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正文內(nèi)容

國鎢綜合最新家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目建議書(編輯修改稿)

2025-04-03 06:43 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 。 1000 噸 /年高性能超細(xì)晶硬質(zhì)合金生產(chǎn)技術(shù) 研究 主要目標(biāo) : 在充分利用一期建設(shè)的基礎(chǔ)上,增加超細(xì)晶粉末制備、高效球磨、精加工、涂層、包裝以及少量輔助生產(chǎn)設(shè)施,并通過關(guān)鍵設(shè)備和工藝技術(shù)的改進(jìn)與 研究 ,在現(xiàn)有成品率 75%基礎(chǔ)上提高到 95%以上, 形成 1000 噸 /年 生產(chǎn)規(guī)模;通過采用先進(jìn)的生產(chǎn)工藝和設(shè)備、 14 工藝?yán)鋮s水的循環(huán)利用、凈化空調(diào)系統(tǒng)的自動控制、先進(jìn)的節(jié)電設(shè)備和技術(shù)等手段,降低硬質(zhì)合金產(chǎn)品的能源單耗,使硬質(zhì)合金產(chǎn)品單位耗電量從現(xiàn)有每噸 萬度降至 萬度以下 ;通過對超細(xì)晶粉末制備、高效球磨、高精度全自動成形、壓力燒結(jié)及研磨涂層的研究,形成一套載體支撐超細(xì)晶粉末制備、機(jī)械合金化、先進(jìn)成形技術(shù)、先進(jìn)壓力燒結(jié)技術(shù)、高精度研磨涂層等具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高性能超細(xì)晶硬質(zhì)合金生產(chǎn)技術(shù)。產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到國際先進(jìn)水平,替代進(jìn)口,并出口創(chuàng)匯。 研發(fā)的任務(wù)與內(nèi)容 : ⑴超細(xì)晶粉末制備工藝技術(shù)的研究。針對國內(nèi)大部分硬質(zhì)合金生產(chǎn)企業(yè)使用藍(lán)鎢作原料,難以獲得穩(wěn)定的超細(xì)晶粉末的現(xiàn)狀,借鑒國內(nèi)外先進(jìn)的 技術(shù), 采用紫鎢作原料,進(jìn)行超細(xì)晶粉末制備工藝技術(shù)的研究,以獲得穩(wěn)定的超 細(xì)晶粉末。⑵高效球磨生產(chǎn)工藝技術(shù)的研究。針對硬質(zhì)合金行業(yè)普遍采用滾動球磨工藝進(jìn)行濕磨,存在投資大,濕磨周期長等缺陷。本 項(xiàng)目 將對高效球磨生產(chǎn)工藝技術(shù)進(jìn)行研究,采用攪拌球磨,將使研磨效率提高,并采用機(jī)械活性化方式將普通碳化鎢粉生產(chǎn)超細(xì)晶混合料,形成一套具有自主知識產(chǎn)權(quán)的超細(xì)晶混合料生產(chǎn)新工藝。⑶成形生產(chǎn)工藝技術(shù)的研究。針對國內(nèi)硬質(zhì)合金成形生產(chǎn)技術(shù)比較落后的現(xiàn)狀,進(jìn)行高精度全自動模壓系統(tǒng)、擠壓成型系統(tǒng)、干袋成形系統(tǒng)、等靜壓成形系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)等方面的研究,以提高國內(nèi)硬質(zhì)合金成形工藝技術(shù)水平,提高制品成品率。⑷燒 結(jié)生產(chǎn)工藝技術(shù)的研究。針對超細(xì)晶硬質(zhì)合金產(chǎn)品致密度低等現(xiàn)狀,進(jìn)行低壓燒結(jié)系統(tǒng)、燒結(jié)溫度控制系統(tǒng)、燒結(jié)壓力控制系統(tǒng)等方面的研究,以提高超細(xì)晶硬質(zhì)合金燒結(jié)工藝技術(shù)水平,提高制品成品率。⑸研磨涂層生產(chǎn)工藝技術(shù)的研究。針對高精度、高性能超 15 細(xì)晶硬質(zhì)合金產(chǎn)品提出的高要求,進(jìn)行硬質(zhì)合金研磨系統(tǒng)、物理涂層系統(tǒng)、化學(xué)涂層系統(tǒng)等方面的研究,以提高超細(xì)晶硬質(zhì)合金研磨涂層工藝技術(shù)水平,提高制品附加值和競爭力。⑹節(jié)能降耗研究。節(jié)能降耗是國家產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向,為了達(dá)到節(jié)能降耗的目標(biāo),本 項(xiàng)目 將采取以下措施進(jìn)行節(jié)能降耗:引進(jìn)先進(jìn)的生產(chǎn)工藝和 設(shè)備降低高性能超細(xì)晶硬質(zhì)合全產(chǎn)品單耗;重復(fù)使用工藝?yán)鋮s水進(jìn)行再生,力求廢水零排放;凈化空調(diào)機(jī)組送風(fēng)機(jī)改為變頻電機(jī),使凈化空調(diào)系統(tǒng)成為能根據(jù)系統(tǒng)阻力變化進(jìn)行自動調(diào)節(jié)的自動控制系統(tǒng);對兩段 10KV 進(jìn)線采用有源濾波裝置進(jìn)行無功補(bǔ)償及諧波治理,使功率因數(shù)達(dá)到 以上;縮短變壓器與用電設(shè)備之間的距離,采用就近供電方式,減少短網(wǎng)損耗;選用高效節(jié)能的低損節(jié)能變壓器、高效節(jié)能型光源及燈具、節(jié)能技術(shù)先進(jìn)的風(fēng)機(jī)和水泵、水泵的吸入側(cè)安裝水泵流量調(diào)節(jié)裝置,根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際需要對泵輸出液流量實(shí)行調(diào)節(jié)。 技術(shù)關(guān)鍵、難點(diǎn)、創(chuàng)新點(diǎn) : 技術(shù)關(guān) 鍵: ⑴高效球磨工藝的研究;⑵模壓、擠壓、 干袋壓、 等靜壓成形工藝的研究;⑶低壓燒結(jié)工藝的研究;⑷研磨技術(shù)的研究; ⑸ 物理涂層化學(xué)涂層工藝的研究。 技術(shù)難點(diǎn): ⑴高效球磨的介質(zhì)、抑制劑和分散劑的選擇;⑵多螺旋棒材的擠壓成形技術(shù);⑶硬質(zhì)合金制品研磨精度控制;⑷硬質(zhì)合金制品物理涂層技術(shù);⑸硬質(zhì)合金制品化學(xué)涂層技術(shù)。 創(chuàng)新點(diǎn): ⑴自主研發(fā)超細(xì)晶粉未制備;⑵自主研發(fā)超細(xì)晶混合料制備;⑶自主研發(fā)超細(xì)晶硬質(zhì)合金制品。 16 高性能高精度涂層數(shù)控刀具產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)研究 主要目標(biāo) : 以碳化鎢粉為主要原料,結(jié)合硬質(zhì)合金制品生產(chǎn)的技術(shù)和管 理優(yōu)勢以及在涂層基體、斷屑槽型開發(fā)、涂層技術(shù)、切削試驗(yàn)等方面取得重要的研究成果,通過采用國內(nèi)外近年來硬質(zhì)合金生產(chǎn)方面的先進(jìn)科研成果、生產(chǎn)技術(shù)和裝備以及自身技改 研究 ,新建一條生產(chǎn)高性能、高精度硬質(zhì)合金涂層刀片生產(chǎn)線,形成 1000 噸 /年規(guī)模。擬通過研究開發(fā),生產(chǎn)出一些特殊品種涂層刀片,形成一套涂層基體、槽型開發(fā)、基體表面處理、多層 /多元 /納米涂層技術(shù)等具有自主知識產(chǎn)權(quán)的刀具生產(chǎn)技術(shù)。產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到國際先進(jìn)水平,替代進(jìn)口,并出口創(chuàng)匯。 研發(fā)的任務(wù)與內(nèi)容 : 針對切削 不銹鋼用、高溫合金用和淬硬鋼用高性能高精度涂層數(shù)控刀 片和刀具, 主要開展如下研究工作: ⑴ 梯度涂層基體的研究。結(jié)合數(shù)控刀片的上述三種切削用途,針對每種用途選擇合理的數(shù)控刀片基體硬質(zhì)合金基體材料成分體系,根據(jù)不同材料不同切削性能的要求設(shè)計(jì)出相應(yīng)的所需的成分范圍。并采用熱力學(xué)模型,運(yùn)用 Thermocalc軟件計(jì)算其基體材料體系在相應(yīng)成分范圍的合金相,以及合金相在平衡條件下和非平衡條件下合金相的演變規(guī)律,并設(shè)計(jì)或選擇適宜的燒結(jié)工藝條件和步驟,得到更為精確的成分范圍。結(jié)合各種被切削材料的特點(diǎn),了解其被切削時(shí)產(chǎn)生的載荷和熱大致傳遞情況,設(shè)計(jì)出較為合理的基體(晶粒度、成分 或顯微組織)梯度結(jié)構(gòu)。針對基體材料不同的成分體系和梯度結(jié)構(gòu),進(jìn)行燒結(jié)工藝條件(燒結(jié)溫度、燒結(jié)氣氛、燒結(jié)時(shí)間等)和步驟(加熱方式、冷卻方式等)的精確控制研究。通 17 過燒結(jié)制品的性能(強(qiáng)度、硬度、韌性等)的檢測,得到基體組織結(jié)構(gòu)和性能與其成分體系、燒結(jié)工藝和步驟之間相關(guān)性的基本規(guī)律,為基體材料優(yōu)化成分和梯度結(jié)構(gòu)奠定翔實(shí)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。針對基體材料不同成分和制備工藝條件,研究刀片基體材料在不同階段的形狀和尺寸收縮情況,通過模擬和實(shí)驗(yàn),得到其控制高精度刀片基體的基本規(guī)律。 利用 在納米硬質(zhì)合金粉末和硬質(zhì)合金研究上的技術(shù)積累, 采用晶粒長大抑制技術(shù),自主開發(fā)出具有納米或者納米晶梯度結(jié)構(gòu)的新型硬質(zhì)合金數(shù)控刀片基體材料。 ⑵ 槽型開發(fā)技術(shù) 。 基于 ANSYS 有限元分析軟件 , 建立硬質(zhì)合金數(shù)控刀片的有限元模型 , 通過 ANSYS 加載求解 ,進(jìn)行位移場和應(yīng)力場分析 , 計(jì)算出刀具的最大位移、應(yīng)力、應(yīng)變等 , 利用 ANSYS 的有限元分析和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)結(jié)合功能 , 顯示三維應(yīng)力等值線 (面 )、位移等值線 (面 ),為硬質(zhì)合金數(shù)控刀片的設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)理論。研究槽型的幾何尺寸參數(shù)設(shè)計(jì),采用窄的前刀面棱帶、前刀面設(shè)置突起物、采用曲線切削刃、采用曲面前刀面以及后壁升高等手段 ,設(shè)計(jì)出符合斷屑要求的槽型。針對每類被切削材料和不同的加工精度要求,研究最適應(yīng)的槽型與之匹配,并按被加工材料和加工參數(shù)的細(xì)分,建立專用化的槽型數(shù)據(jù)庫。針對每種數(shù)控刀片基體,研究其刃口強(qiáng)化技術(shù)和鈍化加工技術(shù),建立刃口強(qiáng)化和鈍化的數(shù)據(jù)庫。 ⑶ 涂層技術(shù) 。 采用 CVD、 PVD 或 PCVD 制備方法,研究 TiN/AlN/SiNX、 TiN/SiNX、TiN/AlN、 TiN/BN 等多層涂層技術(shù)。研究涂層與基體材料、涂層層與層之間的結(jié)合強(qiáng)度,應(yīng)力分布情況,元素的相互擴(kuò)散情況,得到涂層厚 度 結(jié) 構(gòu) 和 性 能 控 制 規(guī) 律 。 研 究 第 三 組 元 或 者 多 組 元 對TiN/AlN/SiNX、 TiN/SiNX、 TiN/AlN、 TiN/BN 等多層涂層的組織結(jié)構(gòu) 18 影響規(guī)律,制造出更為合理和更高性能的涂層。研究對涂層晶體類型(非晶態(tài)、柱狀晶、等軸晶)對涂層性能的影響規(guī)律,特別是研究具有納米結(jié)構(gòu)或者納米晶的納米涂層制備工藝,以及研究納米涂層在隨后處理和使用過程中的穩(wěn)定性規(guī)律。 ⑷ 切削實(shí)驗(yàn)技術(shù) 。 研究切屑在切削加工過程中的形成規(guī)律、切屑的組織和力學(xué)性能演變規(guī)律。研究切屑的切削流向和卷曲規(guī)律,以及切屑碰到障礙物而被折斷和切屑被甩斷的機(jī)理。選擇合適的切削用量、切削深度和切削速度,使設(shè)計(jì)的 斷屑槽性能得到充分發(fā)揮。同時(shí)根據(jù)切屑的情況,優(yōu)化斷屑槽的設(shè)計(jì)。根據(jù)刀具的切削情況,總結(jié)刀片角度、斷屑槽幾何參數(shù)以及工件材料性能對工件加工精度的影響規(guī)律。分析在切削過程中應(yīng)力和熱傳遞的基本數(shù)據(jù),研究刀片的破損機(jī)制,優(yōu)化數(shù)控刀片基體材料和涂層的結(jié)構(gòu)和性能。 ⑸ 刀具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 。 研究數(shù)控刀片在切削不銹鋼、高溫合金和淬硬鋼等不同材質(zhì)以及不同切削方式(車、銑、刨、鉆、鏜等)時(shí)的切削行為,結(jié)合數(shù)控刀片的幾何形狀和性能,設(shè)計(jì)出具有一系列專用化的刀具結(jié)構(gòu)。 技術(shù)關(guān)鍵、技術(shù)難點(diǎn)、創(chuàng)新點(diǎn) : 技術(shù)關(guān)鍵: ⑴ 梯度硬質(zhì)合金成分和性能設(shè)計(jì) ;⑵ 梯度硬質(zhì)合金的制備技術(shù); ⑶ 斷屑槽的設(shè)計(jì); ⑷ 涂層合金成分、結(jié)構(gòu)和性能設(shè)計(jì)及多層涂層的制備技術(shù); ⑸ 納米硬質(zhì)合金和納米涂層的控制技術(shù); ⑹ 切削過程切削用量、切削深度和切削速度的選擇 。 技術(shù)難點(diǎn): ⑴ 梯度硬質(zhì)合金梯度結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與控制; ⑵ 梯度硬質(zhì)合金與涂層結(jié)合界面的結(jié)合強(qiáng)度,熱膨脹和塑性變形協(xié)調(diào)性; ⑶ 數(shù)控刀片幾何參數(shù)的精度控制; ⑷ 刃口強(qiáng)化和鈍化技術(shù); ⑸ 斷屑槽的幾何設(shè)計(jì); ⑹ 納米顆粒抑制長大技術(shù)。 19 創(chuàng)新點(diǎn): ⑴ 自主開發(fā)具有高強(qiáng)超硬納米組織的數(shù)控刀片; ⑵ 自主開發(fā)具有梯度結(jié)構(gòu)的涂層刀片基體材料; ⑶ 自主建立刀片和槽型的專用化數(shù)據(jù)庫 。 三、相關(guān)領(lǐng)域國內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢及國內(nèi)現(xiàn)有工作基礎(chǔ) 鎢礦資源高效綜合利用關(guān)鍵技術(shù)研究 國 內(nèi)外技術(shù)發(fā)展趨勢與現(xiàn)狀、專利等知識產(chǎn)權(quán)及 情況分析 以黑鎢為主的重選廠,其選礦工藝原則流程是:手選丟廢、早丟多丟,三級跳汰,多級搖床,階段磨礦、貧富分選,細(xì)泥歸隊(duì)、集中選別,毛砂精選、綜合回收。這些選礦原則流程是 我國鎢礦生產(chǎn)多年的經(jīng)驗(yàn)總結(jié),它對鎢選礦技術(shù)指標(biāo)的提高 起著重大的作用。 黑鎢礦重選的流程結(jié)構(gòu)多年來基本沒什么變化,但是如動篩跳汰機(jī)和螺旋溜槽等效率高、節(jié)能的設(shè)備應(yīng)用于重選有所發(fā)展。這些設(shè)備若能在現(xiàn)有黑鎢重 選廠得到大面積推廣應(yīng)用,對降低重選成本,提高經(jīng)濟(jì)效益是不言而喻的,改進(jìn)新建鎢礦重選流程設(shè)計(jì)都具有積極的指導(dǎo)作用。 根據(jù)目前國內(nèi)外對微細(xì)粒的礦物選礦的研究成果,在黑鎢浮選方面取得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展,最新研制成的苯甲羥肟酸螯合捕收劑、亞硝酸基苯胲銨鹽、對羥肟酸類捕收劑實(shí)現(xiàn)了黑鎢細(xì)泥浮選和 黑、白鎢混合浮選。如 北京礦冶研究總院采用亞硝酸基苯胲銨鹽系列捕收劑,對柿竹園礦采用常溫浮選,一次粗選五次精選二次掃選的閉路浮選流程,獲得黑白鎢混合精礦含 WO3≥ %,鎢的回收率為 %。廣州有色金屬研究院采用苯甲羥肟酸 螯合捕收劑對黑鎢細(xì)泥進(jìn)行浮選,當(dāng)鎢細(xì)泥給礦品位為 %時(shí),獲得鎢精礦品位 %,鎢的回收率 20 為 %的工業(yè)試驗(yàn)指標(biāo)。 高梯度磁選機(jī) 是黑鎢細(xì)泥 粗選值得推廣和重視的高效設(shè)備。贛州有色冶金研究所研制的 Slon 立環(huán)脈動高梯度磁選機(jī)分選通風(fēng)防塵收集的細(xì)粒鎢礦粉獲得較好的效果。此試料細(xì)度為- 200 目占 80%,黑鎢占 74%,白鎢占 26%,當(dāng)給礦品位為 %時(shí),可獲得鎢精礦品位 %,鎢的回收率為 %,其中黑鎢回收率達(dá)到 %。中南大學(xué)對鎢細(xì)泥進(jìn)行高梯度磁選機(jī)的研究工作,對湖南瑤崗仙鎢礦 的鎢細(xì)泥采用高梯度磁選機(jī)一次粗選一次精選二次掃選的磁選流程試驗(yàn)。當(dāng)給礦品位為 %時(shí),獲得精礦品位 %,鎢回收率為 %。上述研究成果說明,高梯度磁選機(jī)用于黑鎢細(xì)泥選別是可行的。 離心選礦機(jī) 也是 鎢細(xì)泥粗選值得推廣和重視的高效設(shè)備。鐵山垅楊坑山選廠 和大吉山鎢礦 鎢細(xì)泥回收工藝方面,采用離心選礦機(jī)進(jìn)行鎢細(xì)泥粗選,通過多年的改進(jìn)與生產(chǎn)實(shí)踐,回收水平在國內(nèi)同行業(yè)中達(dá)到領(lǐng)先水平,離心選礦機(jī)給礦品位 %左右時(shí),一次粗選可得品位 %的粗精礦,作業(yè)回收率 %。 粗精礦用離心選礦機(jī)精選,作業(yè)回 收率 %,精礦品位 %, 2021 年鎢細(xì)泥作業(yè)回收率達(dá)到%。 兩個(gè)礦山均在離心機(jī)選別鎢細(xì)泥生產(chǎn)工藝流程中成功地應(yīng)用了自動控制設(shè)備和技術(shù),得到了良好的應(yīng)用效果。 快速微細(xì)泥搖床應(yīng)用于鎢細(xì)泥精選,提高鎢精礦品位。大吉山鉭鈮鎢礦選冶工業(yè)試驗(yàn)中,細(xì)泥鉭鈮鎢選別采用浮選粗選、快速微細(xì)泥搖床精選流程。浮選采用一粗二掃二精工藝,細(xì)泥原礦鎢品位 %,浮選精礦品位 %,鎢的回收率 %。浮選精礦細(xì)度 占97%, 占 55%,快速微細(xì)泥搖床精選,獲得精礦品位 %,快速微細(xì)泥搖床作業(yè)回收率 %。目前大吉山選廠對鎢細(xì)泥選別 21 工藝采用離心選礦機(jī)一粗一精,精礦進(jìn)行硫化礦浮選、黑白鎢混合浮選,浮白鎢黑白鎢分離,尾礦快速微細(xì)泥搖床回收黑鎢礦。
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