新型重型钎杆产业化生产线建设项目可行性研究报告.docx
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新型重型钎杆产业化生产线建设项目可行性研究报告
新型重型钎杆产业化生产线建设项目
可行性研究报告
一、项目背景和必要性
（一）国内外重型钎杆状况和技术发展趋势：
重型钎杆作为大型凿岩台车的主要工具，广泛应用于水电、铁路、高速公路、港口、采矿、采石等凿岩工程中。
具有钻进速度快、冲击能量传递损失小、凿岩效率高、易于实现机械化钻凿和改善凿岩条件等优点。
在世界上发达国家，重型钎杆无论在品种、规格，还是在质量、数量上都居于其亡钎具之上，是经济效益最佳的钎具产品。
目前世界钎具行业占据主导地位的是瑞典Sandvik、Atlas，它们占有60％左右的市场份额，技术上起着领头羊的作用。
国外重型钎杆大多采用20CrNi3Mo材料，热处理工艺采用渗碳淬火加低温回火，钎杆寿命在岩石硬度为：
f=9—16时，约为4500米左右。
虽然我国在上世纪五十年代开始凿岩钎具的研究和应用，并在七十～八十年代形成一定产量供应国内用户，但在质量上（使用寿命）只有世界领先水平的1／3—1／10，价格也相差5—10倍，产量不及3％。
在重型钎杆方面，虽经历了30余年的努力，由于投入不够，产品质量处在初级阶段踏步，仍采用35SiMhMoV钢种．在钢的冶炼、中空钢的轧制、制钎技术等方面一直沿用70年代的工艺和结构，技术进步不大，品种不齐全，其寿命只有国外的1／4，一些生产厂即使购买国外制钎用中空钢材，因没有
掌握其制钎工艺，产品质量无法提高，不能满足重型钎杆的使用条件。
所以，国内重型钎杆90％依赖于进口，年需求量约合2．5亿元人民币，并呈逐年上升趋势。
（二）产业技术及其关联度
重型钎杆是服役条件较苛刻，技术含量高的大量消耗性细长杆具，其破坏形式主要为疲劳损伤、断裂、磨损等，因而要求其机械性能具有较高的疲劳寿命、耐磨性和韧性。
国外采用20CrNi3Mo材料，成本价格较高，且不符合我国的资源条件。
因此，选用新型材料及其相配套的加工工艺来满足机械性能要求，以取得良好的性价比是未来重型钎杆的发展趋势。
重型钎杆属于工具类产品，在没有重型凿岩机前，重型钎杆使用较少，且凿岩效率低，随着重型凿岩机及气液联动凿岩机的引进开发成功，中深孔钻凿是地下矿山采矿，中小型露天矿、采石场及工程爆破施工的主要手段，凿岩效率大大提高，矿山开采的机械化程度明显增强，这就要求重型钎杆能承受高频冲击、耐疲劳、耐磨及较大扭矩。
国家“十五”重点科技攻关项目“中深孔无底柱分段崩落采矿工艺，就把重型钎杆作为该项目的子项目列入了科技攻关内容，从而显示出重型钎杆在钻凿设施配套中的重要作用。
我公司前期中试产品在国家“十五”重点攻关项目（中深孔无底柱分段崩落采矿工艺）的试验现场——山东鲁中冶金矿业集团小官庄铁矿地下一350m采掘面试用了20余天，在钻进速度、拆卸性能、凿岩寿命等指标方面都取得了极其满意的效果（见附件：
T38，1．2mmMF钎具现场试验情况报告、检测报告及产品试验信息反馈表）。
为此，国家“十五”重点科技攻关项目承担单位——长沙矿冶研究院已与我公司达成了长期合作协议，将重型钎杆列入此项“十五’’科技攻关重点项目的滚动计划，共同完成中深孔无底柱分段崩落采矿工艺中凿岩钎具装备的研制工作。
该项目是一个“产、学、研”合作项目，高强韧微变形GDL材料是由贵州大学材料学院进行研究，将GDL材料用于凿岩钎杆的研制取得进展后，贵州大学与贵州**集团实业有限公司合作，进行GDL材料重型钎杆的小试研究开发，经过双方长达三年的合作，贵州大学以GDL材料专利技术入股，与贵州**集团实业有限公司以股份制的形式成立了**新材料科技有限公司，注册资本为152万元，
贵州大学股份比例为35%（技术成果），贵州**集团实业有限公司为65%（货币）。
本项目在技术方面已经成熟，已有定型的产品设计、技术标准，中试生产已获国家中小企业创新基金无偿资助，公司生产经营场地分为两处：
一处是金阳知识产业园，以无污染的机械加工为主；另一处是有轻微气体污染的热处理及其表面处理，建设在集团公司内（**市白云区白云北路）。
现正在进行批量生产的前期准备工作，急需解决的是产业化建设资金缺口问题。
（三）本项目经过了小试、中试生产，历经材料成分、熔炼工艺、轧制工艺、原材料及轧材的力学性能检测、微观组织结构、热处理工艺、机械切削加工性能、试验台测试、实际工况考核，经用户使用表明新材料制造的重型钎杆与国内外其它材料生产的重型钎杆进行了对比，使用寿命明显优于国内同类钎杆，并接近或达到了如Atlas、Sandvik等国际名牌钎具的寿命水平。
该重型钎杆经国家冶金工业钎具质量监
督检测中心检测，产品合格；经**白云连义矿业有限公司在**市白云区麦架工业园试验，使用ECN一580机型，岩石硬度中硬，单轴抗压强度100Mpa时，平均钻凿深度为4336m；经**市白云区格郎砂石厂在**市白云区麦架镇下堰村试验，使用901C机型，岩石硬度中硬，单轴抗压强度100Mpa时，平均钻凿深度为4262m。
二、项目实施方案
（一）项目实施期的主要内容如下：
1、根据前期试制经验，摸索和确定批量生产时轧钢最佳加热温度、加热时间、孔型设计、道次变形量控制、钢坯加热过程中的表面保护等技术。
从而确保生产出优良的重型钎杆用中空钢材。
计划完成时间：
2006年2月～2006年6月。
2、依据中试获取的整体渗碳热处理工艺的设置和控制参数，解决整体渗碳和热处理的关键设备和工艺技术集成，针对该新型材料的要求，对钎杆生产设备进行科学的配备和完善，同时对主机设备与电、水系统等配套工艺设备合理配置，确定与之相适应的技术参数。
完成时间：
2006年9月一2006年11月。
3、解决整体渗碳及热处理工艺的关键技术。
针对重型钎杆生产工艺的具体要求，结合本项目新型材料的特性，实现整体渗碳和热处理工艺的可控性，从而确保新型重型钎杆批量生产工艺的顺利实现。
2006年10月～2006年12月。
4、确定批量生产的工艺参数和应用技术，为开发不同需求不同档次的系列产品进行充分的技术储备。
计划完成时间：
2006年11月～2007年2月。
5、通过解决以上技术问题，形成完整的批量生产工艺参数及批量生产能力，使本项目生产出的新型重型钎杆符合国家标准《凿岩用波形螺纹连接钎杆》（GB／T6482．94）。
计划完成时间：
2009年2月。
（二）技术关键及设备：
l、技术关键：
该项目采用贵州大学专利技术（专利号：
zL99117458．5），“GDL高强韧微变形材料”应用于重型钎杆。
技术关键表现在以下几个方面：
（1）材料的选取。
（2）钢的冶炼。
（3）中空钢的轧制。
（4）热处理渗碳及冷却控制。
（5）表面处理。
2、拟采取的主要措施有：
（1）材料：
该GDL新材料其基本性能指标具有高强度高韧性微变形特点，能满足钎杆的服役条件。
（2）冶炼：
采用电炉+LF精炼+VD真空，实现了钢质的纯净化和均匀化。
可由**集团公司组织生产供应。
（3）轧钢：
采用专用中空钢轧机，大轧比、表面扒皮、一火成材、内外表面防护、控轧控冷等技术，实现中空钢材组织的均匀化和晶粒细化，内外表面质量优良，几何尺寸稳定，心正孔圆。
可由**集团公司的专业凿岩钎钢轧机生产。
（4）渗碳：
钎杆的渗碳过程是在高温（880．920℃）条件下进行的，通过特制的渗碳剂控制渗碳工艺的加热速度、加热温度、前期和后期碳势、强渗阶段和扩散阶段的时间使钎杆内外表面碳渗层达1-2mm，需新建专用深井式渗碳炉，在精确控制的渗碳工艺下完成整体渗碳。
（5）冷却：
钎杆经过整体渗碳后，由于新材料的特性，使之可以采用易控冷却的工艺。
但在渗碳后的冷却要进行冷速控制，以缩短冷却时间，避免高温下过长时间导致的表面氧化和生产效率降低。
因此采用新的工艺，如控制风冷流速、强度和采用冷却专用装置等，最终完成重型钎杆的热处理工艺。
（6）表面抛丸：
采用细小钢丸，高速抛向钎杆表面，使钎杆表面形成压应力，强化钎杆表面。
可由**集团钎具制造公司已有抛丸机完成重型钎杆表面抛丸。
3、拟投资一览表：
新增投资预算表单位：
万元
序号
工程或费用名称
型号
数量
单价
价值估算
合计
占建设投资比例％
建筑工程
设备购置及安装
其他费用
一
固定资产投资
0．00
1458．OO
O．OO
1458．00
72．9％
1
非圆仿形车床
FFC-120
4
25．OO
112．00
112．00
2
专用数控车床
2
32．00
70．00
70．00
3
普通车床
CA6140
10
6．00
72OO
7200
4
卧式铣床
X62W
2
8．50
21．OO
21OO
5
立式铣床
Z52K
2
6．00
15．00
15．OO
6
钻床
Z35
2
5．00
13．OO
13．00
7
外圆磨床
M131
2
9．00
22．00
22．00
8
多功位液压锻钎机
1
28．OO
3100
31．OO
9
高频感应淬火装置
1
25．00
28．OO
28．OO
10
检测设备
75．OO
75．OO
75．OO
11
深井式渗碳炉、回火炉
1
230．00
240．00
240．00
12
井式渗碳炉、回火矿
1
90OO
96．00
96．OO
13
介质槽
1
9OO
9O
9．O
14
风冷槽
1
8．50
8．50
8．50
15
校直机
W56．20
1
15．00
17．OO
17．OO
16
无心磨床
M1083
2
30．00
65．00
65．00
17
行车
2
25．OO
55．00
55．OO
18
箱式炉
1
12．OO
15．00
1500
19
土地及设施
493．50
493．50
二
无形资产投资
O．00
0．00
0．00
0．00
O．OO％
三
递廷资产投资
0．00
O．OO
95．OO
95．OO
475％
1
产业化生产工艺研究
31．00
31．OO
2
工艺参数稳定性优化
17．00
17．00
3
设备安装及试车
13．00
13．00
4
性能分析及测试研究
25OO
25OO
产业化工艺技术系统
5
集成
9OO
9．OO
四
铺底流动资金
447．OO
447．OO
22．35％
新增投资合计
2000．OO
4、资金筹措计划表：
本项目计划总投资2000万元，由企业自筹1100万元，外部融资800万元，申请政府无偿扶持100万元。
筹资计划详见“资金筹措表”。
资金筹措表单位：
万元
资金来源
到位时间
数量
备注
企业自筹（已有）
2006．2．2006．8
600．OO
建设费用
外部融资
2006．4～200610
800．00
银行或其它借款
中请补助
2006．5～2006．12
100．OO
正在申请
企业自筹
2006．9～2007．2
50000
流动资金
合计
2000．00
5、申请政府扶持资金的可能性及使用方向、预计金额：
（1）可能性：
由于该项目具有创新性，同时具有良好的经济效益和社会效益预期，曾获得国家中小企业创新基金的无偿资助，本公司控股方**集团公司发展前景良好，效益较佳，并愿意大力发展该项目，可为社会提供就业机会和增加税收，因此，获取政府扶持的可能性较大；即使该项得不到政府扶持，可在2006年年底从集团公司借款100万元来满足项目的资金需求。
（2）使用方向：
申请100万元政府扶持资金主要用于购买设备、性能分析及测试研究，具体使用情况安排见下表所示：
扶持资金使用计划表单位：
万元
序号
使用项目
金额
备注
1
检测设备购置
75．OO
2
性能分析及测试研究
25．00
产品质量检测及分析研究
合计
lOO．00
该项目完成后，依托**集团的中空钢生产线，将形成国内少有的拥有自主知识产权的重型钎杆生产线，形成完整的批量生产工艺参数及批量生产能力，使本项目生产出的新型重型钎杆符合国家标准《凿岩用波形螺纹连接钎杆》（GB／T6482．94），在单轴抗压强度为100Mpa左右时，其凿岩平均寿命接近国际先进水平，达到或超过4200m（世界先进水平为4500m左右、目前国内同类产品寿命约1500m左右），产品质量接近世界先进水平。
（三）本项目的生产能力及工艺路线：
本项目实施后年产值可达到3000．00万元。
工艺流程：
废钢精选——电炉+LF精炼+VD——浇注大锭——开坯——扒皮——机械钻孔——装芯棒——加热——轧材——抽芯——校直——中空钢材——根据钎杆长度下料——精校直——螺纹——部镦粗——车端面——粗车外圆——仿形车螺纹——铣扳柄槽——检验——表面清理——整体渗碳——控冷——平直度检验——成品——校直——表面抛丸——防腐——成品检验——包装——入库
（四）本项目的创新内容：
目前，国外能生产高质量重型钎杆的只有瑞典、美国、日本等少数几个发达国家，其技术工艺对外高度保密；国内生产重型钎杆的企业只有少数几家，但因为主要材料中空钢及生产工艺等诸多方面的原因，生产出的钎杆质量差，使用寿命短。
而本项目则是利用新型金属材料生产重型钎杆。
通过科技查新，本项目技术在国内外文献中无相
同技术报道，技术水平处于国内先进水平，具有新颖性。
创新性具体表现为：
1、本项目属在国内首次采用具有自主知识产权的新型金属材料以及新工艺开发生产重型钎杆。
在国外技术封锁的情况下，企业自主研发解决生产工艺技术，生产工艺易于控制、成本费用低。
2、材料创新，本项目采用的新型金属材料是通过主加廉价合金元素Mn、Si、与微量混合稀土元素和其它微量元素组合而成的低碳低合金贝氏体钢。
该钢具有高的淬透性，使其在空冷和缓冷的条件下能获得强韧性很高的过渡形态的贝氏体（条束状贝氏体）；该钢通过热轧空冷可达到高强韧性的调质钢水平，即可免除随后的热处理，代替现行需重新加热淬火再高温回火的调质钢；该钢对加工成型的零件进行表面渗碳热处理后通过空冷即可达到传统渗碳钢渗碳淬火回火后达到的性能水平，如表面硬度为}／RC59～64、心部硬度HRc35～43。
其强韧性明显优于传统渗碳钢。
同时由于新材料特性使表面渗层的碳浓度梯度平缓，无网状和块状碳化物，渗层由细条状马氏体和部分隐针状马氏体组成，这种渗层组织具有很高的强韧性。
由于通过缓冷大大降低了热应力和组织应力因而能实现零件的微变形。
同时其强韧性明显优于传统渗碳钢。
成本也远低于国外代表钢种20CrNi3Mo。
3、轧制工艺创新：
根据GDI。
材料的特性，摒弃原传统的热加工工艺，创新地摸索出适应该材料特性的轧制加热温度、加热时间控制、轧制专用孔型控制、内外表面防护等新技术，确保中空钢材的特性，保证中空钢满足重型钎杆的使用要求。
4、热处理工艺创新：
本项目的热处理工艺是针对该新型材料而设计的，该热处理工艺简单，便于控制，可降低零件的加工成本。
主要体现在：
I钎杆入炉加热速度的控制，因为钎杆入炉前是热轧状态，对加热速度进行控制，其目的是获得均匀细小的奥氏体晶粒；
II渗碳温度和时间的控制，这是为获得较快的渗碳速率和保持细小的奥氏体晶粒，同时有足够的渗层深度。
过高和过低都不能达到目的；
III碳势的控制，这是为了获得表面渗碳层无块状、网状碳化物来提高渗层韧性和良好的疲劳性能，同时避免渗层出现过高的残留奥氏体，因此，碳势参数与传统渗碳工艺有较大差异；
IV根据不同规格型号的重型钎杆，控制其渗层深度，使其在0．8～2．0mm之间变化；
V出炉温度的控制，由于新材料具有很高的淬透性，因此降低出炉温度可进一步减小钎杆的变形；
Ⅵ出炉后空冷速率的控制，渗碳出炉后钎杆的空冷速率对最终产品的力学性能具有重要影响。
因此通过控制空冷速率来获得表面渗层具有细小条状马氏体和部分隐晶状马氏体加少量残留奥氏体组织。
心部以条束状贝氏体为主的显微组织。
本项目通过查新检索，①国内外所报道的钎杆热处理采用整体渗碳、淬火、回火。
本项目的重型钎杆经渗碳后，无须淬火、回火处理，通过空冷即可获得高的表面硬度、高的强韧性和疲劳寿命，并可实现重型钎杆的微变形，
国内外未见文献报道；②本项目的新型金属材料的主要成分经查新，国内外未见文献报道；③本项目重型钎杆渗碳组织为错亚结构的细条状马氏体加隐针状马氏体+过度形态的贝氏体+少量和微量残留奥氏体，心部主要为条状贝氏体，国内外未见文献报道。
从以上查新结果可知，本项目技术在国内外处于先进水平。
三、技术指标和经济效益评价
（1）生产规模和销售量
本项目实施期为2006年2月～2009年2月，将形成重型钎杆的批量生产。
项目的第一个实施年度（2006年2月至2007年2月）为建设期，不进行生产；第二个项目年度达生产能力的90％，年生产销售重型钎杆2700万元。
第三个项目年度达生产能力的100％，年生产销售重型钎杆3000万元，约占市场份额的12．5％；资产规模将达到1600万元左右。
（二）主要技术经济指标对比
对比项目
项目实施前
项目实施后
经济指标
年销售收入（万元）
0
3000
年交税总额（万元）
0
370
年净利润（万元）、
0
415
企业员工（人）
0
73
技术指标
生产能力
小批量
批量
产品质量
符合国家标准《凿岩用波形螺纹连接钎杆》（GB／T6482-94），在单轴抗压强度为lOOMpa左右时，其凿岩平均寿命为4200m左右
符合国家标准《凿岩州波形螺
纹连接钎杆》（GB／T6482-94），在单轴抗压强度为100Mpa左右时，其凿岩平均寿命高于4200m
（三）投入2000万元后的财务情况预测
1．销售收入预测
名称
2006年
2007年
2008年
2009年
2010年
合计
新型重型钎杆
2700万元
3000万元
3000万元
3000万元
11700万元
2．总成本预测
名称
2006年
2007年
2008年
2009年
2010年
合计
新型重型钎杆
1753万元
1910万元
1910万元
1910万元
7483万元
3．三项费用预测：
单位：
万元
项目
年份
管理费用
销售费用
财务费用
合计
2006
40
20
38
98
2007
55
30
65
150
2008
55
30
65
150
2009
55
20
65
140
2010
55
10
65
130
合计
260
110
298
668
4．科研、产品开发费预测：
80万元／年
5．税收预测：
单位：
万元
年份
增值税
城建税
教育费附加
所得税
价格调剂基金
合计
2006
2007
235
12
7
54
2．7
31O．7
2008
260
13
7
86
3
369
2009
260
13
7
88
3
371
2010
26O
13
7
90
3
373
合计
1015
51
28
318
11．7
1423．7
6、营业外收入预测：
2O万元
7、营业外支出预测：
70万元
8．利润预测
（1）五年实现销售收入117OO万元，销售成本7483万元。
（2）五年管理费用260万元，销售费用110万元，财务费用298万元，科研、产品开发费：
400万元。
（3）五年上缴各种税费1423．7万元。
（4）营业外收入：
20万元；营业外支出：
70万元
（5）五年实现净利润1675．3万元。
四、承担单位和协作单位的能力
（一）、负责人基本情况：
本项目负责人：
**，工程师，总经理，大学本科，原贵州工业大学金属材料热处理专业。
曾经担任贵州**集团实业有限公司副总工程师，技术研发中心总经理，**钢厂技术处副处长。
主开发生产出“桑塔纳轿车排气管”，获贵州省经委新产品开发三等奖；主持负责引进“钢管在线无损探伤新技术”，获贵州省冶金厅科学进步一等奖；负责组织“钢管的内折叠”项目攻关，降低了钢管废品率2％以上，获贵州省冶金厅科学进步一等奖；参与开发“H13模具钢”，获贵州省经委新产品开发三等奖；主持开发的“SF30高品质小钎杆”获行业评定第一名；主持开发的“铁路专用捣固镐”质量达到并超过国外同类产品寿命，铁路科学院认定该产品可替代进口产品。
组织并执笔发表的全面质量管理“Qc”成果获国家优秀奖一次，冶金部优秀奖二次，贵州省优秀奖一次，贵州省冶金厅优秀奖二次；独著论文《防止钢管内折叠的穿孔工艺》发表在《特钢技术》杂志（1991年1月刊）；独著论文（（40C：
r管正火工艺探索》发表在《特钢技术》杂志（2000年1月刊）；合著论文《小直径厚壁管壁厚变化规律》发表在《特钢技术》杂志（2000年2月刊）。
本项目技术负责人：
**，教授，大学本科，华中理工大学金属材料热处理专业。
硕士生导师、浙江大学兼职博士生导师，现任贵州大学材料与机械强度研究所所长，贵州省金属学会、机械工程学会会员、贵州省材料热处理学会副主任委员、常务理事兼秘书长、国务院特殊津贴获得者、贵州省省管专家。
现为**新材料科技有限公司董事，是本项目的技术负责人；技术专长为材料强度与断裂以及新材料、新工艺及其装备的研究与开发工作，曾主持完成取得了五项科研成果和奖励，其中两项达到国内领先水平、一项达到国内先进水平，申请国家发明专利四项，省科技厅攻关项目和市科技局重点开发项目《GDL-1型高强韧性微变形材料及热加工工艺中试》于2003年8月通过市科技局组织的鉴定。
鉴定结论认为该成果处于国内领先水平，达到国外同类材料的先进水平，取得了创新性成果
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