千吨非晶合金带材生产线项目可行性研究报告资金申请报告.docx

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千吨非晶合金带材生产线项目可行性研究报告资金申请报告

千吨非晶合金带材生产线

科技项目

项目名称:

千吨非晶合金带材生产线科技项目

项目单位：

********非晶科技有限责任公司

地址：

****省****市高新区海河大道东段

联系人：

****

电话：

18

传真：

日期：

2010年11月3日

第一章项目的背景和必要性

1.1背景:

2000年之后,我国电力行业出现了产品和材料上的革命，技术发展非常快。

大量、数亿只传统的机械式电能表更换为了数字电能表，精确度高、损耗小。

防盗保安器、触电保安器大量使用，还有航空航天、探月、卫星等大量的科技成果，离不开一种应用于电磁、电感元器件上的一种新型磁性材料---超微晶合计材料，这是一次材料上的革命。

仅电度表一项，每年可以节省电力数亿千瓦时。

2006年以来，市场上越来越多地出现了一种新型变压器：

非晶变压器。

该变压器，性能好、运行可靠，最大的优点是节能，空载损耗比同类型传统电力变压器减少60—80%。

这种变压器应用了一种新型铁磁材料---非晶合金铁芯。

超微晶、非晶统称非晶材料，也称纳米材料，属于一个范畴。

只是根据用途成分、工艺、规格、和内部原子排列有所区别。

目前超微晶材料已经基本普及，非晶材料才刚刚起步，国家法改委、国家电网公司正大力推广非晶合金变压器。

节能效果将是新建几个大型发电厂的效果。

1.2非晶合金材料简介:

1960年美国加利福尼亚大学研究人员首先发现非晶合金，14年后的1974年，美国信联公司开始研制铁基非晶合金，并于1989年首次在世界上商业化地批量生产非晶合金铁芯。

2003年日立金属购买了美国信联公司50%的股权后，是世界上最大的非晶合金制造商。

该材料国际上应用历史还不长，发展不算快；应用领域仍在开发中。

目前只有美国、日本极少数国家生产。

非晶合金磁性材料以其性能好、成本低、节能效果好的优越性能越来越被更多的领域认可。

具体分为非晶、超微晶和铁基、非晶合金材料。

非晶（超微晶）合金材料是替代大型变压器硅钢铁芯、小型变压器、互感器、电感等电器设备中硅钢铁芯以及精密电子器件中取代波膜合金材料的一种新型磁性材料。

非晶合金铁磁材料主要是由铁基\钴基等金属中加入多种稀有金属材料组成、并经特殊工艺处理的特殊合金（也被称为纳米材料）。

1.3非晶合金材料的应用：

非晶合金铁磁材料损耗小，成本低、性能好。

被广泛应用于电力变压器、电感等电工、电子、电器产品领域。

用非晶合金材料替代冷轧硅钢生产的非晶合金变压器最大的优点就是空载损耗非常小，比传统硅钢片铁芯变压器空载损耗能降低60%--80%，节能效果十分明显，性能非常优越。

国家电网公司从2007年年度工作报开始，就倡导大力推广使用非晶合金变压器，应用前景十分看好。

在电子产品中数字式电能表、防漏电保护器、遥测遥控、航空航天、军事利用等方面也得到广泛采用，大有取代传统型晶体排列的硅钢铁磁材料和铂膜合金之势。

1.4项目建设必要性：

1、国内非晶合金母合金的产能严重不足。

2、50mm以下宽度非晶合金带材产能基本可以满足。

50mm以上宽度、尤其是应用于非晶合金变压器铁芯所用的带材宽度在142mm—213mm带材需量很大，喷带技术已经试验成功，需要尽快工业化批量生产。

3、为满足应用领域和需求量的迅速增大。

非晶合金应材料技术的开发力度应该加大。

因此抓住机会，尽快上马填补我国非晶合金材料市场供应严重不足的问题。

加快非晶合金变压器的推广速度。

于国于民对发展地方经济发展企业、建立一个地方产业亮点都是必要的。

1.5现状分析：

1.5.1国内生产现状：

近两年我国非晶、超微晶合金生产技术发展很快，带材宽度在50mm以下带材生产技术已经成熟，国内有几十家厂家可以生产。

但宽度在50mm以上到100mm的只有1-2家可生产。

而应用于非晶合金变压器铁芯的，宽度在142mm—170mm--213mm宽度的非晶合金带材，,目前国内其它尚无厂家可以生产，主要依赖从日本、美国进口,因此饱受日商的价格歧视。

不过，从2007年开始，我国非晶合金带材研发、生产的技术领军企业---北京安泰科技公司的宽带生产技术已经取得突破性进展。

142mm宽型带材已经开发试验成功，目前还在进行规模化工业生产试验。

2010年有可能是我国非晶合金宽带材实现部分国产化的一年，也是非晶合金变压器得到大规模推广的一年。

但是，由于非晶合金宽带材国产产能不足，供不应求的矛盾，将是制约非晶合金变压器推广的最大瓶颈。

另外，用于生产非晶合金带材的原材料---非晶母合金的生产技术目前大约只有少数厂家可以生产，但成色不同。

非晶合金材料的应用技术，发展比较快，目前小型电器：

数字电能表、触电保护器及其它电器产品、测控等技术领域已得到广泛应用。

非晶合金变压器的应用技术也已经发展成熟。

只要非晶合金宽带材能够批量生产、非晶变压器铁芯供应规模能够形成，大规模非晶合金电力变压器的技术换代条件已经成熟；非晶合金变压器将得到大力推广应用。

具有关资料介绍：

非晶合金材料的供应市场最少在5年甚至10年之内，将处于供不应求的局面。

1.5.2非晶材料的国际生产现状及产能分析

目前全球只有日立金属大规模生产，日立金属投资4200万美金扩大其非晶生产能力，将年产能由原来的22,000吨提高到52,000吨，新工厂于2008年已建成投产。

按照目前日立金属的产能，即使日立金属将全部的非晶合金出口至中国，理论上，我国也只能生产出1.294万KVA非晶合金变压器，折合为500KVA的配电变压器约2.6万台。

全球也只够生产出3.058万KVA非晶合金变压器，与我们每年约2.4亿KVA的配电变压器的产量需求相比，只有1%不到，无疑杯水车薪。

精密电器也是一样，仅应用中的机械式电能表更换为电子式电能表、防触电保护器的需求就远远满足不了需求。

加上国际上能生产的国家不多，出口量也比较大，南美、德国等国家都存在换代，所以整体产能严重不足。

国内非晶合金材料的领军企业是安泰科技，该公司由北京钢铁研究总院作为技术后盾，产能占国内市场份额的60%，目前100mm以下产品产能约3000吨，2007年142mm非晶宽带带材生产试验已经成功，正在工业化生产试验，有望2010年真正形成工业化生产能力。

假如工业化生产正常后,产能在1000吨,逐步增加到40000吨.仍然远不能满足国内需求,更别说出口。

国内其它小型的非晶材料的厂家有一些，但时间普遍很短，投资规模相对较小，技术力量较弱，仅能生产50mm以下产品，产能大多在100吨以下带材的水平，而且只能生产50mm以下应用于小型电感材料的铁芯，根本没有能力生产宽带材应用于变压器的品种。

国内缺少技术领先、生产成规模的非晶母合金、非晶带材、尤其是宽带材生产企业以及非晶产品应用生产基地。

因此，看准时机、选准项目，********非晶科技合金项目是一个符合国家产业政策，起点高、高效节能的绩优项目。

1.6非晶合材料的形成机理与产业化过程

1.6.1非晶合材料的形成机理

一般将原子排列呈晶体排列的物质称为晶体，将原子排列混乱的物质称为非晶体。

通常情况下，金属及合金在从液体凝固成固体时，原子总是从液态的混乱排列转变成固态的整齐排列，即成为晶体。

但是，若以每秒一百万度以上的冷却速率将金属或合金进行冷却，原子来不及整齐排列便被冻结，最终以混乱方式排列，类似于液体，称为（非晶）合金（又称为金属玻璃）。

由于单一金属需要每秒高达一亿度以上的冷却速度才能形成非晶态，实际生产中难以达到如此高的冷却速度。

为获得非晶态金属，一般将金属与其它物质混合形成合金。

合金熔点低于纯金属，液态时其原子难以移动，冷却时更加难以整齐排列，更容易被“冻结”成非晶结构。

非晶合金是一种新型合金材料，也是非晶电力装置的上游关键材料。

自从1960年Duwez教授等人发明液态金属快淬技术制取Au-Si非晶合金和1966年发明Fe-P-C非晶软磁合金以来，美国、日本、德国、前苏联和中国等相继开展非晶合金的研究工作。

1974年美国AlliedSignal公司（信联公司，现被Honeywell公司兼并）研制铁基非晶合金，1989年美国信联公司在世界上首次商业化批量生产非晶变压器铁芯，1992年美国信联公司加强了非晶合金在电力电子领域的推广应用，先后推出4个系列的铁心制品。

除美国之外，日本、德国在非晶合金的研发和应用方面也取得一定成绩。

1988年日本Hitachi（日立金属株式会社，简称日立金属）的Yashizawa等人在铁基非晶合金基础上通过晶化处理开发出超微晶软磁合金，又称纳米晶软磁合金。

此类合金的突出优点在于兼备了铁基非晶合金的高磁感和钴基非晶合金的高磁导率、低损耗，并且是成本低廉的铁基材料。

超微晶合金可替代钴基非晶合金、晶态坡莫合金和铁氧体，在高频电力电子和电子信息领域中获得广泛应用，达到减小体积、降低成本等目的。

日立金属在2003年购买了美国信联公司50％的股权，已成为世界上最大的非晶合金材料制造商的大股东。

1992年德国VAC公司开始推出超微晶合金替代钴基非晶合金，尤其在网络接口设备上，如ISDN，大量采用超微晶磁心制作接口变压器和数字滤波器件。

目前，工业中通常采用1×106℃/S冷却速度将1000℃以上的液态金属快速冷却形成厚度0.02-0.04mm的固体薄带，得到原子排列组合上具有短程有序，长程无序特点的非晶合金组织，这种合金具有许多独特性能特点，如优异的磁性、耐蚀性、耐磨性、高硬度、高强度、高电阻率等。

迄今为止，国内外非晶合金被广泛利用作为软磁材料。

它们一般由两类元素组成：

一类是铁磁性元素（铁、钴、镍或者它们的组合），用来产生磁性；另一类是硅、硼、碳等，用来降低熔点，以便形成非晶。

目前使用最广泛的铁基非晶合金主要元素包括铁、硅、硼、碳、磷等。

铁基非晶合金磁性强、磁导率、激磁电流和铁损等软磁性能优于硅钢片，价格便宜，最适合替代硅钢片，特别是铁损低，代替硅钢做配电变压器可降低铁损60－80％。

铁基非晶合金的带材厚度为0.03毫米左右，广泛应用于中低频变压器的铁心（一般在10千赫兹以下），例如配电变压器、中频变压器、大功率电感、电抗器、电流互感器、大功率开关电源、逆变电源和程控交换机电源上等。

1.6.2非晶合金材料的产业化过程

在产业化方面，美国公司曾是世界上最大的非晶材料制造商，Honeywell（霍尼维尔）公司Metglas业务部（前身为信联公司），是非晶材料制造技术－－平板流技术专利所有者，年生产能力3万吨以上，实际年产1～2万吨，带材生产实现自动控制和自动卷取。

Honeywell公司Metglas业务部拥有两个独资工厂：

美国Conway非晶金属制造厂和印度Gurgaon电子铁芯元件厂，两个合资公司：

日本非晶质金属公司（NAMCO）和上海汉威非晶金属公司（SHZAM）。

在美国Conway非晶金属制带厂，有年产万吨级非晶材生产线两条，主要生产Metglas2605SA-1，最大带材宽度250mm，配有自动在线卷取设备及年产千吨级和百吨级非晶带材生产线各一条，主要生产电子材料、钎焊材料和新材料研究开发，最大带材宽度为220mm和100mm，配有自动在线卷取设备。

日本主要有日立金属公司和Toshiba（东芝公司），日立金属公司是利用快淬技术在非晶化基础上制备超微晶软磁合金材料的发明者，2003年收购Honeywell公司的非晶金属部分（Metglas业务部），成为世界上最大非晶超微晶材料生产供应商，产品包括目前所有的市售商品，尤其以铁基超微晶（Finemet）的系列化产品占据世界超微晶领域的重要地位，它拥有一条配有自动在线卷取设备的非晶带材料生产线，年生产能力达及百吨，最大宽度为150mm。

东芝公司主要生产Co基非晶产品，带材质量和性能居世界领先地位，尤其是磁放大器类产品，在市场上占有相当地位。

带材生产实现自动化，最大宽度在100mm左右。

德国真空熔炼公司（VAC），通过购买非晶超微晶软磁合金专利许可证的方式获