铁道车辆轻量化用大型铝合金型材配用焊丝产业化可行性研究报告Word下载.docx
《铁道车辆轻量化用大型铝合金型材配用焊丝产业化可行性研究报告Word下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《铁道车辆轻量化用大型铝合金型材配用焊丝产业化可行性研究报告Word下载.docx（31页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
5.1道路交通设计34
5.2公共服务设施设计34
5.3绿化设计35
5.4给水排水设计36
5.5供电、通讯设计37
5.6供热、燃气设计37
6专篇设计38
6.1消防设计38
6.2环保设计40
6.3节能设计44
6.4防洪设计45
7项目组织与进度计划46
7.1项目组织机构46
7.2开发时序46
7.3项目建设进度计划47
8项目投资估算与资金筹措48
8.1总投资估算48
8.2投资计划与资金筹措50
9项目财务效益分析52
9.1项目收入分析52
9.2项目经营成本估算52
9.3项目财务效益分析53
10风险分析54
10.1盈亏平衡分析54
10.2敏感性分析54
11结论55
11.1主要指标汇总55
11.2结论55
1、总论
1.1项目概况
1.1.1项目名称:
铁道车辆轻量化用大型铝合金型材配用焊丝产业化
1.1.2项目建设单位:
XXXX新材料有限公司
A．XXXX新材料有限公司,由XXXX铝业有限公司（以下简称XX铝业）和XX大学材料科学与工程系（以下简称XX大学）合资组建。
XXXX新材料有限公司注册资金为3000万元，XX铝业以资金占82%,XX大学以技术占18%的股份。
XX大学材料科学与工程系是集教学、科研和开发为一体的实体单位，1995年10月被批准为全国有色金属和稀有金属材料科学与工程的重点学科，主要从事有色金属和稀有金属的研究与开发。
拥有熔炼铸造、加工、热处理、性能检测、显微组织分析等九个实验室，是湖南省和教育部直属的有色金属材料重点实验室。
具有较强的科技攻关能力，新型铝合金及焊丝的研制与开发是其主攻方向之一，已完成各项小批量试验。
该单位拥有500kg级铝合金半连续铸造机组、800t卧式挤压机、线材拉伸机等工艺装备，以及各种材料组织和性能的检测设备。
XX铝业是上海XX投资发展有限公司在湘的投资实体，注册资本10,000万元人民币，1999年12月整体收购原XX起重电磁铁厂，并在该厂现有场地、厂房和基础设施的基础上投资新建铝合金型材生产基地，获湖南省经贸委湘经贸投资[2001]77、78号立项批准，并列入XX市2001年重点工程项目，由我国权威设计单位——洛阳有色金属加工设计研究院设计。
在2001年~2002年将形成以工业和交通运输业用大中型铝合金型材为主，年产铝型材18000吨的生产加工能力。
该公司拥有铝合金熔炼炉3台，各种规格的铝型材挤压机4台，均质炉、加热炉、时效炉10台，以及氧化、着色、电泳生产线和粉末静电喷涂生产线等先进的工艺装备，其中从德国引进的32/36MN大断面铝型材挤压机，具有现代世界先进水平，可用于车辆轻化用铝合金型材的批量生产。
此外，还拥有适用于铝合金型材产品检验和对生产过程进行监控的各种检测仪器及设备。
上述工艺装备和检测设备同样也适用于焊丝坯料的生产和产品的检测。
由该公司实施本项目，不仅可有效利用目前企业的存量资产，大大降低投资金额，而且能缩短项目建设期从而早见效益。
此外，实施本项目生产大断面工业铝材的配用焊丝，还有利于该公司完善产品结构，实现工业铝材与配用焊丝的配套生产和销售，从而提高企业的综合竞争能力。
B．项目开发人员情况
表2合作承担本项目的主要技术人员一览表
单位
XX大学
XX铝业
姓名
尹志民
汪明朴
姜
峰
宋练鹏
郭飞跃
朱
蕾
冷智勇
杨章晖
田小平
熊乐宝
潘小龙
周梦雄
职称
教授
副教授
研究生
高工
工程师
合作承担本项目的主要技术人员如表2所列，其中两位技术负责人简要情况如下：
尹志民，男，55岁，教授，博士导师，享受国务院颁发的政府特殊津贴待遇的专家，“材料物理”博士点学术带头人。
多年来，先后主持完成了国家863高技术项目“多级快速冷凝铝锂合金研究”、国家计委九·
五攻关项目“汽车散热器用铝合金复合箔的研制”、国家自然科学基金项目“微量钪在Al-Mg合金中的存在形式和作用机制”、有色总公司军工新材料项目“高强高韧可焊含钪铝合金的研制与开发”、科技部中小型企业创新基金项目“铁路列车用大功率异步牵引电动机导条、端环和扩环中试”等九项国家级、省部级重大科研项目。
目前正主持承担国家计委“九·
五”重大攻关项目“车辆用大型铝型材产业化前期关键技术研制与开发”中的大型铝型材配用焊丝研究。
冷智勇，男，37岁，85年毕业于XX工业大学材料系，高级工程师，多年来一直从事铝型材加工方面的技术工作。
曾参与湖南振升铝材有限公司的筹备与建设直至建成，并作为该公司总工程师组织完成了产品开发、工艺优化、质量管理等技术工作及技术管理工作，对湖南省新型铝加工企业的掘起作出了较大的贡献。
1999年被评为“长沙市优秀乡镇企业科技工作者”。
他具有丰富的生产实践、产品开发及技术管理经验。
1．2项目背景
我国属原铝生产大国，原铝产量居全球第三位，仅次于美国、俄罗斯。
据调查，目前，我国人均用铝消费量仍处于较低水平，约为发达国家的1/10、世界平均水平的1/2。
改革开放20多年来，随着人们物质生活水平的持续提高，加之一些新技术在铝合金、铝制品领域的不断应用，从而大大改善了生产领域、生活领域的用铝结构，同时也使人们的用铝理念发生了根本性的变化，极大地扩张了铝制品在工业与民用领域的应用范围。
从“人类发展共性”理论的角度出发，随着国民用铝理念的迅速变化和铝制品在工业与民用领域的广泛应用，我国人均用铝消费量赶上世界先进及发达国家水平，将会随着中国加入WTO而进入倒计时。
改革开放以来，我国经济快速发展，尤其是交通运输业高速发展。
地铁列车、城市轻轨列车、高速列车及其他交通车辆的轻量化，对于增大车辆的运载量，提高其运行速度，以及降低能源消耗，具有十分重大的意义。
采用铝合金车体是未来交通运输工具制造业的方向。
采用铝合金车体，与原来的钢制车体相比，车体自重减轻了50%左右；
铝合金车体的制造分有型材镶嵌焊接和框体铆接两种工艺方案。
采用型材镶嵌焊接工艺可以使车体制造工作量减少40%，从而大大降低制造成本，因此，这种制造工艺与后者相比得到了更加广泛的应用。
由于采用这种制造工艺，制造铝合金车体除需要大型特种铝合金型材外，还需要与大型铝合金型材配套使用的焊丝。
随着我国铁道轻轨车辆轻量化进程的深入，对大型铝合金型材及配用焊丝的需求越来越迫切。
据了解，“十五”期间，国内有18个城市将修建地铁、城市轻轨列车，按每年新增200辆铁道铝合金列车，每辆列车需用铝合金型材15吨计，每年国内大型铝合金型材的需求量在3000吨以上。
就配用焊丝而言，按国内已确定的车型，制造每节铝合金车厢需用300—500kg，每列列车有20节车厢，则每列列车需要量为6—10吨，因此，五年内配用焊丝的年需求量为1200-2000吨。
加之大型豪华大巴、轻型集装箱用焊丝的需要量在2000吨以上，估计2002~2005年市场每年需求配用焊丝不低于3500吨。
目前国内尚无该类焊丝的专业厂家，加上我国地铁车辆的国产化还在起步阶段，车辆试制用焊丝全部依赖进口。
根据担任铝合金车体试制任务的铁道部长春客车厂的介绍，进口焊丝不仅价格昂贵，而且供货周期很长，不利于我国批量生产铝合金车体制造成本的降低，制约着列车轻量化的国产化进程。
因此有必要在国内实现大型铝合金型材国产化的同时实现其配用焊丝的产业化。
为了适应上述新兴产业的需要，国家计委已确立车辆轻化用大型铝合金型材的生产为“九五”攻关项目，该项目由特大型国有企业西南铝加工厂承担实施。
该厂为此而进行了8000吨挤压机等装备的技术改造，为加速大型铝合金型材国产化的进程提供了必要条件。
目前该项目已近尾声，在2001年6月以前，国产的大批大型铝合金型材可用于铁路车辆轻量化铝合金车体的试制。
与此相对应，作为该项目的配套项目，“九五”期间，国家计委亦已立项安排了大型铝合金型材配用焊丝的研制，由XX工业大学（现已更名为XX大学）承担，为此该校投入了一批高水平的科技人才，在理论探讨和实验研究方面做了大量工作，试制出了综合性能已达到国外同类产品水平的焊丝样品，为该产品的批量生产提供了技术方面的依据。
1．3项目研究依据
1．4主要技术经济指标
指标名称
单位
指标值
备注
2．市场预测与项目建设规模
2．1行业发展思路及战略部署
随着经济的发展、技术的革新与人们生活水平的提高，交通运输业正在向高速、节能、安全、舒适豪华、美观耐用、轻量化、环保方面发展。
铝合金因具有比重小、强度高、成型性优良、耐腐蚀等优点，已成为实现现代化交通的首选材料。
近几十年来世界各经济发达国家愈来愈普遍地采用铝合金车体以达到车辆轻量化的目的。
据统计，目前全世界铝的消费在建筑方面为23%，包装应用为22%，而交通运输业的用量已达到37%——交通运输业已成为铝及铝加工材的第一大用户。
从20世纪60年代中期开始，以轻量化为目标的铝合金系列列车车体的出现，导致了世界经济发达国家铁道运输业的一次新的革命。
进入80年代后，发达国家铁路客、货车的制造技术、管理水平提高更快，呈现出更加高效和节能的发展趋势，对于客车而言主要通过减轻客车自重来降低机车牵引能耗。
地铁列车、城市轻轨列车、高速列车及其他交通车辆的轻量化对于增大车辆的运载量，提高其运行速度，以及降低能源消耗，具有十分重大的意义。
据有关资料介绍：
内燃机车牵引的列车每减重一吨，每年可节约运输成本费用近万元；
电力机车牵引的列车，每减轻一吨，运行三十年便可节约28万元；
另外，车辆轻量化还减轻了对线路的磨损，延长了线路的使用寿命；
铝合金车体的制造有型材镶嵌焊接和框体铆接两种工艺方案。
采用型材镶嵌焊接工艺可以使车体制造工作量减少40%，从而大大降低制造成本。
因此，型材镶嵌焊接工艺与框体铆接相比得到了更加广泛的应用。
而采用这种制造工艺，制造铝合金车体除需要大型特种铝合金型材外，还需要与大型铝合金型材配套使用的铝合金焊丝。
随着我国铁道轻轨车辆轻量化进程的深入，对大型铝合金型材配用焊丝的需求越来越迫切。
据了解，“十五”期间，国内有18个城市将修建地铁、城市轻轨列车，按每年新增200辆铁道铝合金列车，每年国内大型铝合金型材的需求量在3000吨以上（每辆列车需用铝合金型材15吨计）。
就配用焊丝而言，按国内已确定的车型，制造每节铝合金车厢需用300—500kg，每列列车有20节车厢，则每列列车需要量为6—10吨。
因此，五年内配用焊丝的年需求量约为1200-2000吨。
加之大型豪华大巴、轻型集装箱用焊丝的需要量在2000吨以上，估计2002----2005年市场每年需求配用焊丝不低于3500吨。
应当指出，目前世界上只有德国VAW、美国Alcoa、日本KOK等四家公司，能够进行配用焊丝的批量生产，但是，这些公司在技术方面是严格保密的。
因此，我国直接通过引进国外的已有技术来加快产业化的可能性很小，且代价极高。
若以XX大学的科研成果为技术基础，辅以有良好技术装备基础的生产企业通过试生产而转入大批量生产，产业化可以在较短时间内得以实现。
就本项目的企校合作单位而言，XXXX铝业有限公司和XX大学材料科学与工程系无论在人员素质方面，还是在基本技术装备方面，均已具备了承担本项目的必要条件，只要这两支力量密切合作，再提供一些经费和相关的便利条件，就有充分的把握在2003年6月或者还提前一些时间在兼顾产品质量和生产成本的条件下实现大型铝合金型材配用焊丝的产业化，在很大程度上满足我国铁道车辆轻量化事业的需要，并创造良好的经济效益。
对铝合金焊丝的市场需求是与国民经济的发展形势紧紧联系在一起的。
采用大型铝合金挤压型材制作铝质车辆的优点可归纳如下：
（1）减重：
根据有关资料报导，与钢制车体相比，相同体积和载客量的铝合金车体具有显著的减重效果，其自重降低了50%左右（如表3所列），从而可大大降低能耗，并改善列车动力性能，降低噪音，提高乘坐的舒适性；
（2）大型、中空、薄壁、扁宽断面挤压铝合金型材的应用可提高车体的刚度，从而提高其安全性；
（3）型材板宽的不断加宽（可达700~800mm），做成与车体等长，可大大改善铝质车体的加工性和可焊性，从而使车体组装仅有纵向焊缝，制造铝质车体的工作量，与钢质车体相比减少40%左右；
（4）可提高整个车厢的气密性、水密性、抗风压强度及抗腐蚀性能，从而延长车辆的使用寿命。
表3以铝代钢减轻车体自重的实例
车厢种类
车体自重（kg）
以铝代钢后车体重量减轻
（%）
钢制车体
铝合金车体
意大利米兰地铁
6700
3000
55
意大利铁路包车
11800
6200
47.5
德国地铁（中间车厢）
9500
4670
51
日本东京地铁
9540
4100
56
瑞士铁路客车
9350
3950
57
在车辆制造成本方面，虽然大型铝合金挤压型材价格较贵，但因铝质车辆生产过程简单，制造费用低，所以铝质车辆的总成本与钢质车辆相当，此外，由于车体上的铝合金构件的材质和规格是根据车体不同部位的强度要求而选用的，因而铝合金强度较低的弱点得到了弥补。
铁道列车在目前及今后若干年内仍是我国大众化、大容量、经济型的交通工具，但列车速度慢，乘客拥挤，乘坐条件差一直是难于解决的问题。
货运也一直存在着运输任务重，用户要车皮难、不能及时运到目的地的问题。
为了解决客运、货运方面存在着的这些重大问题，为了赶上和缩小与世界铁路运输新技术的差距，国家铁道部制定了“货车重载、客运高速”的“八五”铁道方针。
现在，建设高速线路，开发铝合金轻型客车已势在必行。
铝合金车体的制造除需要大量大型铝合金型材外，还需要大量与大型铝合金型材配套使用的焊丝，二者是同时需要的，缺一不可。
因此，车辆轻化需用的大型铝合金型材的应用前景十分广阔，这类焊丝的应用前景也同样十分广阔。
2．3市场需求及其潜力
A．国内市场方面
国家已决定“九五”“十五”期间在全国八个主要城市建设地铁，这八个城市是广州、上海、天津、哈尔滨、重庆、武汉、南京、长沙。
铁道部还决定建设广州——深圳、福建——厦门、北京——天津——上海区段时速为160~350公里/小时准高速旅客列车。
这些项目的建设为我国铝加工业的飞速发展提供了契机。
为了配合铝材在航空航天、铁道车辆、汽车和轮船上的广泛应用，作为铝材应用的关键技术之一，铝合金的新的焊接材料、焊接设备以及焊接工艺的研究和开发应当加紧进行。
本项目拟实现产业化的焊丝就是这种我国车辆轻化迫切需要的新的焊接材料。
根据我国地铁列车、高速列车和集装箱等新兴产业的发展情况，以及为适应这些产业需要大中型铝合金型材生产的发展情况，可以预计，“十五”期间我国大断面工业铝型材的使用对铝合金焊丝的年需求量将达到3500吨以上，按含税价6万元/吨计算，产值将达到21000万元。
由于在本项目的前期研制工作中，已与铝合金焊丝的一些主要用户如长春客车厂、四方车辆厂等铁道部的大型客车厂在铝合金车体试制方面进行了密切合作，建立了良好的互信关系，因而本项目产品进入铁道车辆用材市场具有可靠的基础，而且，借助于他们的推介，还将为本项目占领更广阔的市场创造十分有利的条件。
随着本项目产品走向市场，国内也会有其他一些铝加工企业试图生产铝合金焊丝参与市场竞争，但是，由于此产品技术含量相对较高，资金投入也相对较大，市场准入门槛相应较高，在没有较强技术和资金实力的企业面前存在着很大的入市难度。
据此可以预计，近5年内国内企业对我们焊丝的销售不会构成威胁。
B．国际市场方面
在美国、日本和欧洲的一些经济发达国家，大型铝合金型材及其配用焊丝已广泛用于地铁列车、高速列车、城市轻轨车、大型铝集装箱和舰船，就配用焊丝而言，全世界年用量已达20000吨左右，随着车辆轻量化的继续发展，对此类焊丝的需求无疑将进一步增大。
受产业结构和制作技术的限制和影响，目前世界上只有德国VAW、美国Alcoa、日本KOK等几家公司拥有配用焊丝的技术，而其技术是严格保密的。
因此，我国直接通过引进国外的已有技术来加快产业化的可能性小，且代价极高。
我国加入WTO以后，随着关税的降低，既有利于国外产品进入我国市场，亦给我们提供了进入国际市场的机会。
在产品质量和生产技术方面，本项目选定的工艺路线已为国外经济发达国家的实践证明是成熟的，加上本项目的关键设备是从国外引进，为产品质量提供了切实的保证，因而具有与国外公司产品等质抗衡的能力；
在价格方面，由于生产此类产品的工艺流程相对较长，耗用的人力资源较多，而我国的人力资源较经济发达国家廉价得多，因而本项目产品的成本相对低廉，也具有与国外公司产品竞争的价格优势。
因此，凭借着优良的产品质量和相对低廉的价格，本项目产品可以逐步进入国际市场。
2．4项目建设规模
根据国家计委立项安排由西南铝合金厂生产的大型铝合金型材所采用的合金牌号为6005A和7005，焊接成铝合金车体时的组合有6005A与6005A、6005A与7005、7005与7005三种，因此，本项目的主要产品品种是与这三种组合相适应的铝合金焊丝。
根据从事铝合金车体试制的铁道部长春客车厂、青岛四方车辆厂等用户自动焊接设备的使用要求，可确定铝合金焊丝的主要规格为ф1.6mm和ф1.2mm，再根据前述预测，未来五年市场年需求量在3500吨以上，故初步确定本项目在2002年建成年产1500吨的焊丝生产线。
1、项目的技术路线及工艺流程
焊丝合金成分的设计与优化→合金熔炼→半连续铸造→均匀化处理→热加工（挤压成杆料）→冷加工（粗拉为ф3.2mm的线坯）→光亮退火→冷加工（精拉为ф1.6mm、ф1.2mm的焊丝）→表面光化处理→成品包装
2、工艺的合理性与成熟性
上述工艺路线是合理的、成熟的，原因在于：
（1）按照优化了的合金成分配料，通过熔炼、铸造获得成分符合要求、形状和尺寸适于后面加工的铸锭，然后通过热挤压加工迅速而节能地改变铸锭的外形和尺寸，并使其内部组织发生变化以提高其承受冷加工的能力，最后通过冷加工获得符合使用要求的几何尺寸和力学性能。
此工艺为国内外有色金属丝材加工常用工艺，是成熟的。
（2）铸造工序采用半连续铸造方法。
与铁模铸造方法相比，此法在保证产品质量的同时，既提高了成品率和生产效率，又减少了因锯切头尾而产生的几何废料。
此法适用于有一定批量规模的有色金属加工，其技术成熟可靠，已为本项目承担企业在其铝型材生产中所采用。
（3）铸锭在热加工之前进行的均匀化退火（或称均匀化处理），是把铸锭装入专用的炉子中，在稍低于该合金熔点的温度下保持一段时间，借助金属原子在高温下所具有的较强的扩散能力，消除铸造时急冷造成的合金成分和组织的不均匀性。
这是一种提高铸锭加工性能和成品质量的工艺措施，本项目承担企业在其铝型材生产中已采用。
（4）在相邻的两次冷加工之间设置了光亮退火工序。
主要原因：
一是金属材料的塑性是有限度的，即冷变形达到一定程度就需要退火以恢复其塑性，以防再进行冷加工（拉伸）时发生断裂；
二是经过冷加工的金属材料所粘附的油污，退火时容易变成碳垢，在再次冷加工时进入金属材料中成为降低产品质量的缺陷，则可采用光亮退火，使油污挥发，不产生碳垢等缺陷，光亮退火也是在有色金属材料加工过程中常采用的成熟的工艺措施。
（5）冷加工完了之后设置表面机械光化处理工序。
其必要性在于：
本项目的最终产品是用于焊接大型铝合金型材的焊丝，凡焊丝表面存在的氧化物、杂质和污垢，以及由于在加工过程中形成的擦划伤痕而在焊丝贮存期间产生的腐蚀产物，均可能在焊接时进入焊缝，降低型材相互之间的连接强度，因此，为了切实保证铁道车辆的铝合金车体牢固可靠，应当通过表面光化处理，去掉焊丝表面存在的一切缺陷。
与目前国内常用的表面化学光化处理不同，本工序采用机械方式刨除丝材受污染的表面并快速生成致密氧化膜，既去除了表面脏物，又防止了丝材在后续存放时表面的进一步氧化和腐蚀，有利于丝材质量的稳定和提高。
在本项目中拟购置高精度、高效率的进口拉丝光化处理机，利用其配置的表面机械光化处理装置获得很好的表面处理效果。
这种表面处理方法在发达国家的丝材加工过程中经常采用，其技术成熟可靠。
（6）XX大学曾采用上述工艺路线做出小批量焊丝，外观质量优良，经小批量样品试验及铁道部长春客车厂试用，焊缝平整光滑，焊接接头的强度符合使用要求，进一步证明了上述工艺路线具有合理性和可行性。
3、关键技术
本项目主要有两项关键技术，一是焊丝成份的优化，二是焊接工艺的选择与优化。
具体内容如下：
（1）为了能够利用焊丝顺着车厢的长度方向将大型铝合金型材连续地焊接起来，制成实施铁道车辆轻量化而采用的铝合金车体，焊丝成分的设计与优化是一项关键技术。
此类焊丝必须满足下列要求：
①适于焊接牌号为6005A和7005的铝合金制成的大型型材；
②焊接6005A与6005A、6005A与7005时，接头强度应大于6005A强度的80%；
焊接7005与7005时，接头强度应大于7005强度的70%；
③接头处焊缝平滑，无明显的裂纹、气孔、熔合不良等缺陷；
④焊丝的刚度满足自动焊机连续送料的要求。
如焊丝成分不恰当，就可能不能进行焊接，或者即使能够焊接，也可能在焊缝中或焊接热影响区出现晶粒粗大问题致使强度达不到要求，甚至还产生裂纹、熔合不良等问题。
为了找到合
升级会员 