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铸造行业“十三五”技术发展规划纲要之铸钢

来源:铸造吧 秩名 2016-11-08 浏览
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1 国内外发展现状及发展趋势

1.1 国内发展现状及发展趋势

目前我国小型批量铸件已普遍采用造型线生产,并初步具备以典型产品为核心的质量技术体系。但生产线主要设备制造水平偏低,生产线先进程度及技术含量有待提高。我国铸钢市场也是产能过剩,由于受到劳动力、废钢和造型材料价格上升而铸件价格反而回落的影响,市场竞争越来越激烈,许多中小企业步履艰难,面临重新洗牌局面。

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1.2 国外发展现状及发展趋势

(1)完全的炉前快速检测,成分波动少,检测仪器性能稳定;

(2)很多企业采用精炼手段,并在铸型上采用过滤网,保证钢液纯净度;

(3)发达国家大批量生产的中、小型铸件的铸型,大多采用高紧实率的高压、高速、射压等高效流水线,采用树脂砂制芯,造型设备数控化率较高;

(4)发达国家普遍采用CAD、CAM等软件的集成技术,基本全部采用工艺模拟,工艺数据库已经很好应用;

(5)铸造原、辅材料质量和品种以及社会化、专业化、商品化供应方面已经日臻成熟;

(6)工业CT设备等先进检测设备逐步应用到产品检测中;

(7)大型铸钢件的冶金技术在向高纯度钢液技术发展,成分均匀性、内部缺陷、尺寸精准度等控制技术仍优于国内。

1.3 国内外的差距

与工业发达国家相比,目前我国大型铸钢件生产在产品品种、工艺水平、质量等级以及制造装备等整体水平方面均存在着较大差距。在大型核电设备中,主泵、核电汽轮机缸体等大型铸钢件多采用不锈钢材料,其质量要求极高,我国尚未掌握自主生产技术,基本依赖进口。

1.4 问题分析与解决思路

针对国内外差距情况,问题主要在我国工程化数据薄弱,例如:数值模拟虽然在铸造行业应用多年,但是一些核心算法以及工程参数还不够精细,造成分析结果不能准确指导生产。

在某些高端铸件熔炼过程中针对有害元素及成分标准内优化问题工程数据缺乏。未建立起以服役条件为指导的质量及制造体系。

针对核电、燃机等领域用高端铸件,建立以高端质量为核心的研发及生产体系并形成数据积累机制以指导未来部件设计及制造,强化基础工程数据积累及相关技术固化并在行业内推广。

调整产业结构,增加高端铸件在整个铸钢行业的比重,转型升级或淘汰落后、污染严重、技术含量低的企业。

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2 发展目标

提高我国高端铸件生产水平、增加基础数据积累、优化产业结构。

(1)小件生产技术集成化,生产规模化;

(2)造型技术多样化;

(3)铸造用砂高温化;

(4)粘结材料化学化、自硬化、无毒化;

(5)铸件本体材料合金化;

(6)冶炼技术精炼化;

(7)工艺设计模拟化;

(8)热处理技术智能化;

(9)铸钢检测技术可视化;

(10)大型铸钢件生产技术高端化。

3 发展重点

3.1 技术路线

分别从铸钢件开发与应用领域、熔炼与铸造领域、热处理领域、装备制造领域、产业共性技术创新体系建设领域开展工作,构成合理技术路线。

3.2 技术研究

(1)海洋工程用耐海水腐蚀双向铸造不锈钢材料;

(2)开展更多铸造双相不锈钢牌号在舰船上的应用研究;

(3)特大型合金钢铸锭的纯净、致密、均质铸造技术;

(4)超临界、超超临界蒸汽轮机高合金耐热钢铸件,百万千瓦水轮机转轮不锈钢铸件,第三代核电技术常规岛汽轮机组高合金钢铸件,海洋石油钻井平台、桥梁等重大工程配套铸钢件的研发及产业化;

(5)ZG1Cr10MoNiWVNbN等高合金耐热钢材料和C460等低温用铸钢材料工艺研究;

(6)大型铸钢件砂型(芯)的快速、低成本成形技术研究;

(7)节能降耗、再生和综合利用技术研究;

(8)大型铸钢件智能铸造工厂;

(9)大型曲面等异形件电渣熔铸成形技术;

(10)非均质砂型3D打印设备及工艺研究。

3.2.1 共性技术研究

主要包括:金属材料冶炼技术,铸造工艺,热处理技术,计算机模拟技术,微合金化技术。特大型合金钢锭的纯净、致密、均质制造技术,曲面异形件电渣熔铸成形技术、大型冶金轧辊复合成形技术、非均质砂型3D打印工艺技术。

3.2.2 关键技术研究

高效率、高适应性、高纯净度钢液精炼技术和智能化AOD精炼系统;高效、节能、环保的铸件热处理及后处理技术和自动化系列装备;大型铸钢件3D无模造型技术及装备;高温合金燃气轮机叶片精铸芯壳制造技术与凝固梯度控制技术;大型二维电渣板坯制造技术;高品质大型冶金轧辊制造技术。

4 重点项目

4.1 工程目标

水电、核电、冶金轧机、超超临界燃煤、大型船舶(含军用舰船)、大型冶金设备、高速机车等。

4.2 工程内容

第二代半到第三代核电项目配套常规岛汽缸、阀体、隔板等大型铸钢件,AP1000、CAP1400、CAP1700装备国产化;单机容量在70~100万千瓦大型水轮机组乌冬德、白鹤滩等发电设备配套叶片、上冠、下环等不锈钢铸件;超临界、超超临界电厂建设项目配套低合金钢外缸和高合金耐热钢阀门及内缸铸件;大型桥梁、石油钻井平台、矿场建设等工程项目配套机架、壳体、端盖等大型碳钢铸件;大功率船用发动机设备配套铸钢件;高铁用高速大功率机车铸钢件。

5 政策建议

建议在钢液冶金质量提升、新型造型材料应用、计算机辅助设计、绿色制造等几大领域给予支持,对某些高端领域实现以高端铸造方法代替锻造及其他制造方法的工程化评价给予支持。

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