精锻机行业研究报告样本Word格式文档下载.docx

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径向锻造是对轴向旋转送进的棒料或管料施加径向脉冲打击力,锻成沿轴向具有不同横截面制件的工艺方法。

径向锻造方法专门加工实心或空心长轴类零件。

锻造时,分布在棒料圆周方向的锤头（2～8个）对工件快速和同步锻打。

如工件为圆截面,则一面低速旋转,一面轴向进给移动;

如工件为非圆截面,则只轴向进给而不旋转径向锻造的特点是不需要专用模具,能按预定程序锻出精密的轴类零件。

径向锻造每次压缩量小,每分钟锻打次数高,一般为240～1800次／分,能提高金属的塑性。

这种方法可用于热锻或冷锻。

锻件的精度:

热锻的外径±

0.5毫米,内径±

0.1毫米;

冷锻的外径±

0.1毫米,内径±

0.01毫米。

径向锻造所用设备分精锻机和轮转锻机两类。

用精锻机锻造时,工件一面轴向送进一面旋转,锤头径向锻打。

这类机器多用程序控制、数字控制或微处理控制系统自动操作,生产效率高,用以建立热锻火车轴等自动生产线和冷锻枪管来复线等。

精锻机有立式和卧式之分。

还有一种设备锻造时,工件只送进,不旋转,多用于钢厂,将钢锭直接锻成方钢、扁钢等。

轮转锻机有2或4个锤头,锤头一面围绕工件转动,一面对准工件径向锻打,工件只轴向送进。

轮转锻机结构简单,价格低,但自动化程度低,噪音大。

3、锻造设备

锻造设备是指在锻造加工中用于成形和分离的机械设备。

锻造设备包括成形用的锻锤、机械压力机、液压机、螺旋压力机和平锻机,以及锻造操作机、开卷机、矫正机、剪切机、等辅助设备。

锻造设备主要用于金属成形,因此又称为金属成形机床。

锻造设备是经过对金属施加压力使之成形的,力大是其基本特点,故多为重型设备,设备上多设有安全防护装置,以保障设备和人身安全。

人们为了制造工具,最初是用人力、畜力转动轮子来举起重锤锻打工件的,这是最古老的锻造机械。

14世纪出现了水力落锤。

15～16世纪航海业蓬勃发展,为了锻造铁锚等,出现了水力驱动的杠杆锤。

18世纪出现了蒸汽机和火车,因而需要更大的锻件。

1842年,英国工程师内史密斯创制第一台蒸汽锤,开始了蒸汽动力锻造机械的时代。

1795年,英国的布拉默创造水压机,但直到19世纪中叶,由于大锻件的需要才应用于锻造。

随着电动机的创造,十九世纪末出现了以电为动力的机械压力机和空气锤,并获得迅速发展。

第二次世界大战以来,七十五万千牛的模锻水压机、1500KW的对击锤、六万千牛的板料冲压压力机、十六万千牛的热模锻压力机等重型锻压机械,和一些自动冷镦机相继问世,形成了门类齐全的锻造机械体系。

二十世纪60年代以后,锻造机械改变了从19世纪开始的,向重型和大型方向发展的趋势,转而向高速、高效、自动、精密、专用、多品种生产等方向发展。

于是出现了每分种行程次的高速压力机、六万千牛的三坐标多工位压力机、25000KN的精密冲裁压力机、能冷镦直径为48毫米钢材的多工位自动冷镦机和多种自动机,自动生产线等。

各种机械控制的、数字控制的和计算机控制的自动锻造机械以及与之配套的DYH系列锻造操作机、机械手和工业机器人也相继研制成功。

现代化的锻压机械可生产精确制品,有良好的劳动条件,环境污染很小。

二、各类锻造设备特点介绍

1、电液锤

传统蒸汽锤、空气锤能源消耗大,据统计能源利用率不到2%。

为解决蒸汽锤、空气锤存在的问题,国外锻锤设计制造商加快了电液锤的研制步代,取得显著成效。

德国Lasco公司是世界著名的锻锤制造商。

从电液锤发展历史来看,液压锤经历了从放油打击单动落锤（KH型,称为第1代产品）到放油打击双动落锤（KHK型,称为第2代产品）再到现在的全液压双动落锤（KGH,称为第3代产品）。

全液压双动落锤的打击能量是经过控制油量多少来实现的,打击阀的关闭时间可不受锤头位置的限制,操作十分灵活可靠,彻底根除了放油打击电液锤的许多弊病。

因此,近年来这种电液锤得到较快的发展。

该公司的电液锤已经实现了程序化控制,即打击能量和打击次数都可实现程序控制。

锤的传动效率高达65%,为蒸汽锤和空气锻锤的30倍。

另外,德国Beche公司还研制了全液压锤。

近来,中国在电液锤研制方面也取得很大发展,主要表现在传统蒸汽锤、空气锤换头改造上,即采用电液传动装置了代原有锻锤的气缸及动力站,保留原有机架、砧座。

安阳锻压机械公司利用这种技术为数十家企业改造1-3t传统蒸汽锤和空气锤10余台,取得了较好效果,能源利用率由2%提高到20%-60%。

除换头外,电液锤整机的研制仍处于发展阶段,居于德国lasco公司第2代产品发展水平上,属于液气锤。

全液压锤研究和制造正在起步。

2、液压机

液压机的结构特真使其易于获得较大的工作压力、行程和空间;

工作压力和工作速度可根据需要进行调整,且平稳,无冲击。

其不足之处是生产效率比较低,活动横梁下死点不易控制准确。

由于液压机具有变形速度低的特点,有利于合金的塑性变形。

因此,比较适用于高合金铸锭锻造。

国外制造液压机技术比较成熟。

俄罗斯重型锻压设备制造公司是生产锻压设备的主导公司,可生产800t,125t,t,3150t,6300t液压机,其载重量为5-30t,负载力矩为118-785kN"

m,是轨道式锻造操作机。

俄罗斯依若尔重机厂能制造12500t的液压机。

俄罗斯上萨尔达冶金生产联合公司是世界上最大的钦生产商,拥有世界上最大的75000t液压机。

在75000t和30000t液压机上安装了自动控制系统,可生产重达3.2t的锻件。

美国能生产液压机的最大吨位为1t,日本生产的最大吨位为10000t,中国液压机设计制造技术与国际水平相当,第一重型机械集团、第二重型机械集团公司均可制造1t液压机。

中国拥有10000t级大型液压机数量己跃居世界第3位。

为了提高液压机的使用效率,国外液压制造商把目光放在锻造液压机的技术改造上,主要对液压系统和控制系统的改造。

在这方面德国sPs公司、德马克公司积累了不少成功经验,液压系统采用现代的先导阀,手工操纵改用计算机控制,改造后液压机具有与快锻机相同的控制精度和性能。

3、快锻液压机

当前,在一些发达国家,特别是德国,快锻液压机的设计制造技术已经相当成熟。

它们用油作介质,泵直接驱动,大多采用下拉式主机结构,液压泵站一般设置在主机附近的地下室内。

某些公司设计制造的快锻液压机具有一系列先进性,主要表现在:

液压系统采用具有快速反应的电磁阀作先导阀,其切换频率高达250次/min,故该阀动态响应快、动作灵敏、启闭迅速,能满足压机快速性要求;

主缸和排液设有另外的通道,使充液阀成了只有充液功能的单向阀,减少了液压冲击;

快锻液压机采用微机控制,压机与操作机之间联动自如,当锻件的锻造工艺确定后,即可经过计算机控制实现程序化锻造,中国快锻液压机的主要生产厂家有西安重型机械研究所和兰石新技术开发实业公司。

在20世纪80年代中期,由西安重型机械研究所和北京重型机械厂研制成国内第1台800t快锻液压机组,在兰石公司投人运行。

兰石公司对该机组的液压系统、主机、微机控制系统进行全面评估,发现了快速电磁阀电路板设计、高速轻型泵的泵头阀、主机圆形立柱与调整导套间隙不易调均,运动不够平衡等技术问题,在总结经验的基础上,提出了一系列改进措施,取得了成效。

当前,兰石公司已能生产800t和1600t快锻液压机,制造水平有了很大提高,但其液压系统的主要部件如泵、先导阀等还需国外配套。

中国快锻液压机的总体水平与德国制造技术相比还有较大的差距。

随着现代工业的快速发展,人们对自由锻件的尺寸精度和生产效率提出了越来越高的要求,因而对液压机的锻造速度和压下精度的要求也随之提高,为了适应这种要求,快锻液压机应运而生。

国外生产快锻液压机的厂家主要有德国曼内斯曼一德马克公司、潘因克（pahnke）公司和日本的三菱长崎机工株式会社。

4、精锻机

精锻机（径向精密锻造机）开发于20世纪40年代,其中卧式精锻机用得较多,分为机械驱动和液压驱动2种形式。

径向锻造具有脉冲锻打和多向锻打的特点,而且脉冲锻打频率高（一般为180-1800Zk/min）,速度快,每次变形量很小。

采用多锻模（最多可达8个）,沿径向从多个方向锻打,使金属变形处于三向压应力状态,有利于提高金属的塑性。

另外,径向锻造机自动化程度高,生产的锻件精度高,表面粗糙度小。

但也有不足之处,因为锻造时,工件表面变形大于中心部位变形,如果锻比控制不当会出现心部锻不透的现象。

另外,由于打击频率高,产生变形热,使锻件局部温度上升,导致钢的显微组织不均匀,影响性能。

奥地利GFM是世界知名的径向锻机生产公司,可生产3种类型的精锻机:

1机械传动的SX型;

2液压传动的PX型;

3（连续式SD型。

吨位从802500t,最大吨位的SX-85径向锻机,锤头最大锻打力为29420kN,打击次数125次/min。

另外,德国Eumuco公司也能生产精锻机,以液压传动为主,如SMX-18型,最大打击力2697kN,打击次数180320Zk/min。

从20世纪80年代中期至今中国已从奥地利引进了SX-25,SX-32,SX-40,SX-55,SX-65型7台精锻机,吨位分别为400t,500t,800t,1000t和1400t,主要用于锻制特种钢、工具钢和锻件,使用效果比较理想。

中国精锻机的研制进程十分缓慢,至今为止只仿制了2台中型精锻机。

一台是由大连钢厂牵头制造的一台340t精锻机,另一台是由大连精工锻压高新技术公司提供技术,中国一重制造的400t精锻机,投产后已使用5年,年加工量达t。

国外电液锤制造技术发展迅速。

当前,中国仅限于蒸汽锤和空气锤的换头改造技术,整机研制处于发展阶段。

中国液压机设计制造技术比较成熟,制造水平与国外相当。

中国生产的快锻机的最大吨位为1600t,关键部件尚需进口,实现国产化还有一段路要走,要制造3000t以上的快锻机必须使设计和制造水平上一个新台阶。

至于精锻机,设计制造工作进展十分缓慢,仍处于起步阶段,与国外相比有很大差距,应加强投人,迎头赶上。

三、精锻机介绍

1946年,奥地利B.Kralowetz博士提出了多锤头对称挤压锻造原理,同年以2～4锤头卧式精密旋转式径向锻造机（简称”精锻机”）为主导产品的GFM公司宣告成立,至今该公司生产的精锻机遍布世界150多家企业,美、日、德、英和前苏联等工业大国,精锻机的拥有量均在60台以上,吨位从150KN到30000KN,加工尺寸范围Φ20～850mm。

精锻机生产以钢锭（坯）为初级原料,经过热（冷）锻造加工成方、扁、圆、空心轴和阶梯轴等各种截面形状的棒（管）材,特别适用于高速工具钢、模具钢、轴承钢和不锈钢等高合金难变形的特殊钢锻造。

与其它的锻造设备相比,精锻机的优势体现在:

（1）结构合理,传动方式优越,产品质量高

精锻机为电机-连杆-偏心轴传动,四锤头以143～min-1的高频同步锻打,并进行表面压应力锻造,故可避免产生裂纹,改进材料金相组织,确保锻件表面光洁,提高产品质量,锻材尺寸公差小于1%～1.5%。

（2）生产工艺先进,成材率高

锻造速度快,成材率在80%以上。

国内统计的成材率为72%～81%,比汽锤高3%～10%。

（3）生产效率高,劳动条件好

实践证明,一台3400KN精锻机年产量可达1.6万吨,相当于三台2T汽锤的总产量。

工人由72人减为24人,节约劳动力67%。

10000KN精锻机的年产量为2.5万吨,相当于三台5T汽锤,节约劳动力50%,特别是劳动强度大大减少,空气、噪声等环境污染小,生产安全可靠,社会效益好。

（4）节能、节财、降低损耗

由于精锻机生产的锻材尺寸精密,后续加工余量小,锻造加热一火即成,因而节省能源、原材料,减少工时损耗,降低成本接近30%。

四、精锻机下游行业——特钢行业介绍

1、特钢概念

特钢是区别于普钢的一种特殊钢材类别。

特钢之”特”主要体现在两个方面:

一是生产过程中需要特别控制质量和性能,一般需要特殊生产设备或工艺流程;

二是应用特殊,特钢往往应用于”动态”的工作环境中,如轴承、弹簧等,对钢材的强度、韧性、耐腐蚀性等性能有特殊要求。

2、特钢类别

特钢的分类方法有多种,最常见的是按成份和质量划分,分为特殊质量非合金钢、特殊质量低合金钢、特殊质量合金钢和不锈钢,低合金钢与合金钢的区别在于合金元素含量（以5%为界）,不锈钢本属合金钢,因其重要性而单列一类。

特钢的交货状态能够是棒材、线材、板带材和管材,其中棒线材占大多数,国内该比例超过60%,板带材和管材分别用于生产各种合金钢板和钢管。

按照用途分类,也是最常见的分类,特钢包括结构钢、轴承钢、工具钢、模具钢、弹簧钢、冷镦钢、特种合金等。

结构钢用于各类工业机械传动件、紧固件、结构件等;

轴承钢用于生产机械用滚珠、轴承和轴承套;

工模具钢用来制造各类切削刀具、刃具、量具及模具;

特种合金是满足特殊性能要求的合金材料,常见于航空航天、核能、军工产品中。

从材型上看,除结构钢大多为板材或锻件外,其它品种多为棒线材形式交货。

随着使用环境的恶化（工业大气、废水、海水的污染以及超低、超高温度等）,特钢对质量及性能的要求日益严格。

高品质特钢的纯净度、气体及非金属夹杂都要严格控制;

成分、组织、性能要求均匀分布;

晶粒组织需细化到一定程度以在保证足够韧性的同时提高强度;

除此之外,还经过减小尺寸公差和提高表面质量来获得优越的表面精度及加工性能。

3、特钢的冶炼方法

传统的特钢冶炼大多采用电（弧）炉冶炼,原因在于电能能够提供熔化大量合金和废钢所需的高热量,由于其流程简单故也称为短流程炼钢。

但随着近年来铁水预处理、二次精炼等技术的发展,转炉（长流程）也能够生产特钢,日本新日铁以及国内的石钢、淮钢等是这方面的代表,转炉和电炉生产特钢各有优劣。

另外,近年来不断涌现出的新技术和新应用对特钢形状和冶炼提出了更高要求,真空感应炉、电渣重熔、电子束冶炼等新型工艺应运而生并得到推广,它们统称为特种冶炼方法。

4、特钢的用途

与普钢产品大量应用于建筑业不同,特钢产品主要用于工业领域。

以不同钢种为例,结构钢用于各类工业机械传动件、紧固件、结构件等;

就行业来看,汽车行业是特钢当前最重要的应用领域,中国特钢行业正是基于汽车工业的发展才有了当前的成就。

钢材是汽车最重要的材料,占车身重量的70%以上,其中特钢占比超过60%。

安全性和轻量化是汽车发展永恒的两大主题,这对钢材的强度、韧性、纯净度、稳定性、耐疲劳性等均提出了很高要求,而特钢正好满足这些需求,因此得到广泛应用。

以机械行业为代表的传统制造业是国民经济重大的基础性产业,是特钢消费的大户,同时也是过去拉动特钢发展的重要因素——但这应该过去,随着其下游增幅回落,未来最重要的是制造业的升级。

当然随着制造业升级,对应的高端装备制造业对材料要求更加苛刻,特钢对质量及性能的要求日益严格。

新兴产业更是未来特钢重要的应用领域。

不但如此,随着特钢新产品的开发速度也在加快,”新材料之路”愈加明显,其它新材料将随着特钢的技术发展,在新兴产业得到广泛的应用。

如前文所述,特殊钢是在冶炼过程中加入了较多的合金元素及采取了特殊的生产、加工工艺,特钢的化学成分、组织结构以及机械性能均优于一般钢铁。

其晶粒的复杂性高过一般钢铁,从而获得更多的应用领域,故在汽车、机械、化工、船舶、铁路、航空航天、国防军工等对钢材质量要求较高的领域得到广泛。

未来随着航空航天、国防军工的发展,以及诸多新兴产业的大发展,特钢的应用领域将持续扩展,需求量也将快速增加。

不同下游在生命周期上的不同,加之由于对钢材性能要求的提高导致冶炼及加工难度的提高,致使不同的钢材品种所处的生命周期完全不同。

譬如螺纹钢,其发展较早而且技术要求低,当前已进入成熟期,欧美发达国家已基本淘汰二级螺纹钢,转而采用三级螺纹钢（属于优特钢）来代替,这也是中国未来的趋势;

而冷轧则相对起步较晚,但随着近几年需求的大量释放和产能的迅速扩张,也逐渐步入成熟期。

因此,即使由于经济结构转型导致”矿石-螺纹钢-房地产”产业链的没落,钢铁总体上不存在系统性的发展空间（螺纹钢占比较大）,但就结构来说,仍将有如特钢的品种由于处在生命周期的前期而存在较大的成长前景。

5、特钢生产现状

世界主要特钢生产国有瑞典、日本、美国、德国、法国、意大利、西班牙、韩国等,它们占据全球90%以上特钢贸易份额。

瑞典是世界上特钢占比最高的国家,以高度专业化生产著称;

日本特钢代表世界最高水平,产品高端比例大,综合竞争力强;

除此之外,德国的轴承钢、法国的不锈钢、西班牙的汽车用钢等也具有较高知名度。

各国特钢工业都是在汽车、机械、造船、国防军工等重工业基础上发展起来的,在上世纪80年代或更早时已发展成熟,但当前整体实力仍在不断增强。

中国的特钢产业最初是为国防军工、航空航天配套而建的,近十几年来随着汽车工业的壮大产量快速发展。

全年特钢产量3469万吨,占世界比例大约为15-20%。

中国是世界钢铁生产大国,近年来年粗钢产量占世界的40%以上。

然而,中国的特钢发展却相对滞后。

当前,世界特钢生产主要集中在日本、美国、德国、法国、意大利、瑞典等国家,这些国家的特钢产量约占全球特钢产量的70%和全球贸易量的90%以上,其中,日本、德国和瑞典是特钢产业总体水平最高的国家,占全球贸易量的50%以上。

欧美及日本等发达国家特钢产量在粗钢总产量中的比例一直保持在较高的水平,世界平均在15%-20%左右,其中日本为18.9%,德国25.3%,欧盟16.4%,瑞典最高,达到45%以上,而中国该比例远远落后,只有5%～10%的水平。

在国内32家主要特钢企业中,普钢和优钢产量占比接近70%,而真正属于特钢的不到30%,这造成了中国无论是特钢行业还是特钢企业,都呈现出”特钢不特”的现象。

从具体品种上看,中国碳素结构钢、合金结构钢等中低端产品超过了总量的一半,而技术水平高、附加值高的工模具钢、高速钢、镍基合金、高温合金、高合金钢等重要产品产量微小。

即使在同一品种中,中国所产的也大多是低档劣质的”大路货”,比如轴承钢,国内主要生产中低端的GCr15,而高端的渗碳轴承钢、高温轴承钢等均大量依靠进口,其它如高品质的窄淬透性齿轮钢、经济类双相不锈钢、高压锅炉钢管、高精度模具钢、高磁感冷轧取向硅钢等均属此类。

相比之下,日本特钢产品的结构要合理得多,合结钢占比只有17.2%,而且在应用广泛的高强度钢及其它高合金钢上具有很大优势。

总体上看,日本产品高端比例高达30%,超出中国近24个百分点,超出的这部分大多是价格高、竞争力强的新兴高附加值产品。

同时,中国板材也面临着较大发展的不足。

从32家主要特钢企业的产量分布来看,棒线材占了绝大多数,而板带材少之又少。

除主产合金钢板的舞钢外,只有沙钢、太钢、南钢、鄂钢等综合性较强的钢厂板材较多,但这些板材大多是普钢和优钢,剔除掉量大的沙钢和太钢后,剩下30家的产品结构与日本相差悬殊。

供应不足造成了中国每年对特钢板带材的大量进口。

以年为例,中国全年共进口特钢306万吨,其中各类中厚板、薄板、钢带254万吨,占特钢进口总量的比例高达79%。

进口替代的紧迫性日益显现,已成为中国特钢供给自主化的重大关注点。

另外,进出口量和价格的比较也显示,几乎所有品种的进口平均单价均显著高于出口单价（平均高出近60%）,其中板带材表现尤为明显,这说明中国进口的大多数是高附加值、高档次产品,而出口的主要是低端产品,其中进口板带材的附加值又明显高于长材,这从另一个角度反映出中国特钢生产结构的不合理以及高端供应能力的不足。

6、特钢行业未来发展机遇

（1）基础需求:

汽车业需求

受益于经济的高速发展和城市化进程的推进,中国汽车工业在本世纪以来经历了持续的高增长,年复合增长率达18.5%,汽车产量达到1820万吨,超过美国成为世界第一汽车大国。

尽管如此,中国汽车行业仍具有很大的增长空间。

逻辑来自于国外的经验。

世界主要国家如日本、韩国、美国等汽车工业都经历了两次高速增长期,汽车保有量分别从5车/千人到20车/千人再到100车/千人,中国当前刚进入第二阶段,其持续时间有望达到15年,潜在增长率为13-15%。

期间特点如下:

1）增长主力将转向二三线城市,农村市场将发挥更大作用;

2）居民购买力继续提升,汽车更新换代带来高端需求的激增;

3）重化工业阶段第一、二产业持续高占比还会催生大量的运输需求。

总之,汽车行业在未来较长一段时间内仍会保持增长态势,将继续拉动特钢基础需求。

经过比较能够发现,汽车产量与特钢产量的增速有非常强的一致性,特钢市场稍微滞后。

从这个角度讲,未来数年特钢产量增速也会同汽车市场一起维