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1、企业技术创新专项项目申请报告（产业集群技术提升专项项目） 项目名称: 高品质等温淬火球墨铸铁曲轴的产业化开发 申报单位: 三河市金立机械有限公司 地 址:三河市高新技术产业开发区 联 系 人: 电 话: 传 真: 主管部门:三河市经济贸易委员会申报日期:二九年四月三河市金立机械有限公司技术创新专项项目申 请 报 告 一、项目背景及实施的必要性1、项目所属行业或区域在我省经济发展中的地位、发展现状福建省装备制造业近年来发展迅猛，已成为福建省工业经济的支柱产业。2007年全省装备制造业规模以上企业2154家，共完成工业总产值2067.11亿元，同比增长30.8，占规模以上工业总产值的16.52，初
2、步形成了具有一定技术基础和规模的装备制造业体系，以及汽车、船舶、工程机械、电气机械、环保设备等一批具有较强竞争力的优势产业。福建省目前已拥有400多家整车及汽车零配件生产企业，2006年汽车工业产值超过300亿元，形成了闽中、闽南、闽西北三大汽车产业群。三明市立足建设海峡西岸“经济发展腹地、重要工业基地”的发展定位，大力推动三明在海峡西岸经济区建设中迅速崛起。将装备制造业尤其是汽车及零部件产业作为重要发展方向，2007年三明市装备制造业共有规模以上企业97家，实现工业总产值54.35亿元，比上年增长49.79%，目前已经形成了汽车及零部件，工程机械及零部件，机床，橡胶机械、冶金机械、化工机械、
3、矿山机械、木工机械等专用设备生产产业集群，以及铸锻件等工艺配套产业，推动三明市装备制造业产业技术水平提升和产业结构的优化升级。目前，三明市装备制造业已形成较大的产业规模，具有良好的物质技术基础和广阔的国际、国内市场。等温淬火球墨铸铁（ADI）不仅具有优良的综合力学性能以及优异的耐磨性，而且加工制造成本低、耗能少，可替代多种碳钢和低合金钢铸件、锻钢件、表面淬火和氮化处理的钢件、普通球铁铸件以及焊接件和组装件等，在载重汽车、小轿车、柴油机、建筑机械、铁路（机车）、农业机械、闸门工程等领域得到越来越多的应用。例如用来制造曲轴、齿轮、齿轮架、钢板弹簧支架、支撑座、衬套、发动机固定支架、连杆、缸体、风镐
4、机头、万向连轴节、闸瓦、火车斜楔、销套、磨耗板、汽车轮毂等要求高强度、耐冲击、耐磨和有疲劳性能要求的零件。随着我省装备制造业水平的不断提升和规模的不断扩大，对高品质ADI铸件的需求将不断增加，提升我省ADI产业化生产水平已成为迫切需要解决的问题。2、国内外相关技术、产品或行业发展现状和趋势等温淬火球墨铸铁（ADI）是近三十多年来发展起来的新一代球铁材料，被誉为材料领域的高科技。自二十世纪七十年代初在美国、中国、芬兰等国分别独立、成功地生产出ADI零件以来，在世界各国，特别是在发达国家获得了迅速发展。目前世界各国生产的ADI零件重量从200克到几吨重，品种已有数千种。美国在20042008年间，
5、ADI的增长速度达18。美国2005年ADI达到其球铁产量的4（不包括铸管），2008年达到球铁产量的8。据美国AP公司John Keough预计，到2010年，美国ADI产量将接近30万吨，世界ADI产量将达到50万吨。ADI高强度、高韧性，高疲劳强度及优越的耐磨性为工程设计师提供了更具潜力的铸件材料，如德国ZF公司供应客户新设计的卡车后轴悬架系统中的ADI四点连杆。这种新设计的卡车后轴悬架系统较之原先系统，结构更紧凑、重量更轻、体积更小。在新四点连杆后轴悬架系统中，关键零件是ADI四点连杆结构，与原先锻钢件四点连杆比，由德国和英国几家公司试制的ADI四点连杆重量减轻33。采用ADI四点连杆
6、的卡车后轴悬架系统，不仅减少加工费用，也减少运输费用和客户使用时的安装主费用，现在在欧洲，每年生产数万件ADI四点连杆。另一个应用实例是赢得美国最高铸件奖的建筑和园林用装载机ADI驱动轮铸件，与钢结构件比，ADI驱动轮铸件优越性有：原设计为84件钢零件装配而成，新设计为ADI一个整体铸件。湿型铸造，重量减轻15，成本降低55，用户每年可节约成本19万美元。较之原钢结构件省去30分钟装配时间，且因耐磨性提高而更耐用，外型也更美观。由于ADI具有优良的综合力学性能、优异的耐磨性、低加工成本以及低能耗等优点，因此，近年来ADI在国外得到了快速发展。我国在ADI研究方面起始于上世纪80年代，基本与美国
7、、欧洲等发达国家同步。国内几十家高等院校、科研院所与许多企业合作开展了ADI基础应用研究。目前我国开发的ADI产品多为对材质性能、铸件尺寸精度要求不高的耐磨件（如磨球、衬板等），关键的安全件与发达国家相比差距很大，大型ADI产品更是空白。高品质的ADI产品产量少，需求量大，不能满足装备制造业发展的需要。因此，我国ADI的产业化尚处于起步阶段，产业化水平明显落后于发达国家。在福建省内，ADI的产业化生产目前仍是一片空白。3、项目研发对区域技术提升的作用及其能够产生的经济、社会、生态效益三河市金立机械有限公司具有近40年的专业生产曲轴的历史。作为福建省唯一生产发动机曲轴、连杆和凸轮轴的专业厂家，公
8、司自2002年以来就不断致力于开发污染小，能耗低的高品质ADI曲轴生产技术，为ADI曲轴的产业化生产打下坚实的基础。目前公司生产的曲轴大多还是采用感应淬火热处理工艺，经感应淬火热处理后的曲轴，表面硬度虽然得到提高，但基体材料的性能还是维持原样，所以无法达到一些高端主机厂的要求，公司每年生产60万支曲轴中的大多数只能供应给空压机行业的一些中、低端客户。为满足客户对高性能曲轴的需求，公司从2002年开始就一直致力于等温淬火球墨铸铁（ADI）发动机曲轴的研发工作。公司组织了一个科研攻关小组，聘请了一批国内铸造、热处理和其它相关方面的专家，并同省内外多所高校和科研机构紧密合作。经过多年艰苦探索，终于成
9、功掌握了国内先进的等温淬火球墨铸铁曲轴的生产技术并试制成功出口西欧的多拐ADI空压机曲轴，用户试装后反映效果良好，主机的使用寿命得到大幅度提高，且运行时噪音和振动减小。特别是我公司科研小组还攻克了等温淬火后曲轴的机加工难题，使公司所生产曲轴的机械性能达到了国内领先水平，整体工艺和加工精度接近国际先进水平。为适应我省装备制造业快速发展对高性能铸件的需求，公司决定以实施高品质ADI曲轴产业化生产为项目带动，提升公司的整体技术水平和竞争实力，不断开发出高品质ADI产品，为提升我省的ADI产业化生产水平做出应有的贡献。二、项目实施方案1、项目前期情况和基础：ADI曲轴开发项目于2002年启动，经过六年
10、来的研究和试制，基本完成并确定出ADI曲轴的生产设备和技术工艺。在研发过程中，组织并整合了省内外的研发力量，建立企业研发小组，推进生产技术的进步与成熟，形成产、学、研相结合的有效平台。本公司在自主研发的基础上，与福建省机械科学研究院相关专家达成技术成果转让和技术合作协议，将生产技术及其工艺流程、配方、控制条件、参数一并转让给本公司。在技术合作上，还帮助本公司生产装置进行运行调试与完善，成功地试制出ADI曲轴样品，取得了良好的经济效益和社会效益，也填补了省内ADI产品生产的空白。2、项目主要内容：（1）项目建设主要内容高品质ADI曲轴产业化生产技术由三河市金立机械有限公司与福建省机械科学研究院联
11、合开发。项目计划建设：优化ADI曲轴生产工艺，确定最佳的ADI曲轴的化学成分和等温淬火热处理工艺。采用专业ADI热处理设备对曲轴进行等温淬火热处理；ADI曲轴专用生产线，实现ADI曲轴机械化、自动化生产；（2）项目研发的关键技术和关键工艺：采用压力包球化处理工艺生产优质、稳定的球墨铸铁曲轴，为获得高品质的ADI曲轴提供材质保证。国外发展经验证明，只有优质的球铁才能得到高品质的ADI。采用压力包进行球化处理，不仅可以提高球化过程中的蒸气压力，提高球化剂的吸收率，稳定球化等级，而且还可减少球化过程铁水温度的降低和烟尘的排放，达到节能减排的效果。采用专用ADI热处理设备对球铁曲轴进行等温淬火处理，克
12、服了传统手工操作等温盐浴炉所存在的温度波动大、效率低和劳动条件差等问题。采用半浸入等温淬火热处理工艺，解决了一些精加工尺寸因等温淬火后，工件硬度提高而无法达到客户加工要求的问题。采用半浸入方式进行等温淬火，可以有针对性地提高曲轴材质，对那些不需要淬硬的部分（如键槽位置），则不浸入淬火液中，相当于进行正火处理，实现了两全其美的效果。利用ADI特有的组织特点，通过调整和优化刀具及其加工参数，成功地解决了ADI曲轴机加工难的问题，加工精度接近国际先进水平。采用树脂砂造型，不仅可以提高铸件表面质量，而且减少加工余量，实现节能减排的目的。（3）技术和工艺路线：该项目由三河市金立机械有限公司在自主研发的基
13、础上，消化吸收福建省机械科学研究院技术工艺，经过技术合作不断完善提高，相关工艺流程图如下：数控精磨连杆颈数控精磨主轴颈铣键槽树脂砂处理回用浇注珠光体球墨铸铁毛坯成品入库树脂砂造型压力包法球化球化中频炉熔炼半精加工检验探伤等温淬火+回火（4）项目地点、项目进度安排、实施期限：*该项目位于福建省三河市尼葛高新技术产业开发区，离三河市区2公里。*项目进度安排：2009年4月-2009年6月完成小试和中试；2009年7月-2009年10月完成可研报告、立项等前期准备工作；2009年11月-2010年5月完成一条生产线建设进行小批量试生产；2010年5月-2010年12月全面完成生产线建设，竣工验收，进
14、行工业化生产。（5）后续技术改造计划：不断完善工艺流程，完善树脂砂回用生产线建设；解决热处理工艺的稳定性的问题；进一步提高自动化程度，优化机械加工工艺，解决加工精度问题。同时，加大与高校科研单位与国外公司的合作联系，开发高端产品，加强品牌建设，拓展销售市场及售后服务；扩大融资渠道，降低生产资金成本。（6）项目建设目标：技术指标：金相组织：石墨形态：球状；基体组织：针状铁素体+残余奥氏体+少量马氏体； 经济指标：项目2011年底投产后，年产曲轴36万支，年创产值5000万元，年上缴税金200万元，年创造利润300万元，分别比2008年增长71.6%、72.3%和85.8%。3、项目预期技术、经济
15、指标（1）、与现有产品、技术、装备的对比分析以及要达到的技术性能指标和参数 状 态组织及性能现有正火态等 温 淬 火270淬火300淬火330淬火球化等级12121212球径大小67676767热处理后组织95%珠光体下贝氏体+少许残余奥氏体下贝氏体+1020%奥氏体上贝氏体+3050%奥氏体b(MPa)80012001000850(%)351.4235510硬度HB210280HRC3548HRC3042HB250300（2）、采用的技术标准以及采取自主知识产权的的情况、国产化程度 由于等温淬火球墨铸铁属新近研发的新材料，该产品目前国家或行业的技术标准尚在推行之中，因此，为了促进等温淬火球墨
16、铸铁制品的技术进步，强化企业生产、技术管理和开拓市场，本公司将建立等温淬火球墨铸铁企业标准。本公司等温淬火球墨铸铁生产工艺及其设备是采取国内自主知识产权设计研发的，所有的制作、原材料选购百分之百实现国产化。（3）、经济效益(形成生产能力、成本、市场销售额、利税、创汇、节汇)和社会效益（改善环境、保证安全、示范推广、为广大企业和社会提供服务等）。等温淬火球墨铸铁产品价格优势明显。目前国外产品约3万元/吨，而本企业生产产品市场售价1.5万元/吨，完全可以代替进口产品。该项目总投资830万元研发ADI曲轴生产技术，其中：技术转让和检测费用220万元，试制设备费用470万元，试制配套流动资金140万元
17、，建设ADI曲轴生产线，年产曲轴36万支。项目2010年底投产后，可年创产值5000万元，年上缴税金200万元，年创造利润300万元，分别比2008年增长71.6%、72.3%和85.8%。该项目的实施可填补福建省没有产业化生产等温淬火球墨铸铁的空白，提升我省铸铁产品的技术水平，为机械和汽车产业提供优质的等温淬火球墨铸铁产品。等温淬火球墨铸铁产品价格优势明显，目前国外产品约3万元/吨，而本企业生产产品市场售价1.5万元/吨，完全可以代替进口产品。可以节省大量外汇,并能多创造就业岗位，增加工人收入，提高人民生活品质，促进社会发展。4、项目资金概算：（1）、项目投资划分 项目计划总投资830万元研
18、发ADI曲轴生产技术，其中：技术转让和检测费用220万元，试制设备费用470万元，试制配套流动资金140万元。（2）、项目总投资与年度资金预算（单位：万元）项目投资2009年2010年合计技术转让和检测费用13090220试制设备费用210260470流动资金6575140合计405425830 （3）、资金使用范围和资金使用明细表 资金使用范围：技术转让和检测费用、试制用相关设备费用。 资金使用明细表：a）技术转让和检测费用220万元，其中包括：技术转让费用 工 80万元检测费用 75万元试制用材料费用 20万元外协费 30万元其它费用 15万元b）试制用相关设备费用 470万元其中包括：试
19、制用树脂砂造型设备： 115万元 压力包球化设备： 15万元 试制用等温淬火设备： 160万元 试制用数控连杠颈磨床： 100万元 试制用数控主轴颈磨床： 50万元配套设施建设 30万元 c）试制配套流动资金 140万元合计 830万元资金筹措渠道： 自筹： 500万元 银行贷款： 230万元 申请政府资助：100万元三、项目实施单位及合作单位概况 1、申报单位以及参加协作的企业、研究院所、高等院校等单位的概况 申报单位三河市金立机械有限公司厂址位于三河市尼葛高新技术产业开发区，是福建省唯一生产发动机曲轴、连杆、凸轮轴的专业厂家，本公司成立于1994年4月，注册资金1530万元，法人代表：谢声
20、铿。目前，该公司现有职工人数217人，其中中高级工程技术人员15人，中高级技工16人，另外公司还聘请相关科研人员5名。近几年来，公司每年纳税均超过百万元，被评为三明市民营企业“纳税大户”和三河市“先进企业”。2008年，公司实现产值6983.2万元，上缴税收276.6万元，利润349.6万元技术开发合作单位：福建省机械科学研究院福建省机械科学研究院是我省机、电、仪的研发、中试及产品检验的综合性科研机构，现隶属于福建省经济贸易委员会。院区占地面积67372平方米，建筑面积79645平方米。设有三个研究所：福建省机械研究所、福建省农业机械化研究所和福州木工机床研究所。现已成为人才结构较为合理、优势
21、特色基本形成、创新能力不断增强、科技产业初具规模的科研机构。分别在：铸造技术、农业机械、通用机械、木工机床、电器仪表、焊接与热处理新工艺等方面形成了自已的特色和技术优势。福建省机械科学研究院技术力量雄厚，现有科研技术人员队伍92人，其中包括国家级专家1人，部级专家2人，省级专家2人，享受国务院政府特殊津贴28人。五十年来，全院开发和推广了一大批优秀的科技成果，为福建省的经济建设做出重大贡献。特别是改革开放以来，全院共完成科研项目400多项，获奖项目达139项，其中，全国科学大会奖5项，省科学大会奖10项，国家发明二等奖1项、三等奖1项，国家科技进步二等奖1项、三等奖2项、国家星火奖二等奖1项，
22、省（部）级科技进步奖、星火奖等奖项，一等奖5项、二等奖25项、三等奖72项、四等奖19项。科技成果转化率达90以上。据不完全统计，新产品、新工艺的推广应用，为福建省各企业增加产值达100亿元以上。 2、各自承担的主要工作及技术力量的人员结构 技术受让方三河市金立机械有限公司对自己现在设备进行改造且提供用于项目可行性研究阶段的生产实验基地；目前，该公司有中高级工程技术人员15人，中高级技工16人，另外公司还聘请相关科研人员5名，因此，企业具备吸收、消化直至提升等温淬火球墨铸铁生产技术的科技与人才实力。技术让与方福建省机械科学研究院的主要技术力量的人员结构：福建省机械科学研究院现有科研技术人员队伍
23、92人，其中包括国家级专家1人，部级专家2人，省级专家2人，享受国务院政府特殊津贴28人。3、完成项目所具备的技术创新条件 技术受让方三河市金立机械有限公司目前生产经营状况良好，对等温淬火球墨铸铁（ADI）曲轴的发展前景十分看好，有深厚的兴趣进行项目的研究和开发；自有资金充足，有能力对本项目投入大量研究经费，公司现有一套等温淬火球墨铸铁（ADI）曲轴生产线，以及深厚的生产技术经验和管理经验。目前，该公司有中高级工程技术人员15人，中高级技工16人，另外公司还聘请相关科研人员5名，企业经过多年的研究探索，对等温淬火球墨铸铁（ADI）曲轴项目关键技术研究取得了突破性进展，有许多技术创新点，这些技术
24、有些领先于国内水平，甚至接近国际先进水平。因此，公司要完成该项目所具备的技术创新条件是有比较优势的。合作单位福建省机械科学研究院科研力量雄厚，实验设备齐全，可为本项目的实施提供强大的技术保障。4、已完成的主要成果 在消化吸收国内外先进球化工艺特点的基础上，研发了具有本企业特色的压力包球化工艺，在镁加入量减少到0.15%的情况下，仍可保证稳定的球化质量。 球墨铸铁曲轴的树脂砂造型工艺已经成熟，产品尺寸稳定，加工余量小，单件产品耗费材料省，达到预期节能减排的目标。 等温淬火球墨铸铁（ADI）曲轴项目关键技术研究取得了突破性进展，已完成小试，工艺技术和机加工技术已基本成熟，经福建省中心检验所测试，产品质量达到Q/YAJS0012005企业标准，可以适应市场需求。该项目综合技术达到国内领先水平。申报单位（签章）：三河市金立机械有限公司 法人代表（签字）：13