與乘用車同樣具有明顯的效果。同時(shí)，隨著計(jì)重收費(fèi)范圍的擴(kuò)大和油價(jià)不斷上漲，載貨車用戶既要多承載，又要油耗少的呼聲越來(lái)越高，各大卡車企業(yè)也正集中力量進(jìn)行卡車輕量化研發(fā)。汽車輕量化有很多的途徑可以選擇，但最直接、有效的方法莫過(guò)于應(yīng)用新型輕質(zhì)材料，使用密度小、強(qiáng)度高的輕質(zhì)材料，如鋁、鎂合金、塑料聚合物材料、陶瓷材料等；使用同密度、同彈性模量而且工藝性能好的截面厚度較薄的高強(qiáng)度鋼；使用基于新材料加工技術(shù)的輕量化結(jié)構(gòu)用材，如連續(xù)擠壓變截面型材、金屬基復(fù)合材料板、激光焊接板材等。其中，高強(qiáng)度鋁合金的系列化商品化程度較高。如，1996年奧迪公司生產(chǎn)的全鋁A8轎車，采用鋁合金擠壓車架，質(zhì)量降低了35％，抗扭強(qiáng)度增加了50%。鋁合金車輪、懸掛系統(tǒng)零件、車身、熱交換器等。鋁代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼鐵制造汽車零部件，可使整車重量減輕30％~50％。在PNGV的進(jìn)度計(jì)劃中，用于車身的鋁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有幾種方案，可減小質(zhì)量達(dá)55％，并可以投入批量生產(chǎn)。通用汽車公司在凱迪拉克的懸掛系統(tǒng)使用了鋁合金部件，還加大了懸掛系統(tǒng)轉(zhuǎn)向節(jié)的制造中以鋁替代鑄鐵的規(guī)模。福特公司使用了鋁合金的制動(dòng)盤，為原鑄鐵盤的1/3。克萊斯勒公司的NeodLite車底盤由于使用了大量的鋁合金部件，質(zhì)量減輕了許多，如轉(zhuǎn)向機(jī)萬(wàn)向節(jié)質(zhì)量降低3kg，。可見(jiàn)，鋁合金在汽車工業(yè)中具有廣闊的應(yīng)用前景，尤其是超高強(qiáng)度鋁合金更是憑借其優(yōu)異的比強(qiáng)度在汽車工業(yè)的發(fā)展中占有舉足輕重的作用。、航天中的應(yīng)用2006 年2 月9 日，國(guó)務(wù)院頒布《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006 年~2020 年)》，大型飛機(jī)被確定為“未來(lái)15 年力爭(zhēng)取得突破的16 個(gè)重大科技專項(xiàng)”之一。同年3 月，十屆全國(guó)人大四次會(huì)議上，溫家寶總理宣布，我國(guó)將在“十一五”期間啟動(dòng)大型飛機(jī)研制項(xiàng)目。2007年2月26日，溫家寶總理主持召開(kāi)國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議，原則批準(zhǔn)大型飛機(jī)研制重大科技專項(xiàng)正式立項(xiàng)，引起了國(guó)內(nèi)外的高度關(guān)注。2008年5月中國(guó)大飛機(jī)項(xiàng)目合資公司成立，標(biāo)志著中國(guó)正式進(jìn)入國(guó)產(chǎn)航空運(yùn)輸大飛機(jī)的領(lǐng)域。材料是飛機(jī)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，鋁合金由于其具有比強(qiáng)度高、成形和加工性能好、耐腐蝕性能好等特點(diǎn)，將作為非常重要的飛機(jī)結(jié)構(gòu)材料，在大飛機(jī)結(jié)構(gòu)中占有很大的使用比例。國(guó)外大型民用客機(jī)從波音707 發(fā)展到現(xiàn)在以波音787 和A380 為代表的新一代大型民機(jī)，從舒適性、安全性、經(jīng)濟(jì)性等主要考核民機(jī)性能指標(biāo)上，發(fā)生了很大的變化，設(shè)計(jì)方法也從靜強(qiáng)度設(shè)計(jì)、到破損安全設(shè)計(jì)、到現(xiàn)在的損傷容限設(shè)計(jì)，其采用的材料也從片面追求高強(qiáng)度、到要求疲勞強(qiáng)度較好的材料、到除考慮損傷容限之外，同時(shí)考慮抗蝕性和低成本的新要求，因此主體結(jié)構(gòu)材料也發(fā)生了很大的變化，特別是隨著先進(jìn)復(fù)合材料用量大幅度增加，對(duì)傳統(tǒng)輕質(zhì)合金的用量沖擊很大，如B787 飛機(jī)的復(fù)合材料用量達(dá)50%，而鋁合金的用量只有20%。但目前正在使用的民用客機(jī)，以及即將投入使用的大型客機(jī)A380，鋁合金還占著主導(dǎo)作用。波音777是美國(guó)波音公司九十年代推出的大型民用客機(jī)，采用的材料多是80 年代末90 年代初比較成熟的材料，或90 年代商品化的材料。因此，它的選材具有一定的代表性。其主要部位的材料選用見(jiàn)表1。表1 波音777 主要部位用材一覽表部位 材料上翼面蒙皮上翼面長(zhǎng)桁7055T77517055T77511下翼面蒙皮 2324T39下翼面長(zhǎng)桁 2224T3511翼梁上緣條下緣條腹板7150T775112224T35112324T39機(jī)身長(zhǎng)桁、座椅滑軌、龍骨梁 7150T77511側(cè)框（鍛件） 7050T7452機(jī)身蒙皮 2524T3鍛件 7150T77襟翼滑軌 Ti1023起落架輪托架 Ti1023尾噴管 β21S尾錐 β21S后整流罩 β21S部位 材料上翼面蒙皮上翼面長(zhǎng)桁7055T77517055T77511下翼面蒙皮 2324T39下翼面長(zhǎng)桁 2224T3511翼梁上緣條下緣條腹板7150T775112224T35112324T39機(jī)身長(zhǎng)桁、座椅滑軌、龍骨梁 7150T77511A380作為法國(guó)Airbus公司推出的面向21世紀(jì)的大型民用客機(jī)，其機(jī)體結(jié)構(gòu)材料，優(yōu)質(zhì)鋁合金用量最大，占重量的61％，復(fù)合材料占25％（22％為CFRP，用量達(dá)32t；3％為首次用于民機(jī)的GLARE），鈦和鋼占10％，其他4％，A380 飛機(jī)主要部位的材料選擇見(jiàn)表2。表2 A380飛機(jī)主要部位選用材料部位 選用的材料機(jī)身上機(jī)身用Glare，中央翼盒CFRP，襟翼/肋CFRP，上地板梁CFRP，后艙門CFRP，吊艙鈦合金SPF/DB，密封隔板用Glare，機(jī)身地板桁條IM CFRP，機(jī)身氣密艙的球面框用ROHACELL 的PMI 硬質(zhì)泡沫芯。2024/2524 蒙皮 2024T42 擠壓框，上壁板Glare，PAX 門，RTM 鉸鏈，下層梁CFRP IM 纖維座椅滑軌 7349/7055 主層梁 AlLi C460/2196 T8511 貨物艙門梁 7175 T7951座椅軌道 Ti6Al4V下壁板 6013 T6 焊接（機(jī)身蒙皮）曲面艙門壁板 60566013 和6056 焊接機(jī)身下壁板主翼盒上蒙皮 7055 T7951 7055/7449 HF T7951分析國(guó)際主要大型民用客機(jī)制造企業(yè)的機(jī)型可以看出，超高強(qiáng)度鋁合金作為飛機(jī)的結(jié)構(gòu)材料仍然占據(jù)著非常重要的地位。結(jié)合我國(guó)大力發(fā)展民用大型客機(jī)的總體形勢(shì)可以看出，超高強(qiáng)度鋁合金在航空領(lǐng)域也是有著很廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。近年，我國(guó)一系列“神舟”號(hào)宇宙飛船的發(fā)射升空。尤其將楊利偉等航天員送上太空，中國(guó)的航天技術(shù)達(dá)到了一個(gè)新的水平。正在建設(shè)嫦娥號(hào)空間站、“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)等都可以看出中國(guó)在航天領(lǐng)域的發(fā)展正如火如荼。復(fù)合材料在航天結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用擴(kuò)大，鋁合金在以固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的戰(zhàn)略導(dǎo)彈上的應(yīng)用明顯減少。但在今后相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)問(wèn)內(nèi)，超高強(qiáng)度鋁合金仍然是運(yùn)載火箭、宇宙飛船和空間站等航天器的主體結(jié)構(gòu)材料，也是導(dǎo)彈等武器系統(tǒng)的重要結(jié)構(gòu)材料之一。目前國(guó)內(nèi)、外飛船、航天飛機(jī)起結(jié)構(gòu)件還是以鋁合金為主。隨著建筑材料中綠色材料（減少材料使用量、可回收）要求的提高、以及建筑行業(yè)中門窗面積的增大，尤其是在一些體育場(chǎng)館、展覽會(huì)場(chǎng)的建設(shè)中，輕質(zhì)超高強(qiáng)度鋁合金型材的需求將十分大。項(xiàng)目所開(kāi)發(fā)的超高強(qiáng)度鋁合金，可以應(yīng)用于建筑業(yè)中需求輕質(zhì)超高強(qiáng)度、高塑性型材的場(chǎng)合，如體育場(chǎng)館、展覽會(huì)館、臨時(shí)性住宅等的結(jié)構(gòu)用材，還可應(yīng)用于有一定承載要求的鋁合金建筑門窗和玻璃幕墻， 陽(yáng)臺(tái)護(hù)欄，廣告牌、交通橋梁設(shè)施。由于研發(fā)的超高強(qiáng)度鋁合金的輕質(zhì)高強(qiáng)度特性，將大大降低建筑物的整體重量，簡(jiǎn)化建筑結(jié)構(gòu)，減少建筑用材；由于材料的高塑性特性，將進(jìn)一步使建筑的外觀結(jié)構(gòu)多樣美觀化；由于材料良好的耐腐蝕性能，將減少建筑的維護(hù)成本。同時(shí)，由于鋁合金材料易于回收，將減少建筑垃圾，美化環(huán)境。從而大大降低建筑行業(yè)的能耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)。超高強(qiáng)度鋁合金具有高強(qiáng)度、高硬度、低密度優(yōu)異的抗腐蝕性能等特點(diǎn)，使得其在促進(jìn)節(jié)能減排，降低單位GDP能耗和增加經(jīng)濟(jì)效益方面具有不可忽視的重要市場(chǎng)地位。其不僅可以應(yīng)用在汽車、航空、航天、建筑等領(lǐng)域，而且可以應(yīng)用于自行車、紡織工業(yè)、模具等行業(yè)中。根據(jù)某特種鑄造有限公司的地理位置、公司現(xiàn)有設(shè)備、技術(shù)和當(dāng)?shù)厝宋纳鐣?huì)情況；國(guó)家關(guān)于有色金屬生產(chǎn)過(guò)程中的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)主要有：《鋁加工廠建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》、GB 504822009《鋁加工廠工藝設(shè)計(jì)規(guī)范》；以及國(guó)家關(guān)于實(shí)施節(jié)能減排戰(zhàn)略和環(huán)境保護(hù)的規(guī)定等作為本設(shè)計(jì)的依據(jù) 設(shè)計(jì)工作的范圍為某特種鑄造有限公司投資興產(chǎn)超高強(qiáng)度輕質(zhì)鋁合金生產(chǎn)線、車間的總平面布置、工藝流程、設(shè)備的選型以及水、電力、節(jié)能、環(huán)保、消防、投資估算、和整個(gè)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益分析。（1）.某特種鑄造有限公司投產(chǎn)超高強(qiáng)度鋁合金是擴(kuò)大產(chǎn)業(yè)規(guī)模轉(zhuǎn)化現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)持續(xù)發(fā)展企業(yè)的需要。同時(shí)也是建立在國(guó)家大力發(fā)展汽車、航空、航天總體趨勢(shì)的需要和國(guó)家對(duì)于節(jié)能減排減少單位GDP能耗的強(qiáng)烈要求下應(yīng)時(shí)、應(yīng)勢(shì)而為的。（2）.某特種鑄造有限公司注重人才的培養(yǎng)、重視技術(shù)在生產(chǎn)中所占的比重，時(shí)常和國(guó)內(nèi)外知名院校的教授、學(xué)者請(qǐng)教科學(xué)文化知識(shí)；定期舉辦技術(shù)交流研討會(huì)。在工作和生活上對(duì)于技術(shù)人員都給以了極大地支持和鼓勵(lì)。（3）年產(chǎn)5000噸超高強(qiáng)度鋁合金制