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1、项目名称：大型薄壁耐压铝合金壳体特种铸造技术一、总论1、项目背景大型薄壁耐压铝合金壳体铸件是高压超高压输变电设备的主要部件之一。我国是电力需求大国，输变电设备关系到保护电力资源，减少能源消耗和浪费，是我国 “十一五”国家规划重点开发能源和保护资源的重要项目之一。近年来，国外发达国家看好了我国输变电设备的市场，纷纷在我国投资兴建输变电设备企业。为了产品高质量要求，这些合资企业都是从国外进口大型、薄壁、耐压铝合金壳体进行装机，为了逐步实现国产化，在我国国内选择优秀的铝合金铸造厂家，提供高强度优质铝合金壳体。在我国，由于技术上的相对落后，目前对于大型铝合金铸件一般采用重力浇注法生产，产品质量很难保证
2、要求，利用低压铸造法一般只能生产300以下的高性能的铝合金壳体。营口经济技术开发区金达合金铸造有限公司根据国内外市场的需要，自主研制开发了大型薄壁耐压铝合金壳体特种铸造技术，能够生产出具有国际先进水平的优质铝合金壳体铸件，为电力设备制造企业配套，例如为高压、超高压GIS断路器壳体，为西门子产品468-27495电流互感器配套的壳体等。同时还为航天、军工等企业配套生产高质量高性能的铝合金部件。2、项目可行性、成熟性和创新性大型、薄壁、耐压铝合金壳体特种铸造技术，是在低压铸造技术基础上，通过自主创新，一是改造普通低压铸造机的外型结构，研发了适合铸造大型铸件的横向开合铸型机构，使之能容纳下大型铸件的
3、箱体；二是改变了低压铸造机控压系统，增设一个补充压力控制阀，提高了成型后的铝合金铸件内部组织的致密度；三是利用自主研制的精炼剂、清渣剂，削除了铝合金铸件中的微小气孔和氧化夹渣物，降低了针孔度，提高了铸件的抗拉强度和气密性；四是对高精度机加工铸件，特别是用于火箭发射台用的铝合金铸件，在利用数控加工的基础上，采用特殊的加工工艺，确保了加工尺寸高精度的要求。该项技术通过了省科技厅组织的科技成果鉴定，结论是通过自主创新，将低压铸造技术成功地应用在大型薄壁耐压铝合金壳体铸造，技术达到国际同类产品的先进水平，处于国内领先地位。获得营口市2007年科技进步一等奖。本公司产品大量地替代了进口，成为外资企业的首
4、选。3、市场预测、计划目标和投入产出目前我国生产大型高压断路器的企业有十几家，多为合资企业，平均年需求铝合金铸件20多万吨，其中大型薄壁耐压铝合金壳体占10%以上，需求量的70%依靠进口。近几年需求量呈快速增长态势，而且 “十一五”期间我国的电网投资规模将翻番，其必然支撑高压开关设备市场容量持续扩大，预计年平均增速将超过“十五”后期30%的增速。目前，我国GIS进口及合资占8090%市场份额，“十一五”规划要求国产化率达到70%，故国内GIS高压开关具有巨大发展空间。我国专业铝合金铸造企业较少，多数为铸造企业的分厂或车间，技术水平相对落后，产品质量相对较差。我公司多年来从事铝合金铸造专业研究，
5、为铝合金专业铸造企业。与中国航天科技集团所属的“十二所”、“十三所”、“二OO厂”等单位及平高电气、平高东芝、山东鲁能AE帕瓦、上海西门子等高压开关企业建立了良好的业务关系，公司的产品作为国内重点企业包括中外合资企业的“合格供方”被大批量使用，替代了进口产品，深受广大用户的好评。日本、德国等重点电气设备制造企业已向我公司提出大量的供货要求。同时，本公司被中国航天科技集团选定为“合格分承制方”， 优质的铝合金部件产品先后为“神舟”16号宇宙飞船和运载火箭发射台配套。目前为“神舟七号”飞船及运载火箭所需的高精度机加工的铝合金配件已经交付，并检验合格。目前本公司已具有年产大型薄壁耐压铝合金壳体铸件1
6、000吨的规模生产能力，仅占国内市场需求量（国内年需求量约2万吨，70%以上需要进口）的5%。由于本公司技术先进，产品质量好，目前市场供不应求。项目目标，在现有年产1000吨的生产能力基础上，项目完成后，计划年产电力设备配套大型铸件1600吨，航天军工配套铸件400吨，实现合计年产2000吨的规模生产能力，同类产品国内市场占有率达到10%。企业人员总数需要280人，新增人员200人。项目投入产出，本项目预计总投资5000万元，现已完成投入资金2700万元，计划在今后三年内新增投资2300万元，扩大厂房、增加生产设备和检测设备，该项目完成后，可实现年产值9600万元，年工业增加值3500万元，净
7、利润1100万元，上缴税金1300万元，出口创汇100万美元。新增投资计划在3年内全部收回。二、企业情况1、基本情况企业名称：营口经济技术开发区金达合金铸造有限公司通讯地址：辽宁省营口市鲅鱼圈区绿色工业园B区邮 编：115007注册时间：1995年1月17日注册资金：2000万元企业登记类型：有限责任公司2、企业人员及开发能力（1）法定代表人 温德元：男，1938年出生，高级工程师，毕业于武汉水利学院机械制造系。曾任盖州电工附件厂厂长，本溪合金总厂铸造分厂厂长等职务。1995年退休后，成立了营口经济技术开发区金达合金铸造有限公司，任法人代表。任盖州电工附件厂厂长期间，主要从事电力设施所需各种附
8、件的研究开发与生产销售，多项产品得到有关部门的奖励；任本溪合金总厂铸造分厂厂长期间，专门从事各种合金铸件的生产，合金铸造技术一直处于国内先进水平；1995年成立营口经济技术开发区金达合金铸造有限公司，多年来，一直从事输变电设备所需的铝合金铸件的研究与产品开发，特别是对优质高强度铝合金铸件的开发取得了重大突破，所研发的“大型薄壁耐压铝合金壳体特种铸造技术特种铸造技术”列入2006年市科技攻关计划，2007年获营口市科技进步一等奖。 （2）项目负责人宋静芝：高级工程师。毕业于郑州工学院铸造专业。 “七五”期间，与郑州机械研究所铸造组合作，引进法国MGSF6断路器试制项目，共同研制高强度铝合金铸件，
9、生产出我国第一批高强度铝合金铸件，填补了国内不能生产高强度优质铝合金铸件的空白。1987年任本溪合金总厂铸造分厂厂长，研发出为我国输变电设备所需的优质高强度铝合金铸件，为我国电力能源的发展做出了突出贡献。1995年退休后，受聘营口经济技术开发区金达合金铸造有限公司，任副总经理兼总工程师，继续为输变电行业提供优质的高强度铝合金铸件。1999年与厂内技术人员一起，研制开发出用于“神舟一号”飞船的发射转台及运载火箭等航天产品及其它军工产品的零部件，为“神舟五号”“神舟六号”载人飞船的研制及成功发射做出了卓越贡献。2006年上半年“神舟七号”飞船的产品已经在中国航天科技集团交验合格。 近年来，在研究开
10、发大型薄壁耐压铝合金壳体特种铸造技术方面取得了丰硕成果，在原低压铸造工艺只能铸出50kg铝合金铸件的基础上，对设备和工艺进行改造，能铸出500kg以上的大型、薄壁、耐压铝合金壳体。该项技术获营口市2007年科技进步一等奖。（3）企业人员基本情况企业现有员工80人，其中大专以上毕业的28人，中等专业毕业32人；主要管理人员12人，其中10人大专以上毕业，2人中专毕业。具有高级技术职称8人，中级技术职称4人。（4）新产品开发能力2007年销售收入近5000万元，企业在新产品开发上新增投资500万元，其中60%用于购买先进设备，40%用于新产品研究与开发，企业研发投入占企业年销售收入比例10。本公司
11、围绕项目研发，与清华大学合作，由中科院院士曾大本教授作技术指导，并聘请了具有丰富经验的铝合金铸造专家、热处理专家和机械、电子、材料等学科领域的高级工程师，成立了企业科研中心，确保项目的顺利完成。 （5）公司不断加强科学管理，企业通过ISO9001质量管理体系认证，企业信用等级为AAA，被评为市“明星企业”、“质量信誉单位”。 本公司以“开启现代科技、铸就世界精品”作为研发中心的战略目标，不断提高产品质量，加强技术研究，进一步为我国汽车工业、电力设备、仪器仪表等行业，以及航天、航空、舰船等军工领域做出贡献。三、项目的技术可行性和成熟度分析1项目的技术可行性分析高强度铝合金与其它合金比较，具有比重
12、小，塑性高，有良好的导电性和导热性，抗腐蚀性能力强的特点。因此被广泛应用在汽车工业、电力设备、仪器、仪表等行业，以及航天、航空、舰船等军事领域。目前国内铸造厂家比较多，大多是铸钢、铸铁厂，铝合金铸造只是这些厂中的一个分厂或一个车间，专业铝合金铸造厂家很少，能生产出高强度优质铝合金铸件的厂家更是少之又少，因为这些厂家生产的铝合金铸件，大都采用普通低压铸造和重力浇注的方法。普通低压铸造，由于充型压力较低（0.5-0.7MPa）和机身外型和的限制，不能生产较大的铝合金铸件，目前国内一般只能生产质量在200千克以下、高度小于300的铝合金壳体铸件。对于大型铝合金壳体一般采用重力铸造，由于铝液凝固成形过
13、程中，只靠铝液在铸件型腔中的落差压，没有外力作用，因此，成型后的铝合金壳体内部组织不够致密，各项物理性能（如抗拉强度、伸长率及铸件的气密性）达不到要求。因此，对于输变电设备上的铝合金铸件的高强度（破坏性试压大于3.45106 Pa）、优质(无氧化夹渣物、无气旋、无缩松、高强度、低针孔度)的要求很难达到，一些大型薄壁铝合金壳体无法生产，只能从国外进口。本公司在低压铸造技术基础上，自主研发的大型薄壁耐压铝合金壳体特种铸造技术，从铸件的外型（如大小、壁厚等）、铸件的内部质量（如针孔度、密实度）及精加工等几个方面进行综合研究，并取得了重大的科研成果。本项目的技术创新点在于：一是对低压铸造机进行改造。首
14、先改造低压铸造机的外型结构，使之能容纳下较大铸件的箱体；其次，由于大型或薄壁铝合金壳体，对充型压力有很高的要求，如果压力过大，充型速度太快，壳体铸件型腔内气体排除不及时，会在铸件上部造成涡气，形成气旋；压力过小，充型速度太慢，铝液尚没充满型腔，便凝固了，造成铸件浇不足的缺陷，于是我公司改变了低压铸造机一次给压的结构，增加了补充压力阀，并根据不同的铸件形状和特点，来控制加压的速度和压力，使同一铸件在整个凝固过程中，一直在同一压力下凝固成型，提高了成型后的铝合金铸件内部组织的致密度。二是对铝液的质量的控制。铝液的纯净度是铝合金铸件质量的关键。铝在空气环境中熔化，极易吸入空气中的潮气，使铝液中含气体
15、，这些气体在铸件凝固时析出，在铸件中形成类似针孔大小的气孔；又由于铝是酸、碱两性元素，在与空气接触过程中，极易氧化，生成三氧化二铝，形成氧化皮，悬浮在铝液中，凝固在铝合金铸件中造成氧化夹渣。为了解决上述问题，我们精心研制的精炼剂，克服比重、浮力等因素，通过精炼剂的颗粒在铝液中上浮，将铝液中的气体携带上来，我们又研制了清渣剂，通过清渣剂对渣铝进行分离，清除铝液中的氧化夹渣物，这样，就削除了铝合金铸件中的氧化夹渣物，降低了针孔度，提高了铸件的抗拉强度和气密性。三是对铸件机加工精度的控制。由于“神舟号”飞船的发射系统及运载火箭对铝合金铸件的高精度要求，即使采用现在最先进的数控加工机床来加工，也无法保
16、证其精度要求，为了解决这一难题，我公司在数控加工的基础上，在加工工序上做了创新的工艺措施，确保了加工尺寸高精度的要求。2、项目的成熟度分析本公司通过对低压铸造机的改造和铸造工艺的改进，已经解决了大型薄壁铝合金壳体铸件的成型问题；对铝液的净化及热处理，解决了内部质量问题；对机加工工艺的改进，满足了军工产品对铝合金铸件加工的高、精、尖要求。该项技术的工艺规程，技术指标、技术参数、操作程序等都已基本定型。本公司研发的“大型薄壁耐压铝合金壳体特种铸造技术”2006年列入营口市科技攻关计划，2007年通过省科技厅组织的科技成果鉴定，专家鉴定意见为，通过自主创新，将低压铸造技术成功地应用在大型薄壁耐压铝合金壳体铸造，技术国内领先，利用该技术生产的产品质量达到国际同类产品的先进水平。该项成果2007年获得营口市科技进步一等奖。本公司生产的大型薄壁耐压铝合金壳体铸件，被国
