陕西兴盛新材料股份有限公司30000T精密钛合金生产线商业计划书.docx

陕西兴盛新材料股份有限公司30000T精密钛合金生产线商业计划书目录第一章总论5一、项目名称5二、项目拟建设单位概况5三、项目建设性质及选址5四、项目建设期限5五、项目建设内容及规模6六、投资规模及资金来源6七、经济效益和社会效益分析7第二章钛产业市场分析8一、国外钛产业发展 8二、国内钛市场分析10三、机遇与挑战13第三章建设背景和必要性14一、项目背景14二、项目优势16三、项目建设的重要意义 19四、发展前景20第四章 建设单位基本情况 21一、项目建设单位概况21二、企业研发机构情况22一期项目建设概况23第五章建设方案23一、建设目标23二、建设原则23三、工艺技术方案25四、设备方案33五、原料方案34第六章环境影响评价34一、环境保护的重要意义34二、编制依据35三、设计采用环境保护标准35四、项目所在地环境概况 35五、污染情况分析及控制措施方案35第七章节约能源39一、概述39二、主要耗能情况40三、主要节能措施41四、能源管理43第八章劳动卫生与生产安全43一、设计依据43二、劳动卫生45三、生产安全45四、消防和措施48第九章组织管理和劳动定员49一、项目建设的组织管理49二、工作制度50三、组织机构设置原则51四、企业组织机构设置 52五、企业人力资源配置52六、人员培训53第十章项目实施管理和进度安排56一、项目建设期管理56二、项目建设工期58第十一章投资估算及资金筹措59一、项目总投资估算59二、资金筹措61第十二章经济效益评价及结论61一、项目经济效益初步评价依据61二、生产成本及费用分析 62三、经济效益分析63四、财务结论65第十三章风险分析66一、技术风险66二、市场风险66三、规避风险措施67第一章总论一项目名称项目名称：3000OT精密钛合金生产线二、项目拟建设单位概况项目建设单位：陕西兴盛新材料股份有限公司法人代表：李敏项目负责人：李海涛企业类型：股份有限责任公司建设单位地址：区高新10路项目建设地址：三、项目建设性质及选址项目建设性质：新建项目建设选址：陕西省宝鸡市眉县霸王河工业园，全资子公司自有土地四、项目建设期限项目建设期限：5年五、项目建设内容及规模3000OT精密钛合金生产线计划利用子公司现有土地，新增15吨 VAR真空自耗电弧熔炼炉、EB电子束冷床炉、万吨电极制备机、大型 车床等配套设施设备，设计产能年产高品质钛铸锭30000吨，实现年 新增销售收入19. 8亿元，解决就业近150人。项目分三期建设完成，一期项目投建8000平方米重型钢结构厂 房，新增3组双炉室15T-VAR真空自耗电极电弧熔炼炉、万吨油压电 极制备机、大型车床等设备，形成年产IOOoO吨高品质钛合金铸锭生 产线。二期项目新增2台20T-EB大型电子束冷床炉及配套设施设备， 形成年产IOOOO吨高品质钛合金铸锭生产线。三期项目新增3组双炉室15T-VAR真空自耗电极电弧熔炼炉、万 吨油压电极制备机、大型车床、铳床、金属带锯床等配套设备，形成 年产10000吨高品质钛合金铸锭生产线。六、投资规模及资金来源项目总投资一期项目投资L 85亿元，其中固定资产投资7400万元，流动资 金10800万元，研发投入300万元。二期项目投资2. 08亿元，其中固定资产投资IOOOo万元，流动资金10800万元。三期项目投资1.5亿元，其中固定资产投资6000万元，流动资金投资9000万元。七、经济效益和社会效益分析(-)经济效益项目建成后实现年产值19. 8亿元，可实现利税合计3. 6亿元。(-)社会效益1、采用VAR熔炼法生产的钛铸锭具有晶粒组织细化、均匀，成 分偏析小，高、低密度夹杂少的优良性能，适用广泛，是舰船、海洋 工程、大型石化装备制造用钛加工材料的关键原材料。2、采用EB熔炼法生产的钛铸锭具有高、低密度夹杂少的优良性 能，可用于残钛回收，对降低成本，提升经济效益有显著的作用。3、高品质大吨位钛铸锭是解决大幅面钛中厚板、大口径钛焊管、 大吨位锻件的关键原材料，可以大大提升成材率，降低客户使用成本 和材料风险。4、目前市场上大吨位钛铸锭很少，国内在应用领域的研究也相 对滞后，三航、大型装备制造等领域很多还依赖于进口。该项目的投 建，无论从核心技术、技术性能、适应范围和经济方面，都具有很强 的竞争优势，技术质量指标达到国际标准，具备参与国际市场竞争的 能力。5、项目建成后将围绕舰船、大型石化装备制造用材料的生产形 成产业聚集和共同发展的新格局，为国内钛产业向钛深加工和产品领 域进展提供支撑，带动一批配套企业转型升级，提升钛产业在国内外的影响力，对建设“中国钛谷”具有极其深远的作用。第二章钛产业市场分析一、国外钛产业发展世界钛工业生产始于1948年，标志性事件是美国杜邦公司用镁 还原法制备出2吨海绵钛。而钛的应用始于上世纪50年代，是从美、 苏等国的航空航天业开始的。总体分析，世界钛应用的发展大致可分 三个阶段：第一阶段（上世纪5060年代）：钛首先应用于航空发动机，然 后用于机身、导弹、卫星等，以军工用途为主。第二阶段（上世纪7080年代）：钛开始应用于化工、石化、冶 金等民用工业和民航机，是民用化的开始。第三阶段（上世纪90年代至现在）：随着冷战的结束，钛在军事 的需求量逐步下降，开始大规模进入日常消费品、体育、休闲、建筑、 汽车等民用行业，广泛渗透于各类民用行业。从用量占比上看，目前钛在国际上的应用仍以军事工业为主，加 上欧美的军事及防务系统应用，这两大块要消耗世界钛材总产量的 50%以上。其它各类应用如电力、化工、深海石油、油气开采、海水 淡化、医疗及体育器材等总和所占比例不到一半。正因如此，钛被 认为是一个国家军事工业发展程度的标志性金属。不仅如此，一个国 家钛和钛合金应用量的多少，其钛钢比的高低也反映出该国工业技术水平的高低和军事实力强弱，钛从而跻身为一个国家的战略性资源之衡量一个国家钛工业规模有两个重要指标：海绵钛产量和钛材产 量，其中海绵钛产量反映原料生产能力，钛材产量反映的是深加工能 力。目前，世界海绵钛生产能力为25万吨，钛铸锭产能为36万吨。全球2008年以来海绵钛和钛加工材总产量见图。25OOOOJ200000IlJJ=-一"T( IzOfrtffol2008200920102011201220132O14>2015201620172018，海绵钛 67607 71052 73217 90042 101060 123852 164833 172900 233785 259104 25S552 轨材 62S58 SK12b t9H8 74180 81803 95096 114467 117KX1 9 j,.,t. 111 2 IS(>20全球2008年以来海绵钛和钛加工材产量及趋势(吨)目前，世界钛技术的发展趋势为：钛的制备、加工技术，包括海 绵钛生产、钛合金材料设计及加工过程等的低成本化；大型优质钛合 金铸锭与坯料制备技术，包括新型电子束和等离子冷床炉熔炼技术; 高效、短流程钛合金加工技术，包括单次冷床炉熔炼直接轧制技术, 钛带连续加工技术生产等;近净成型技术,包括激光成形、精密铸造、 精密锻造、超塑成型/扩散连接、喷射成形等；钛的推广应用技术, 包括生物医用钛、汽车用钛、建筑用钛等。军工船舶、舰艇将成为钛合金的主要应用领域，在船舶、舰艇结构设计中，为延长军工船舶寿命、提高结构效益和安全性，大量采用 钛合金承力结构件和连接件，钛合金材料在规格上向两极发展，即更 大、更薄、更宽、更厚，所需的原料钛铸锭也在向大型化方向发展。钛主要用于军事工业，其钛工业发展主要依靠其发达的军事工业, 军事工业消费量有时达到80%以上。为了改变这一局面，美国企业 近年来的发展重点开始转向民用，尤其是具有高技术含量的新型钛合 金新民用领域的开发。近几年来，美国的非航空用钛产业，尤其在钛 领域的新应用方面发展迅速，目前已经超过30%。俄罗斯目前具有世界上最大的海绵钛工厂(AVlSMA)和最大的钛 加工材生产厂(VSMPO)o 2005年联合组成了 VSMP0-AVISMA集团， 成为世界上最大的钛冶金、加工联合企业，拥有生产钛材的所有设备。 近年来新型钛合金已应用于大型结构件、叶轮及复杂加工件产品的生 产。钛合金牌号比较齐全，可以满足不同的使用要求。二、国内钛市场分析我国从1954年开始进行海绵钛的制备工艺研究，1956年开始进 行钛加工技术研究。经过近60年的发展，取得了巨大的成就，体现 在：我国已经建立了钛的“开采一冶炼一加工一应用一科研”这一完 整的钛产业链；研制了 70多个牌号的钛合金，形成了高温、高强、 耐蚀、船用、医用等系列，获得了工业化的生产及应用；建立了比较 完整的钛工业标准体系，目前制定钛相关的国家标准、国家军用标准 达54个。2018年，中国海绵钛的产量达到68200吨，首次跃居世界 第一。2019年，中国钛加工材的产量达到创记录的7. 9万吨，稳居 世界首位。中国已成为名符其实的世界钛工业的大国之一。自2002年以来，中国钛加工材的需求量从2007年的16237吨增 长到2019年的54526吨,增长了 6. 1倍,年平均复合增长率为24. 4%。 供给量则从5480吨增长到50962吨，增长了 8. 3倍,年均复合增长在钛加工材的消费领域方面，显示2009年2018年的分布，显示2018年中国钛加工材在不同领域的消费比例。由图可知，钛材在中国的主要应用领域仍以化工为主，超过一半。其次为航空、航天、电力和冶金等行业。30001500(rIoOOc500C0 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 201825OO2OOOC帕江疗力空金可空T 的i(电K冶体帜小 Oaoaaaaaa近10年来中国钛材在主要各个领域的应用量（吨）从图可以看出，近10年来，随着中国国民经济的快速发展，中 国钛加工材在各个主要应用领域的用钛量呈明显的增长态势，尤其是 2006年以后，中国钛加工材在化工、海洋工程和船舶工业、航空航 天以及电力等行业的需求量增长迅速。及亡，7% 体n体阳，5%国内钛材应用分布恬况2019年中国钛加工材在不同领域的消费量占比（%）三、机遇与挑战2008年以来，中国一直保持着较高的钛加工材进口量（三3000 吨）。随着中国国民经济的快速发展，也拉动了中国钛需求量的不断 增长，中国目前已是世界海绵钛的主要出口国和钛加工材的主要进口 国。我国出口钛主要是海绵钛原料、废料、型材，而进口则包括钛管、 钛丝和薄钛板等，表明中国很多品质较高的材料，特别是大型船舶材 料，仍然依赖于进口。国内生产钛铸锭企业主要集中在陕西宝鸡、西安、四川攀枝花、 云南昆明、楚雄、辽宁、江苏等地，生产企业60多家。2019年国内 钛铸锭产量5.8万吨，国内市场需求量为7. 2万吨。国内所需的高品 质钛及钛合金加工材产品还需要大量进口。国内钛铸锭生产企业还在 沿袭旧的小吨位真空自耗电弧熔炼生产模式，生产效率低下，能源消 耗大，成品率不到94虬国内生产厂家都在积极寻找解决办法，以实 现大规格、高品质、高成品率钛合金铸锭生产，但还没有开发出稳定 的成熟技术工艺。随着我国“世界制造工厂”地位的确定，国内装备制造获得空前 发展，由于制造装备能力的提高及更新，使得大型石化、制盐、制碱、 电力等机电成套设备的制造成为现实，各类大规格高品质钛材料，特 别是大型钛卷带的应用日益广泛普及，与此同时也对钛铸锭规格和品 质提出了更高的要求。第三章建设背景和必要性一、项目背景经济学家预言20世纪体现一国综合实力的标志是钢铁和汽车, 21世纪体现一国综合实力的标志是钛的生产水平和消耗量二钛及钛 合金材料的研发及应用水平，已成为支撑国家战略发展的重要力量。从全球钛产业发展趋势看，钛及钛合金已成为大型化工装备、海 工装备、舰船舰艇制造以及航空、航天飞行器的关键结构材料，并在 舰船、石油、化工、能源、生物医学等领域获得了越来越广泛的应用， 开发低成本和高性能船舶工业新型钛合金并努力使其进入具有巨大 市场潜力的军民两用工业领域是世界各国奋斗的方向。经过40多年 的发展我国已经形成了比较完整的钛产业研发生产体系，产能规模仅 次于美国、俄罗斯和日本，居世界第四位。未来10年，伴随国家航 天大飞机项目的推进、核电中长期规划的实施、中国新一轮武器装备 的升级以及国际钛价回升，我国钛行业将逐步走出低谷，迎来持续十 年的结构性成长。未来中国钛工业发展将受益于以下几个行业：1、受益于中国大飞机项目以及民航业的高速发展中国C919、ARJ21等项目的陆续实施，未来十年预计累计产量将 达到2300架以上,按照平均每架用钛原料40吨计算,共计9. 2万吨。2、受益于中国向蓝色海洋迈进未来10年中国将逐步向蓝色海洋迈进，海洋石油钻采、船舶建 造、海水淡化、岛礁建设都离不开耐腐蚀性能卓越的钛材，预计今后 应用在海洋工程领域的钛材料每年将达到数万吨。3、受益于中国核电产业大发展未来10年中国将大力发展核电产业，今后核电站每年将需要钛 2000吨左右。4、受益于中国军工装备升级中国军事科技不断进步。空军方面，运20、歼10、歼11、歼15、 歼20、歼31等军用机型的更新换代。海军方面，舰艇为增加速度所 必须的装备轻量化，耐腐蚀设备等。陆军方面，武器装备轻量化、高 端材料国产化是目前各兵工研究所的共同课题。由此可见，各方面的 用钛量都在不断增加，钛材市场一触即发。5、受益于国际航空业回暖及国际军事采购扩张民用航空业占全球钛材需求量40%-50%,仅波音787飞机项目 一项未来20年新增国际钛材需求6. 6万吨,美国军用钛材数量由2000 吨/年增至5000吨/年对钛材料的需求也将快速增长。6、受益于石油化工等传统行业的持续发展石油、化工、氯碱、制盐等是传统用钛量较大的工业领域，在全 球对能源和化工产品需求量和依赖程度无法减少的时代，随着钛材价 格的降低，这些传统领域的钛材料应用量还将持续增加。7、受益于民生领域的不断应用钛材料以其良好的生物亲和性和优良的金属性能被广泛应用于 医疗、体育等领域。现今95%的医用植入类材料都选择了钛材，随着 加工技术的提高，钛材价格的降低，钛材料还将在更广泛的建筑、装 饰、餐饮、休闲等高档民生领域发挥越来越积极的作用。8、受益于新技术的突破和应用由于钛材料的强度高、加工性能差，制约了它的应用和发展，近 年来3D打印技术的突破和快速应用，给钛应用带来新的契机，3D打 印技术也被最先应用于钛材料的加工。随着技术的不断成熟对钛产业 也将发生革命性的推动作用，将使制造和加工更加简单容易，钛的应 用领域也将随之而不断扩大。9、受益于宝鸡有色金属产业集群的高速发展钛及钛合金产业是宝鸡着力打造的产业集群。经过近60年的发 展，已逐渐形成了熔炼、锻造、轧制、深加工的基础性产业链，以西 部钛业、宝钛为龙头的数百家涉钛企业，占据国内75%的市场份额, 代表了我国钛材料研发和生产的先进水平。二、项目优势1、产品优势本项目产品大规格、高品质钛铸锭与同类型产品比较具有内部晶 粒组织均匀一致，综合性能大幅度提高，成品率大幅提升等优势。另 外，在生产上具有生产效率高，产品成品率高等生产优势。经过我们 对十多家国内板带材生产企业的装备和工艺技术分析，采用本项目 15吨钛铸锭，直径为国内现有钛铸锭最大，达到1.2米。可以用于 生产2米宽幅钛卷板，与现在使用的标板（宽1米，长2米平板）， 以及现有宽度1.25米钛卷板对比，节约生产制造成本12%以上，钛 材料成材率提升7. 5%以上。2、装备优势在30000T精密钛合金生产线项目中集合了当今国际最先进的钛 及钛合金的生产装备包括：(1)采用目前国内最先进的15吨真空自耗电极电弧熔炼炉，可 以生产1. 2米直径钛及钛合金铸锭，满足8-15吨航空、航天级高品 质钛及钛合金生产的需要。(2)采用国内最先进的海绵钛混布料系统、万吨油压电极制备 机、生埸清洗机、铸锭清洗机等，生产线配套齐全，可以满足军工和 民用两方面的钛及钛合金铸锭产品生产需要。(3)采用国内首创海绵钛电极一次压制成形技术，避免了因多 块电极焊接工序造成的高、低密度夹杂，以更纯净的原料用于熔炼工 序，确保铸锭品质。(4)采用国际最先进的大功率电子束(EB)冷床炉，可以生产 1020吨钛锭，易于轧制，成本较低，而且EB炉非常适用于残钛回 收，可以在熔炼过程中有效去除残钛中的高、低密度夹杂，对钛的提 纯有更好的效果。3、技术优势本项目采用国内最先进的15吨真空自耗电极电弧熔炼炉，该设 备具有换向搅拌磁场稳定技术、电子称重熔速控制技术、电极间隙控 制技术等新技术，实现了熔炼过程自动化，提高冶金质量，可以实现 生产钛及钛合金高精度铸锭的目的。本项目采用国际最先进的20吨大功率电子束冷床炉，该设备适 用于残钛回收,适用于超大吨位钛锭铸造，一次成形,减少锻造工序， 降低成本，易于轧制。采用自主研发的钛电极快速压制、免焊接一次成形技术，提高生 产效率，降低高低密度夹杂的风险，大大提升了钛及钛合金铸锭的高 品质。4、集群优势建立30000T精密钛合金生产线形成以钛铸锭产品和技术为核心 的产业集群有利于地区产业和经济增长。使集群内产业链更加丰富, 企业分工更为细化，提高企业的专业化程度。同时由于集群内的生产 集中和相互关联，熔炼、锻造环节密切配合，不出市区即可进入下一 生产环节，这些分工和规模效应会促进效率提高和产出增加。能够很 好的发挥其他组织和基础设施的规模效应。所以，集群既可以细化分 工又可以创造规模效应，当然有利于经济增长。5、龙头优势30000T精密钛合金生产线设计产能为30000吨高品质铸锭，为 下游宽幅带卷、大幅面中厚板的发展奠定了基础，与宝钛等龙头企业 形成优势互补的关系。并且公司将充分发挥“钢钛联合”的创新经营 理念,将已形成规模的锻轧产业链做大做强，充分调动国内优势资源, 增强市场竞争力。三、项目建设的重要意义我国生产钛铸锭虽然已有50多年的生产历史，但一些关键的材 料技术特别是大规格高品质钛铸锭上无论从技术性能和生产规模来 说很难和国际竞争对手直接抗衡，所以目前在高品质钛加工材需求方 面受制于人的局面依然没有改变。随着我国大飞机项目的开展，国内 对所需的大规格高品质钛及钛合金铸锭的需求快速增长，国内大规格 高品质钛及钛合金铸锭已经成为阻挠我国钛加工材发展的主要瓶颈 问题，阻碍了我们的产品挤进国际市场，参与国际竞争。因此扩大生 产规模，提高有自主知识产权的产品的国际市场占有率迫在眉睫。本项目产品无论在核心技术、技术性能、适应范围和经济方面， 都具有很强的竞争优势，技术质量指标达到国际标准，具备参与国际 市场竞争的能力。(1)将带动中国钛工业向深加工领域发展中国钛产业起步晚，生产加工技术与发达国家相比仍有较大差距, 在涉及大飞机制造、核电应用、化工装备、电子与汽车工业等方面钛 材的应用还处于低端，制造技术水平还相对落后。通过项目的研制可 以带动和解决宝鸡钛材料进军高端市场的难题。同时项目建成后将围 绕项目产品形成产业聚集和共同发展的新格局，带动中国钛工业向航 空、航天、船舶、舰艇等军工领域进展。(2)将带动新材料制造业发展项目技术将国内外最先进钛金属大型化熔炼技术与最先进的设 备相结合，具有加工效率高，加工成品率高等特点。同时在设备和操 作上具有工艺简单，自动化程度高的优势。此项技术的研制将极大提 升大规格高品质钛铸锭生产工艺应用水平，降低使用价格，扩大钛合 金在船舶、化工和海洋工程等在各领域的应用，推动我国钛加工技术 的进展。(3)将成为“中国钛谷”品牌的重要载体实施3000OT精密钛合金生产线项目建设，突出科技创新，配套 完善产业链，提升产业集群整体竞争力，使产业集群向创新集群转变, 着力打造“中国钛谷”品牌影响力。本项目拟通过大规格高品质钛铸锭生产技术的突破，解决国内钛 产业只处于粗加工原材料产业生产阶段，解决产业链缺失和产业链延 伸发展的问题，提升钛金属生产技术和新产品研发能力，壮大产业集 群，实现产业升级，使中国钛工业跨入国际先进行列。四、发展前景钛金属由于其具有比强度高、耐蚀性强、生物相容性好、无磁性 等优点，在航空航天、舰船制造、化学工业、交通车辆、建筑装饰、 海洋建筑、体育用品、生物医疗、生活用品等方面得到了广泛的应用， 被称为“太空金属”、“海洋金属”、“智能金属”。钛产业是以科技含 量大、技术水平高、环境友好为特征，处于金属材料产业链的高端, 已经成为一个国家新材料研究开发应用水平和综合国力的重要体现。“十三五”正值我国经济增长方式转变的关键时期，宝鸡钛产业 集群应以创新思路打造特色产业。目前，钛及钛合金广泛应用的主要 障碍是其高成本，采用高品质钛及钛合金铸锭可以有效的提升产品质 量，降低成本。本项目充分利用大规格、高品质钛及钛合金铸锭在航 空航天、舰船工业、海洋工程和传统石化工业以及新兴民生领域的需 求，充分利用区域优势资源，引进外界力量丰富钛产业链发展的内涵 和外延，达到资源优化配置、优势互补，最终形成以服务高端产业和 适应民生发展所需大规格、高性能钛及钛合金铸锭为主的特色生产基 地。建设30000T精密钛合金生产线将抓住钛材料在军民融合为契机 的国际国内巨大的市场机遇，统筹规划、整合资源、创新体制、扩大 开放，实施“大产业、高规格、新技术”发展战略，以航空、航天、 船舶、海洋、化工、医疗、环保等高端产业应用为主要载体，采购国 内外最先进的生产设备，加强基础设施和自主创新能力建设，吸引国 内顶尖研发队伍，以发展材料深加工和高端产品为主线，建设具有较 强科技含量，综合实力功能齐全的新型钛产业高技术集聚区。第四章建设单位基本情况一、项目建设单位概况陕西兴盛新材料股份有限公司成立于2005年，位于宝鸡高新开 发区一一中国钛谷。占地1万余平方米，拥有员工130余人，年产各 类钛及钛合金材料3000余吨。是钛及钛合金产品的开发者、研究者、制造者、宣传者、销售者、服务者。公司以诚信立业，以科技建厂, 获得政府、同行、客户的广泛认可。成立至今，一直致力于钛基新材 料的研发、生产、销售、宣传与服务，逐步形成了以锭、板、棒、丝、 管等材料为基础，以标准件、管件、靶材、环材、法兰等产品为扩展 的综合产品体系，可满足化工、石油、舰船、航空、航天、海洋、电 力等多领域多用途的各种需求。全资子公司宝鸡钛错金属科技有限公司，成立于2013年，位于 宝鸡眉县霸王河工业园一一 “钛谷东区”。占地4万余平方米，拥有 员工60余人，年产各类钛及钛合金材料3000余吨，建设有钛板带材 全工艺精整加工生产线、高强耐蚀钛焊管生产线，在钛板带材的绿色 表面处理工艺、大口径钛焊管连续加工生产方面具有独特的技术优势, 位于行业前列。二、企业研发机构情况1、合作机构为了项目的顺利实施，陕西兴盛新材料股份有限公司与宝钛装备 研制所、沈阳真空研制所、北京有色金属研究院等科研机构建立合作 关系，并与华中科技大学、西北工业大学等高等院校建立合作关系， 形成以兴盛为中心的产学研合作模式。2、公司研发部门公司2017年成立研发部，后改制为质量科技部，目前公司共有 专兼职研究人员12人，拥有丰富的研发经验和创新能力，每年取得 各类专利5-10项。公司还将继续加大研发投入吸纳更多高层次的研发人才，充实研发队伍，为公司发展储备技术力量。一期项目建设概况第五章建设方案一、建设目标30000T精密钛合金生产线建设项目将抓住钛合金新材料的研制 与应用，统筹规划、整合资源、创新体制、扩大开放，实施“大产业、 高规格、新技术”发展战略，以航空、航天、船舶、石油、化工、医 疗、环保材料产品为主要载体，采购国内外最先进的生产设备，加强 基础设施和自主创新能力建设，吸引国内顶尖研发队伍，以发展材料 精加工和高端产品为主线，建设以高端钛及钛合金铸锭产品为特色的, 具有较强科技含量，综合实力功能齐全的新型钛产业高技术生产企业。二、建设原则1、三规合一原则3000OT精密钛合金生产线拟建于宝鸡眉县霸王河工业园，是“中 国钛谷”建设的重要组成部分，其对周边区域内的发展带动作用意义 重大。因此，分析研究产业的发展战略和城镇化发展趋势，必须从其 可能影响的区域范围去思考，也就是要“跳出园区看园区:另外， 任何小区域的发展总是受到更大区域经济、社会发展趋势的影响。因 此，从这一概念出发，15T精密钛合金生产线的发展战略应置身于有 色金属工业十三五规划为指导，在国内国际的宏观经济背景下去考量, 才能更好地把握其发展脉络。2、可持续发展原则立足于30000T精密钛合金生产线的可持续发展，在合理利用土 地的同时，充分考虑保护环境、节省能源、生态平衡等方面因素。在 保证社会、经济发展的同时，以提高生活环境质量水平为目标，控制 开发范围和开发强度，完善公共服务设施和公用设施配套。3、弹性发展原则在不可再生的土地资源条件下，发展对土地的需求在一定时期内 日益增长产生人地间矛盾，同时3000OT精密钛合金生产线建设内容 也不断提出新的要求，不可预见的因素很多，规划必须留有一定的弹 性和灵活性，以适应产业不同企业发展的需求，规划应结合实际建设 发展情况，适当留有发展备用地，这也是本次规划坚持的一个重要方 面。4、可操作性原则30000T精密钛合金生产线的设计建设一方面应当成为下一层次 设计的依据，另一方面应当与政府对项目建设和开发的控制和管理的 方式相结合，应充分研究土地使用的可变性，规划的内容要充分体现 实施的可能性和可行性，易于操作管理。结合“中国钛谷”发展的可 操作层面提供管理和实施的指导依据。5、技术先进性原则30000T精密钛合金生产线要融合当今钛产业最新发展，将最新 技术成果应用于项目建设，以保证项目建成后的较长的一段时间内技 术领先与国内其它地区，生产的产品能够满足航空、航天、大型化工 装备、海洋工程、舰船舰艇制造等军工领域先进、可靠性的要求。6、装备配套性原则30000T精密钛合金生产线利用优势产业资源，有效的配合实现 区域内配套，在源头和中间过程等多方面控制生产和工艺过程，满足 军工和民用对高品质钛铸锭的需要。7、可升级原则综合国内外钛产业发展经验，30000T精密钛合金生产线建设应 考虑到未来发展中的可拓展与可升级性，设计中要为今后设备升级、 改造与替代储备和预留一定的发展空间。8、安全环保原则要按照设计规范要求，确保环保、消防、安全卫生设施，要贯彻 “三同时”原则，保证生产安全，对周边环境无污染、无破坏。三、工艺技术方案(-)总体工艺方案压制电极碎炉内焊接海绵钛 中间合金海绵钛I中合金残废料回收综合利用（二）主要工艺参数A、熔炼电流熔炼电流是真空熔炼所有参数中对熔炼过程和产品质量的影响 最大的一个参数。为避免影响铸锭质量，必须选择合理的熔炼电流。 首先起弧后需迅速建立熔池，在金属熔池形成以后，提高熔化速率, 即将电流提到正常熔炼电流的10%120%,并保持一定时间后，再降 到正常熔化电流熔炼。正常熔化电流以熔池到边的最小电流为准。其 次熔炼过程中电流不能过大，因为电流越大熔池越深，过深的熔池不 利于非金属夹杂物的升浮去除。针对不同的金属及不同锭型在电流密 度范围内选择合适的电流值。熔炼电流也可按经验公式选择，钛及其 合金可在1=（1833DK）范围内选择（DK为用埸直径）。B、熔炼电压熔炼电压是真空自耗电弧熔炼中另一个主要参数，通过调节电压 来控制弧长。电弧也不能过长，否则电弧热量不集中，熔池热损失大 且易产生边弧而损坏结晶器。在生产中采取的是短弧操作，即通过手 动旋钮将电压控制在一定范围内。目前我们经过论证，已经得出了合 理熔炼电压值。真空下，电弧长度与电弧电压之间的关系如图所示。253。电弧长度，mm 200280C、-比一般情况下，生埸比取(0.650.85)之间，在实际生产中，总的 趋势是尽可能采用粗的电极为好，最小电极直径不小于铸锭直径的 l3o熔炼钛及其合金时，最佳间隙尺寸为6090mm。D、稳弧电流稳弧电流的作用是稳定电弧，细化均匀成分。熔炼时要选择合适 的稳弧电流，经过长期试验，本项目工艺设置为一次熔炼稳弧电流选 择为8A,二次熔炼稳弧电流选择为12A。E、其它影响参数熔炼过程中，冷却水量和冷却水温控制在一定的范围内。通过多 次试验,得出在炉内充氤情况下,铸锭在炉内冷却到400以下出炉, 即可避免表面氧化。（）关键技术 采用自主研发免焊接电极压制的生产技术传统工艺中，用于真空熔炼的电极采用单块压制一组焊的工序， 焊接过程会造成电极的高、低密度夹杂，而且单块（60500kg）压制 时间较长，生产效率很低。自主研发的免焊接电极压制技术，采用新 型压制方式和模具，电极一次成形，最大单块电极重量大于7000kg, 不需要焊接，可直接装炉熔炼。电极的压制成形工艺是严重制约熔炼质量和熔炼速度的关键工 序，电极压制的密实度越高，则熔炼速度越快，同时熔炼质量也越高。 以万吨级压机配合公司自主研发的创新压制工艺，可以使电极密实度 达到3. 3以上，一次压制，电极就已经接近于往常一次锭的熔炼效果， 在进行二次熔炼后，表面晶粒组织已达到锻造后的细晶结构，成分均 匀，可以为后续的锻轧工序提供非常高的成品率和成品质量保证。 采用新型混布料技术公司自主研发的混布料技术，已取得相关专利（专利号：）具有 自动混料、混料均匀、自动称重等优势，大大提升了生产效率，节约 了相当的人力资源成本。 不同吨位铸锭任意成型15T-VAR真空熔炼炉可根据电极的规格进行不同吨位铸锭的熔炼, 我们经过实验，采用一套模具，根据所需锭形压制不同长度的电极， 采用同样的用烟，即可获得不同吨位的锭形，这样的优越性在于不需 要重复制造模具，不需要改变熔炼用烟，不需要改变熔炼关键参数，可以大大节约成本，提升效率。VAR熔炼炉的炉内空间决定了设备的最大单锭产能，大吨位熔炼 炉可以选择不同的小吨位用烟进行熔炼，炉内与片埸间的空间增大, 冷却水流量增加，可以更有效的提升熔炼效率，而小吨位熔炼炉就无 法熔炼大吨位铸锭，炉内与小烟间的空隙太小，冷却水无法有效降温, 熔炼速度和质量无法保证。 采用换向搅拌磁场稳定技术电弧是一种由流动的电子和离子化的粒子组成的电现象，必然受 到磁场影响而发生偏转。传统工艺是在用烟外壁缠绕稳弧线圈，通过 加载电流的方式在用烟内形成磁场，以此来形成用烟内熔液的搅拌。 我们采用双层分段式稳弧线圈，单次加载单向电流，在熔炼过程中每 隔一段时间就进行电流换向，使用竭内形成的磁场也会随电流的换向 而换向，以此来控制搅拌方向的改变，并增加上下搅动的磁场，这样 会使合金成分更加均匀。同时采用分段式控制，在底部已形成固态熔 池时，即停止加载电流，可以有效的节约能源。合理布置的稳弧线圈 及参数还能够使电弧围绕电极平稳缓慢地移动，防止集中在生埸壁上 击穿用烟，使成品铸锭表面均匀。 采用电极间隙控制技术电极间隙（即两极间的距离）的精确控制是提高VAR熔炼铸锭质 量的重要技术保证。由于熔炼过程的复杂性，这一简化有时不能得到 符合质量要求的铸锭。为解决这一问题，项目开发新一代VAR熔炼 控制系统。该系统基于对熔炼、凝固过程动力学和不同控制参数对铸 锭质量影响的更加深入理解，能够快速准确地测定熔炼状态和自动进 行适当地反应。熔速通过电极称重装置计算出来，电极下降基本速度 以实际熔速确定，再由电信号进行修正。这种方法代表着VAR熔炼 控制技术的进步，因为它采用了基本速度控制方法和多点、独立数据 流控制单个熔炼参数。此技术充分利用现有的工艺知识、控制方法、 感应器技术、建模技术和计算能力的最新进展，制作了控制器。控制 器的输入是熔炼速度，输出是电极下降速度。炉子的输出信号，如熔 炼电流、电弧电压、电极重量、电极位置等参数，用于对实际熔炼速 度进行修正。 采用熔炼速度控制技术稳定的熔炼速度，可以保证固/液凝固界面温度梯度稳定，使凝 固过程连续平稳地进行，从而保证铸锭冶金质量，避免产生偏析缺陷。 采用此项技术的VAR炉考虑了电极热边界层、电极间隙、电极行程位 置和电极重量等参数，电极间隙和熔炼速度设定值作为操作输人参数, 熔炼电流和电极驱动信号作为输出参数。装备有称重系统，可以在线 监测和记录自耗电极的重量，计算熔炼速度。 采用同轴供电控制技术流过片堪的电流不对称，供电线路及附近设备磁场的影响都会引 起熔池的瞬时转动，进一步影响铸锭的结晶凝固并降低冶金质量，特 别是对大型铸锭尤为明显。同轴供电系统就是基于消除杂散磁场对熔 化过程的影响，通过控制导体周围的磁场提供绝对对称的电流分布及 电流流动、保持整流器和炉子之间的电缆与母排形成的回路引线平行、 尽可能减少外部磁场作用范围、缩小感应回路、尽量避免生烟顶部附 近电缆的过度下垂等措施，达到消除杂散磁场的目的。 采用自动对中控制技术在电极焊接和熔炼过程中，电极与生烟不对中一方面影响液态熔 池中的热量分布，从而引起铸锭的凝固偏析和铸锭的表面质量，另一 方面会因为电极离生烟太近发生击穿荆埸和爆炸的危险。项目技术采 用自动对中系统，可以灵活地调节电极在用烟中的位置，保证电极与 用埸同轴，避免以上问题的发生。 采用水冷增效技术本项目采用公司自主研发的水冷增效技术，通过内螺旋式水冷电 缆接头、双气阀式下炉室等装置有效提升了水冷效果。利用水冷原理 进行的降温措施，水的流速及流量直接关系到水冷效果的好坏，利用 内螺旋式结构提升水的流速，增大流量，并使用双气阀降低下炉室内 气压都是提升水冷效果的新型技术。 采用废气净化技术本项目采用公司自主研发的可净化腐蚀性气体的真空气阀、可吸 附腐蚀性元素的液体滤清筒等装置，可以有效对废气排放、油路循环 进行净化处理，大大提升了设备使用寿命，降低了维修保养成本，并 且可以实现有效的废气净化排放，降低了环境污染。(四)技术优势目前，生产钛及钛合金铸锭的基本方法仍为真空自耗电弧(VAR) 熔炼。真空自耗电弧熔炼技术广泛用于优质高温合金和大型化工装备、 海工装备、舰船舰艇制造专用钛合金铸锭的生产，是一种成熟的工业 熔炼方法。其特点是熔炼速度快，可生产大型铸锭，生产的铸锭基本 上可满足一般工业的要求。为了实现熔炼过程自动化，提高冶金质量, 尽管本项目VAR法的基本设计没有太大的改变，但在控制系统和熔炼 工艺调整方面仍在不断改进，并取得了很大进步，实现了产品质量的 创新。采用本项目技术创新点体现为： 化学成分均匀，各合金元素含量不仅达到标准要求，而且要 稳定地控制在一个最佳的含量水平；化学成分均匀，各合金元素含量不仅达到标准要求