高壓加氫脫硫裝置專用閥門鑄件

1、高壓加氫脫硫裝置專用閥門鑄件開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化可行性研究報(bào)告目錄一、項(xiàng)目實(shí)施的背景和意義- 3 -1.1項(xiàng)目背景- 3 -1.2項(xiàng)目實(shí)施的必要性- 4 -二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)- 6 -三、研究開發(fā)的主要內(nèi)容和技術(shù)關(guān)鍵及主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)- 7 -3.1 主要研究內(nèi)容- 7 -3.2 技術(shù)關(guān)鍵- 8 -3.3 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)- 15 -四、預(yù)期目標(biāo)（主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、社會(huì)效益，技術(shù)應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化前景以及獲取知識(shí)產(chǎn)權(quán)的情況）- 17 -4.1 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)- 17 -4.2 社會(huì)效益、技術(shù)應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化前景- 18 -4.3 自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)情況- 19 -五、 項(xiàng)目實(shí)施方案、技術(shù)路線、組織方式及課題分解- 2

2、0 -5.1 項(xiàng)目實(shí)施方案- 20 -5.2 項(xiàng)目技術(shù)路線- 20 -5.3 組織方式與分工- 23 -六、 項(xiàng)目計(jì)劃進(jìn)度- 24 -七、現(xiàn)有工作基礎(chǔ)和條件- 25 -附表：- 28 -一、項(xiàng)目實(shí)施的背景和意義1.1 項(xiàng)目背景石油時(shí)代的到來，為加快人類的工業(yè)化步伐起到了無可限量的作用。目前中國已取代日本成為全球第二大石油消耗國（僅次于美國），預(yù)估10年內(nèi)中國的石油需求將從目前的每日600萬桶膨脹近一倍至1150萬桶。汽車工業(yè)將是汽柴油消費(fèi)最主要的推動(dòng)力，乙烯工業(yè)的發(fā)展將使化工用油進(jìn)一步上升。 剛開采的原油有大量的夾雜物，硫含量通常高于1014%。傳統(tǒng)的煉油技術(shù)不能有效地提純石油中的雜質(zhì)，特別是

3、有害氣體s,會(huì)導(dǎo)致人們?cè)谑褂檬彤a(chǎn)品時(shí)有害氣體的大量排放，由此帶來的環(huán)境災(zāi)害已成為全球性的難題。為減少有害氣體的排放，還人類以綠色環(huán)保的生存空間，對(duì)原油采用加氫脫硫工藝進(jìn)行提純處理是目前國際公認(rèn)的先進(jìn)煉油技術(shù)，可大大改善油品質(zhì)量和純度。加氫脫硫工藝就是原料油在高溫（400-500）和高壓（20mpa-42 mpa）環(huán)境下加入氫、硫化氫等催化劑，經(jīng)過一系列的化學(xué)反應(yīng)，去除原料油中的硫、氮、非金屬夾雜質(zhì)物，提高石油產(chǎn)品純度。該項(xiàng)工藝在發(fā)達(dá)國家已于上一世紀(jì)末開始普及，由于受閥門和鑄件國產(chǎn)化能力的限制，我國進(jìn)入二十一世紀(jì)才逐步引進(jìn)，2010年前國內(nèi)近一百套裝置所用閥門，幾乎全部進(jìn)口，而制約因素主要是沒

4、有可靠穩(wěn)定的鑄鋼生產(chǎn)能力。閥門是該加氫脫硫裝置中最重要和關(guān)鍵的零部件，直接影響工程的可靠性和安全，由于以上惡劣的工況，對(duì)閥門的質(zhì)量和可靠性提出了很高的要求，尤其對(duì)閥門鑄件的材質(zhì)要求：耐腐蝕、耐高溫、耐高壓，抗氫脆，防氣孔和泄漏。高性能鑄件是實(shí)現(xiàn)高壓加氫裝置及閥門實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化的主要瓶頸。國家發(fā)改委和有關(guān)部委提出加氫煉油裝置和大型乙烯工程裝置，要加大國產(chǎn)化力度，爭取十二五期末基本實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。本項(xiàng)目的研發(fā)和國產(chǎn)化，意在突破該行業(yè)的瓶頸，解決鑄件在惡劣工況下的安全使用難題，填補(bǔ)國內(nèi)空白，使加氫脫硫裝置專用閥門今早國產(chǎn)化。1.2 項(xiàng)目實(shí)施的必要性（1）加氫閥的極端工況急需有安全可靠的鑄件提供保障閥門是加氫

5、裝置中控制流量的重要部件，用于調(diào)節(jié)高壓氫氣及硫化氫等氣體，以及原油和石油產(chǎn)品的流量。高壓加氫裝置閥門的介質(zhì)環(huán)境有兩個(gè)突出特點(diǎn)：一是高溫高壓；二是臨氫（并伴隨硫化氫和硫）。高溫高壓不僅僅是因?yàn)殚y門承受的介質(zhì)溫度高（400-500）、壓力高（20mpa-42 mpa），而且還在于其介質(zhì)為易燃易爆的高壓氣體（氫氣+油氣、或氫氣、或硫化氫）。眾所周知?dú)錃鉃樽钚》肿託怏w，滲透性極強(qiáng)，極易使金屬材料發(fā)生氫脆性、氫裂等，使機(jī)械性能惡化，導(dǎo)致爆炸泄漏等重大安全事故；氫氣也是易燃易爆氣體，一旦與空氣接觸極易發(fā)生燃燒爆炸，造成嚴(yán)重后果。硫化氫在降凝狀態(tài)下，呈無色無味但劇毒，一旦泄漏吸入人體就會(huì)導(dǎo)致中毒嚴(yán)重者死亡。

6、硫是腐蝕性極強(qiáng)的有害元素，金屬材料在含硫量極高的環(huán)境下對(duì)其使用和壽命都是致命的。高壓加氫閥門就是在這樣一個(gè)要求極高的環(huán)境下使用，一方面環(huán)境非常惡劣，介質(zhì)極易使金屬材料腐蝕；另一方面必須保證裝置絕對(duì)不泄漏。加氫閥門直接影響著加氫裝置的安全，而作為閥門的關(guān)鍵組正，閥門鑄件又直接影響著閥門的整體安全使用性能。高壓加氫閥門及鑄件的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化，就是要面對(duì)加氫裝置所處的高溫、高壓、臨氫等復(fù)雜的極端使用環(huán)境。這對(duì)閥門提出了很高的要求，但更是對(duì)閥門所用鑄件材料及其性能提出了特殊要求，以最大限度地降低危害，保證安全、可靠、環(huán)保。沒有加氫閥門鑄件的提供，就無法滿足加氫閥門的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，也就無法滿足煉油行業(yè)對(duì)加氫

7、裝置的需求。（2）我國急需加氫閥門鑄件實(shí)現(xiàn)以國代進(jìn)，節(jié)匯創(chuàng)匯，提升民族品牌僅我國市場(chǎng)，目前一年需要加氫處理3億多噸原油，到2020年預(yù)計(jì)年需求石油達(dá)5-6億噸。按每年新增或改擴(kuò)建40套加氫裝置，每套裝置至少需要加氫閥門128臺(tái)套，按平均每套閥門鑄件2噸計(jì)算，一套加氫裝置需加氫閥門鑄件256噸，全年僅用于新建項(xiàng)目加氫閥鑄件需求1萬余噸。按平均每噸鑄件3.5萬元算，年需求鑄件3.5億元。而且，加氫閥門是加氫裝置重要的控制部件，其使用壽命一般為兩年，為易損耗部件，根據(jù)該裝置的安全要求，每兩年必須更換閥門，加上新建項(xiàng)目需求的閥門鑄件，每年共需加氫閥門鑄件5至6億元，市場(chǎng)潛力巨大。但由于加氫材質(zhì)鑄件技術(shù)

8、空白，我國目前已引進(jìn)的加氫裝置中97%以上的閥門是從國外進(jìn)口的。長期依靠進(jìn)口，造成每年大量外匯流失，不利于民族工業(yè)的崛起。我國急需有本土企業(yè)研發(fā)出加氫閥門材質(zhì)及其鑄件，填補(bǔ)國內(nèi)技術(shù)和市場(chǎng)空白，實(shí)現(xiàn)以國代進(jìn)。二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)國外部分發(fā)達(dá)國家，諸如美國、德國、瑞士等，已經(jīng)過近40年的研究，加氫閥門鑄件的開發(fā)正逐步趨于成熟，開發(fā)的加氫材質(zhì)趨于多元化。與國外發(fā)達(dá)多家相比，我國加氫閥門鑄件起步晚，在近幾年才開始有為數(shù)不多的企業(yè)對(duì)該類產(chǎn)品進(jìn)行研發(fā)，受國際上研發(fā)、生產(chǎn)加氫閥門鑄件的關(guān)鍵技術(shù)被發(fā)達(dá)國家技術(shù)封鎖，我國自主提供加氫閥門鑄件的能力基本處于空白。我國的加氫閥門除了3%由國內(nèi)具有資質(zhì)的鍛造企

9、業(yè)提供外，其余全部依賴進(jìn)口。就發(fā)展趨勢(shì)而言，為滿足石油煉油脫硫的需求，加大加氫閥門鑄件技術(shù)研發(fā)力度是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然趨勢(shì)。開發(fā)研制加氫閥門鑄件，掌握其關(guān)鍵技術(shù)，不但可以實(shí)現(xiàn)加氫閥門鑄件的國產(chǎn)化，降低項(xiàng)目成本，而且可以為國家節(jié)省大量外匯，降低投資，促進(jìn)加氫閥門預(yù)加氫裝置的國產(chǎn)化，對(duì)我國石油石化和閥門制造業(yè)的發(fā)展可起到一定的推動(dòng)作用。同時(shí)，面對(duì)如此龐大且不斷增長的需求市場(chǎng)，我們企業(yè)可以以此為契機(jī)，利用先進(jìn)的技術(shù)搶占市場(chǎng)。 三、研究開發(fā)的主要內(nèi)容和技術(shù)關(guān)鍵及主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)3.1 主要研究內(nèi)容基于加氫脫硫綠色煉油裝置用材質(zhì)wcb和cf8c專用材質(zhì)的材料研究，研發(fā)加氫煉油裝置配套閥門鑄件的全流程生產(chǎn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)

10、加氫閥門鑄件的自主制造，提高國內(nèi)加氫閥門鑄件的配套能力，從而為滿足我國大型原油煉制裝備的國產(chǎn)化提供有力保障。 項(xiàng)目的主要研究內(nèi)容包括：低p、低s、少無夾雜等純凈化冶煉技術(shù)控制，加氫閥門鑄件少無缺陷鑄造工藝技術(shù)開發(fā)和加氫閥門鑄件熱處理工藝設(shè)計(jì)。該項(xiàng)目產(chǎn)品主要應(yīng)用工況：溫度范圍：400-500；壓力范圍：20-42 mpa；流通介質(zhì)：油品、氫氣、氫氣加硫化氫、油品加氫氣加硫化氫。主要技術(shù)指標(biāo)和參數(shù)如下：材質(zhì)：碳鋼wcb、奧氏體不銹鋼cf8c材質(zhì)；控制要求：1、有害元素含量s（%）0.015；p（%）0.015。2、非金屬夾雜物：非金屬夾雜物應(yīng)不低于astm e45標(biāo)準(zhǔn)：硫化物1.5級(jí)；硅酸鹽2.5

11、級(jí)；氧化鋁2.5級(jí)；球化氧化物3級(jí)；總級(jí)別數(shù)6.5級(jí)。（一般鑄件，如無特別使用要求，對(duì)非金屬夾雜物不作考核指標(biāo)）。3、普通鑄件不要求射線檢查，或者只在關(guān)鍵區(qū)域做3級(jí)拍片要求。本項(xiàng)目鑄件應(yīng)逐件100%進(jìn)行射線檢查，檢查方法和質(zhì)量評(píng)定依據(jù)符合asme b16.34、mss sp-54標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。檢查結(jié)果應(yīng)符合下列要求：氣孔（a）：不小于2級(jí)；夾砂（b）不小于2級(jí)；縮孔（ca cb cc cd):不小于2級(jí)；熱裂紋和冷裂紋（d、e):無；夾雜、麻孔（f、g）：無。（注：因產(chǎn)品自身特點(diǎn)不便委外檢測(cè)，由本公司無損檢測(cè)室提供檢測(cè)依據(jù)。）4、對(duì)奧氏體不銹鋼鑄件，每批次抽檢一次進(jìn)行晶間腐蝕試驗(yàn)。試驗(yàn)方法和試驗(yàn)結(jié)

12、果應(yīng)符合astm a262中e法的要求。3.2 技術(shù)關(guān)鍵3.2.1加氫閥門鑄件的技術(shù)特點(diǎn)制造上的關(guān)鍵技術(shù)首先是要解決承壓件閥體和閥蓋等主要零部件的鑄件內(nèi)在質(zhì)量問題。在保證化學(xué)成分和機(jī)械性能的同時(shí)，應(yīng)控制金屬內(nèi)部疏松、夾雜、氣孔、裂紋等缺陷，最終通過射線探傷對(duì)閥體、閥蓋的鑄件進(jìn)行檢查，檢驗(yàn)合格后方可進(jìn)入到機(jī)加工的工序。如不解決此項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，將無法確保閥門的壓力邊界完整性。加氫閥門鑄件研制和產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)難點(diǎn)主要在于：1、低p、低s和少無夾雜的純凈化冶煉控制技術(shù)。加氫閥門由于長期承受高溫高壓的腐蝕介質(zhì)作用，要求材質(zhì)中p、s和夾雜物的含量較低，以提高鑄件抗氫脆和耐腐蝕等性能。因此，在冶煉過程中和隨后的

13、澆鑄過程中，必須嚴(yán)格控制鋼水中p、s和夾雜物等得含量，以避免閥門鑄件在服役過程中由此發(fā)生氫脆和腐蝕失效等現(xiàn)象，從而防止發(fā)生閥門泄漏、爆炸等重大安全事故。 加氫閥門鑄件材質(zhì)s、p含量與常規(guī)材質(zhì)含量對(duì)比如下：材質(zhì)元素s（%）p（%）常規(guī)wcb材質(zhì)0.0450.040常規(guī)cf8c材質(zhì)0.0400.040加氫閥門用wcb、cf8c材質(zhì)0.0150.015與其它產(chǎn)品相比，加氫閥門鑄件對(duì)非金屬夾雜物的要求高于核電站用核三、核四級(jí)閥門鑄件要求，已達(dá)到了核二級(jí)要求，個(gè)別參數(shù)高于核二級(jí)要求，參數(shù)對(duì)比表如下：非金屬夾雜物產(chǎn)品類別硫化物（等級(jí)）硅酸鹽 （等級(jí)）氧化鋁（等級(jí)）球化氧化物（等級(jí)）總級(jí)別數(shù)加氫閥鑄件1.5

14、級(jí)2.5級(jí)2.5級(jí)3級(jí)6.5級(jí)核二級(jí)閥鑄件2級(jí)2.5級(jí)2.5級(jí)3級(jí)6.5級(jí)核三、四級(jí)鑄件2級(jí)3級(jí)3級(jí)3級(jí)7.5級(jí)常規(guī)件無該項(xiàng)指標(biāo)要求2、少無缺陷鑄造工藝技術(shù)開發(fā)。加氫閥門鑄件致密性高，rt無損檢測(cè)要求嚴(yán)格，其中氣孔、夾砂、縮孔、熱裂紋、冷裂紋、夾雜、麻孔等缺陷控制級(jí)別高。由此，為保證產(chǎn)品精度和質(zhì)量，加氫閥門鑄件的鑄造工藝設(shè)計(jì)、生產(chǎn)操作控制和型腔輔材等制備均具有很高的要求。3、加氫閥門鑄件的熱處理工藝復(fù)雜。加氫閥門通常采用合金含量高的鋼種，其合金相種類較多，相轉(zhuǎn)變復(fù)雜，對(duì)組織與性能的影響敏感，這對(duì)加氫鑄件熱處理工藝控制提出了較大的挑戰(zhàn)。 3.2.2 技術(shù)關(guān)鍵1、采用低p、低s、少無夾雜的純凈化冶

15、煉控制技術(shù)：1.1本項(xiàng)目采用中頻爐（intermediate frequency furnace,簡稱iff法）熔煉與氬氧共吹脫碳法（argon and oxygen degassing，簡稱aod法）精煉相結(jié)合的熔煉工藝，浸入式噴吹可去除非金屬夾雜物和有害的溶解氣體，如氧氮、氫氣。通過控制吹氬時(shí)間、吹氬溫度、吹氬壓力，使s、p元素含量得到有效控制；中頻爐熔煉與aod爐氬氧精煉相結(jié)合的熔煉工藝是生產(chǎn)高純凈度鋼水的先進(jìn)技術(shù)，由此生產(chǎn)鑄鋼件具有優(yōu)良力學(xué)和工藝性能(較高的機(jī)械性能,改善鋼材塑性、沖擊韌性)，適用于加氫閥門對(duì)鋼水要求。1.2 采用硅鈣鋇脫氧合金凈化劑工藝降低s、p含量。1.3 將鋼包耐

16、火磚由常規(guī)的粘土磚更換成具有更高耐火度的高鋁磚或鎂鉻磚，減少鋼水對(duì)包壁的腐蝕，可顯著降低鋼水夾雜物的含量。2、加氫閥們鑄件少無缺陷的鑄造技術(shù)：閥門鑄件的缺陷產(chǎn)生的原因及改進(jìn)措施：2.1 縮孔和縮松-冒口的完全補(bǔ)縮問題鑄件在從液態(tài)凝固至固態(tài)產(chǎn)生體積收縮，如果這一體積收縮不能得到液體金屬的補(bǔ)充，則最終在鑄件的最后凝固部分產(chǎn)生縮孔或縮松。為了防止縮孔和縮松，澆冒系統(tǒng)的設(shè)置必須保證鑄件實(shí)現(xiàn)順序凝固，在鑄件凝固過程中紿終存在著“補(bǔ)縮通道”，冒口有足夠的補(bǔ)縮能力。也就是說獲得無縮孔、無縮松的鑄件不僅取決于冒口大小，還要保證補(bǔ)縮通道通暢。針對(duì)具體的鑄件從兩個(gè)方向著手：a.工藝方案的設(shè)計(jì)應(yīng)與設(shè)計(jì)人員緊密合作，

17、采用cae與pro-cast計(jì)算機(jī)模擬仿真技術(shù)相結(jié)合，設(shè)計(jì)和優(yōu)化鑄造工藝，在不影響閥門功能的前題下，改進(jìn)鑄件結(jié)構(gòu)，使工藝性更合理，避免工藝性縮松、縮孔等缺陷，保證良好的成形性。如減少或取消工藝法蘭、適當(dāng)?shù)姆ㄌm與流道部分的過渡斜度和圓角，增加工藝補(bǔ)貼，避免分散性熱節(jié)等。 b.合理的鑄造方案，合理的冒口補(bǔ)縮距離，加補(bǔ)縮通道，合理使用冷鐵等。在縮松、縮孔傾向嚴(yán)重區(qū)域布置冷鐵，消除縮松縮孔的出現(xiàn)。圖一、冒口系統(tǒng)設(shè)計(jì)閥體模擬示意圖2.2 夾雜物-砂型的熱沖擊損壞加氫鑄件產(chǎn)品中，經(jīng)射線探傷的另一大缺陷為夾砂（砂孔）。在沖型過程中1600的鋼水對(duì)鑄型的沖刷容易產(chǎn)生沖砂，同時(shí)砂型在吊運(yùn)、合箱時(shí)的損壞，砂粒落入

18、型腔也形成夾砂。合理的澆注系統(tǒng)，采用過濾網(wǎng)技術(shù)以及在關(guān)鍵部位采用鉻鐵礦砂，合理的鑄造工藝和造型合箱操作等，盡最大限度，減少夾砂。2.3 氣孔主要是在熔煉時(shí)采取嚴(yán)格的工藝措施：鋼水脫氧除氣凈化以及砂型烘干，加強(qiáng)排氣等。主要措施有：a、對(duì)原材料、澆冒口、爐料全部進(jìn)行脫氫處理；b、鋼包800以上高溫烘烤；c、砂型表面烘烤，合箱后采用熱風(fēng)干機(jī)進(jìn)行全程烘烤直至澆注。2.4 裂紋和微裂紋采取的措施如下：a、鑄造工藝上增設(shè)防裂筋，掏空砂芯，增加砂型、砂芯的退讓性；b、合理設(shè)計(jì)冷鐵工藝，在易產(chǎn)生裂紋的部位采用冷鐵激冷，使該部位先于周邊部位冷卻，避免了周邊部位冷卻時(shí)對(duì)該部位產(chǎn)生的應(yīng)力影響，可明顯減少裂紋的出現(xiàn)；

19、c、合理的熱處理工藝；d、合理的焊補(bǔ)工藝。3、合理的熱處理工藝設(shè)計(jì)。引進(jìn)熱處理設(shè)備，目前國內(nèi)爐子有效工作區(qū)爐溫均勻性在±15左右，通過改進(jìn)熱處理爐電阻元件分布與密封模式，保證爐子有效工作區(qū)爐溫均勻性±7。同時(shí)，為保證產(chǎn)品熱處理工藝準(zhǔn)確、到位，裝爐時(shí)在鑄件上放置熱電偶，以全過程監(jiān)控降溫速率。針對(duì)加氫材質(zhì)要求，研制wcb材質(zhì)正火工藝，利用多臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)快速風(fēng)冷。圖二、常規(guī)鑄件wcb材質(zhì)熱處理工藝圖圖三、加氫鑄件wcb材質(zhì)熱處理工藝圖針對(duì)cf8c材質(zhì)，研制固溶熱處理工藝。為改善鋼在高溫環(huán)境下的抗晶間腐蝕能力，采取穩(wěn)定化熱處理工藝，即在固溶熱處理后，再重新加熱到850-930，保溫一定

20、時(shí)間，再采用快冷技術(shù)，以阻止碳化鉻的析出。同時(shí)改進(jìn)了熱處理水池，新增一套水溫控制系統(tǒng)，通過熱電偶監(jiān)控的水溫變化來自動(dòng)調(diào)節(jié)熱處理水池水管的出入水，保證冷卻水的水溫。圖四、常規(guī)鑄件cf8c材質(zhì)熱處理工藝圖圖五、加氫鑄件cf8c材質(zhì)熱處理工藝圖3.3 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)1、采用低p、低s、少無夾雜的純凈化冶煉控制技術(shù)，利用中頻爐粗煉與氬氧共吹脫碳法（aod法）精煉相結(jié)合冶煉鋼水，將鋼包耐火磚由常規(guī)的粘土磚更換成具有更高耐火度的高鋁磚或鎂鉻磚，減少鋼水對(duì)包壁的腐蝕，可顯著降低鋼水夾雜物的含量。有害元素s含量0.015%，p含量0.015%； 2、與常規(guī)產(chǎn)品生產(chǎn)相比，加氫閥門鑄件在研制、生產(chǎn)過程中增加了以下控制

21、點(diǎn)，以嚴(yán)格預(yù)防氣孔的產(chǎn)生：a、對(duì)原材料進(jìn)行脫氫處理；b、鋼包800高溫烘烤；c、砂型表面烘烤，合箱后采用熱剛風(fēng)機(jī)進(jìn)行全程烘烤直至澆注。3、開發(fā)了一種防紊流澆注系統(tǒng)現(xiàn)有的澆注系統(tǒng)由于在合箱過程必然存在著誤差，導(dǎo)致澆道與分型面結(jié)合處產(chǎn)生錯(cuò)位偏差，從而澆筑過程中金屬液充型流速難以控制，容易產(chǎn)生紊流、卷氣，并且易沖砂，造成鋼液不純凈；同時(shí)直澆道的截面在此處變小，導(dǎo)致直澆道的整體流量不夠，易引起冷隔甚至二次氧化等各種嚴(yán)重問題。不僅嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量，而且使產(chǎn)品增加了大量的后處理工作量（氣割、碳刨、焊補(bǔ)、打磨等），嚴(yán)重影響生產(chǎn)進(jìn)程，對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化帶來不利影響。本項(xiàng)目產(chǎn)品設(shè)計(jì)了一種新澆注系統(tǒng)，在直澆道和底注式澆

22、道上新設(shè)置了四通管道和一定高度的澆口杯，解決了因合箱誤差而導(dǎo)解決了因合箱誤差而導(dǎo)致澆道與分型面結(jié)合處產(chǎn)生錯(cuò)位偏差的難點(diǎn)，保證了直澆道與底注式澆道的正常流量，可以很好地控制金屬液充型流速，解決了上述生產(chǎn)缺陷的問題。本創(chuàng)新點(diǎn)不僅提高了產(chǎn)品質(zhì)量，而且顯著減少了產(chǎn)品后處理工作量，節(jié)約了生產(chǎn)成本。圖六、傳統(tǒng)澆注系統(tǒng)圖七、新型澆注系統(tǒng)（注：1、上澆道，2、下澆道，3、底注式澆道，4、橫澆道，5、四通閥，6、特制澆口杯）4、在熱處理工藝方面，改進(jìn)通過改進(jìn)熱處理爐電阻元件分布與密封模式，保證爐子有效工作區(qū)爐溫均勻性±7，同時(shí)，為保證產(chǎn)品熱處理工藝準(zhǔn)確、到位，裝爐時(shí)在鑄件上放置熱電偶，以全過程監(jiān)控降溫

23、速率。針對(duì)加氫材質(zhì)要求，研制wcb材質(zhì)正火工藝。針對(duì)cf8c材質(zhì)，研制固溶熱處理工藝。為改善鋼在高溫環(huán)境下的抗晶間腐蝕能力，采取穩(wěn)定化熱處理工藝。同時(shí)改進(jìn)了熱處理水池，新增一套水溫控制系統(tǒng)，通過熱電偶監(jiān)控的水溫變化來自動(dòng)調(diào)節(jié)熱處理水池水管的出入水，保證冷卻水的水溫。通過以上關(guān)鍵工藝技術(shù)的研發(fā)與改進(jìn)，本產(chǎn)品有害元素s/ p含量、非金屬夾雜、產(chǎn)品致密性、機(jī)械性能符合技術(shù)參數(shù)要求。四、預(yù)期目標(biāo)（主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、社會(huì)效益，技術(shù)應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化前景以及獲取知識(shí)產(chǎn)權(quán)的情況）4.1 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)預(yù)期技術(shù)指標(biāo)見第三部分（3.1主要研究內(nèi)容）。本項(xiàng)目研發(fā)總投資1780萬元，企業(yè)自籌1780萬元。構(gòu)成分析見下表

24、。序號(hào)費(fèi)用類別金額（萬元）1研發(fā)活動(dòng)直接消耗的材料、燃料和動(dòng)力費(fèi)4032科研設(shè)備購置、試制和租賃費(fèi)7953與研發(fā)活動(dòng)相關(guān)的儀器設(shè)備折舊費(fèi)504與研發(fā)活動(dòng)相關(guān)的論證、咨詢、驗(yàn)收費(fèi)用405委托外單位合作開發(fā)費(fèi)1206參與研發(fā)活動(dòng)人員的工資、津貼和獎(jiǎng)金等費(fèi)用1907與研發(fā)活動(dòng)相關(guān)的軟件、專利權(quán)、非專利技術(shù)無形資產(chǎn)攤銷費(fèi)458專門用于中間試驗(yàn)和產(chǎn)品試制的模具、工藝裝備開發(fā)、測(cè)試化驗(yàn)加工等費(fèi)用909與研發(fā)活動(dòng)相關(guān)的其他費(fèi)用（含新產(chǎn)品設(shè)計(jì)費(fèi)、新工藝規(guī)程制定費(fèi)、差旅費(fèi)、圖書資料翻譯費(fèi)等）3010其他開支17合計(jì)1780該項(xiàng)目建設(shè)完成后，產(chǎn)品可達(dá)到加氫閥門技術(shù)要求，滿足煉油脫硫用行業(yè)對(duì)高溫高壓惡劣環(huán)境承壓產(chǎn)品

25、的特種要求。項(xiàng)目可初步達(dá)到年產(chǎn)2000噸優(yōu)質(zhì)加氫閥門鑄件的生產(chǎn)能力，實(shí)現(xiàn)新增銷售7000萬元，新增利潤1050萬元，新增增值稅及附加值600萬元，直接節(jié)匯1000萬美元，帶動(dòng)閥門整機(jī)節(jié)匯5000萬美元。產(chǎn)品完全替代進(jìn)口。4.2 社會(huì)效益、技術(shù)應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化前景本項(xiàng)目產(chǎn)品所使用領(lǐng)域?yàn)槭療捰秃痛笮鸵蚁┕こ绦袠I(yè)，為石油化工和人類健康環(huán)保而誕生的裝置配套。隨著工業(yè)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展以及汽車用量的與日劇增，全球有害氣體的排放以及因此而帶來的環(huán)境災(zāi)害已成為全球性的難題。本項(xiàng)目產(chǎn)品是煉油脫硫加氫閥門系統(tǒng)中所不可或缺的閥門，它的使用為煉油脫硫提供了安全保障，可為環(huán)保做出特殊貢獻(xiàn)。就市場(chǎng)方面而言，加氫閥門性能要求嚴(yán)

26、格，目前國內(nèi)只有北京閥門有限公司、中核蘇閥科技實(shí)業(yè)股份有限公司等個(gè)別實(shí)力雄厚的企業(yè)可以生產(chǎn)該類產(chǎn)品整機(jī)，而加氫閥門鑄件在國內(nèi)基本為空白階段，目前國內(nèi)所使用的加氫閥門鑄件基本都是依靠進(jìn)口來完成。本項(xiàng)目旨在研發(fā)并產(chǎn)業(yè)化加氫閥門鑄件，實(shí)現(xiàn)以國代進(jìn)，將國內(nèi)加氫閥門市場(chǎng)占有率實(shí)現(xiàn)70%以上，并實(shí)現(xiàn)出口創(chuàng)匯?？蔀槲覈绕涫钦憬〉蔫T造水平、加氫閥門成品制造水平、我國石油石化煉油脫硫水平、我國環(huán)?？刂婆c治理能力水平的發(fā)展起到推動(dòng)作用，具有重要意義。本項(xiàng)目的實(shí)施，公司新增員工42人，其中技術(shù)人員7名，生產(chǎn)人員23名，國內(nèi)銷售人員4人，外貿(mào)業(yè)務(wù)員2人，客服2人，其他人員4名。隨著今后項(xiàng)目的進(jìn)一步實(shí)施，公司將繼續(xù)

27、新增員工50人。項(xiàng)目的實(shí)施，為企業(yè)所在的鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、勞動(dòng)就業(yè)均作出了一定的社會(huì)貢獻(xiàn)。4.3 自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)情況同時(shí)通過各項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新，加強(qiáng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)，完成申報(bào)各項(xiàng)專利8至12項(xiàng)，其中發(fā)明專利至少兩項(xiàng)，在項(xiàng)目建設(shè)時(shí)間范圍內(nèi)，爭取獲得5項(xiàng)以上實(shí)用新型專利授權(quán)。完成省級(jí)新產(chǎn)品驗(yàn)收1項(xiàng)，爭取國家重點(diǎn)新產(chǎn)品一項(xiàng)。項(xiàng)目已申報(bào)已申請(qǐng)專利6項(xiàng)，2011年年底獲得國際實(shí)用新型專利1項(xiàng)（專利號(hào)：2011100793），國內(nèi)實(shí)用新型專利2項(xiàng)（專利號(hào)：201120067623.2和201120067624.7）。已申請(qǐng)2012年國家重點(diǎn)新產(chǎn)品1項(xiàng)。五、 項(xiàng)目實(shí)施方案、技術(shù)路線、組織方式及課題分解5.1 項(xiàng)目實(shí)施

28、方案本項(xiàng)目為我公司與中國科學(xué)院金屬研究所合作開發(fā)的科技創(chuàng)新項(xiàng)目，由我公司提供技術(shù)要求、圖紙、研發(fā)場(chǎng)所、設(shè)施、相關(guān)人員和研發(fā)經(jīng)費(fèi)，由中國科學(xué)研金屬研究所提供先進(jìn)的技術(shù)工藝、技術(shù)指導(dǎo)、檢測(cè)服務(wù)、人員培訓(xùn)等合作內(nèi)容，同時(shí)請(qǐng)軍工企業(yè)中核集團(tuán)以顧問形式提供技術(shù)指導(dǎo)。5.2 項(xiàng)目技術(shù)路線在產(chǎn)品研制工藝方面，我公司采取了以下技術(shù)路線：1、工藝設(shè)計(jì)方面通過cae有限元分析法和pro-cast熱成型模擬分析相結(jié)合，經(jīng)過工藝方案設(shè)計(jì)幾何建模 有限元網(wǎng)格劃分?jǐn)?shù)值模擬計(jì)算后處理結(jié)果分析等嚴(yán)密的分析程序，預(yù)先發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)缺陷，改進(jìn)設(shè)計(jì)工藝，確保產(chǎn)品成型的高質(zhì)量。圖一、模擬分析與計(jì)算2、熔煉工藝方面根據(jù)企業(yè)產(chǎn)品定位和市場(chǎng)需求

29、實(shí)際情況，采用中頻爐熔、冶煉，時(shí)間以夜班為主，以利用谷電降低成本。根據(jù)產(chǎn)品要求，引進(jìn)aod精煉爐裝置與氬氧精煉工藝，以適應(yīng)加氫閥門特種鑄件冶煉、研發(fā)。引進(jìn)德國進(jìn)口的spectro光譜分析儀，采用鋼水熔清取樣、鋼水配料多重取樣、最終出鋼取樣、包內(nèi)取樣等多道取樣光譜分析工藝，嚴(yán)格掌握鋼水成分的變化，保證最終產(chǎn)品成分的合格。3、造型、制芯、合箱、澆注工藝全部鑄件采用堿性酚醛樹脂砂造型、制芯工藝，面砂采用新砂，部分鑄件面砂采用鉻鐵礦砂，背砂采用再生砂。采用面背砂工藝可節(jié)約80%的新沙，降低生產(chǎn)成本。中小規(guī)格鑄件采用造型線生產(chǎn)，砂箱寬度12001500mm，造型混砂機(jī)上方砂斗為2室砂斗，分別是新砂、再生

30、砂。大件鑄件造型采用25t/h移動(dòng)式混砂機(jī)、中小件造型采用20t/h固定式混砂機(jī)，移動(dòng)混砂機(jī)臺(tái)上砂斗也采用2室砂斗，分別新砂、再生砂。選用1臺(tái)10t/h固定式混砂機(jī)制芯。澆注在24m主跨內(nèi)澆注，澆注區(qū)地面標(biāo)高位-0.4m。大件造型及澆注均在冶煉澆注跨的大件地坑里進(jìn)行。4、清理工藝引進(jìn)拋丸清理機(jī)，落砂后的鑄件，先經(jīng)過粗拋后,運(yùn)至預(yù)清理車間切割冒口，打磨修正,再至清理工部經(jīng)熱處理、拋丸、探傷、對(duì)缺陷進(jìn)行挖鑿補(bǔ)焊至合格、精整后送至成品庫。5、焊補(bǔ)工藝1）每個(gè)承壓鑄造不見得重大焊補(bǔ)數(shù)量應(yīng)符合以下要求：nps2-nps4：不超過1個(gè)；nps6-nps10：不超過2個(gè)；nps12-nps14：不超過3個(gè)。

31、2）每個(gè)承壓鑄造部件的所有焊補(bǔ)總面積應(yīng)不超過該逐漸的表面積的10%。3）各點(diǎn)焊補(bǔ)修理次數(shù)一般不超過2次。4）焊補(bǔ)修理后要進(jìn)行pt/mt/rt無損檢測(cè)處理。5）所有的焊補(bǔ)修理原則上應(yīng)在整體熱處理之前處理。6、熱處理工藝引進(jìn)熱處理爐，研發(fā)、制定相應(yīng)的熱處理工藝，對(duì)wcb鋼種采用正火處理，cf8c不銹鋼采用固溶和穩(wěn)定化熱處理工藝。7、檢驗(yàn)引進(jìn)大型射線探傷設(shè)備和蔡司金相分析儀，利用力學(xué)性能檢驗(yàn)室，產(chǎn)品檢驗(yàn)手段齊全、先進(jìn)、可靠，產(chǎn)品質(zhì)量關(guān)完全可以嚴(yán)格控制。8、在環(huán)保、勞動(dòng)安全和工業(yè)衛(wèi)生等方面嚴(yán)格按國家、地方相關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，在保證建廠經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，確保社會(huì)效益。5.3 組織方式與分工項(xiàng)目組成員姓

32、名性 別年 齡專 業(yè)專業(yè)技術(shù)職務(wù)、職稱工 作 單 位在本項(xiàng)目中的分工a女48經(jīng)濟(jì)管理高級(jí)經(jīng)濟(jì)師總經(jīng)理本公司項(xiàng)目總負(fù)責(zé)b男58鑄造高級(jí)工程師技術(shù)部長本公司技術(shù)總工程師c男55機(jī)械加工高級(jí)工程師副總經(jīng)理本公司項(xiàng)目管理生產(chǎn)管理d男48鑄造研究員級(jí)高工本公司鑄造工藝研發(fā)e男50鑄造高級(jí)工程本公司鑄造工藝研發(fā)質(zhì)量部長f男46鑄造教授中科院技術(shù)合作g男31鑄造博士中科院技術(shù)合作h男40鑄造教授中科院技術(shù)合作i男44機(jī)械制造高級(jí)工程師*集團(tuán)技術(shù)顧問j男27材料成型助理工程師本公司技術(shù)研發(fā)項(xiàng)目管理k男28鑄造中級(jí)工程師研發(fā)經(jīng)理本公司技術(shù)研發(fā)l女31鑄造中級(jí)工程師本公司技術(shù)研發(fā)m女59鑄造高級(jí)工程師本公司技術(shù)研

33、發(fā)n男27材料成型助理工程師本公司技術(shù)研發(fā)o男27材料成型助理工程師本公司質(zhì)量檢測(cè)與分析p男34機(jī)械加工中級(jí)工程師本公司焊熱工藝研發(fā)生產(chǎn)管理q女36行政管理中級(jí)工程師本公司體系與檔案管理r男36財(cái)務(wù)管理中級(jí)會(huì)計(jì)師本公司財(cái)務(wù)管理六、 項(xiàng)目計(jì)劃進(jìn)度項(xiàng)目開展進(jìn)度時(shí)間安排表時(shí)間工作目標(biāo)2011年2月至2011年4月確定研發(fā)方向，組建研發(fā)團(tuán)隊(duì)，規(guī)劃研發(fā)基地與設(shè)備，確定并陸續(xù)引進(jìn)研發(fā)設(shè)備 2011年5月至2011年9月人員引進(jìn)，人員培訓(xùn)，部分設(shè)備調(diào)試，初步研發(fā)碳鋼加氫材質(zhì)2011年10月至2012年1月產(chǎn)品研發(fā)2012年2月至2012年5月產(chǎn)品研發(fā)，加氫碳鋼鑄件開始小批量試生產(chǎn)，取樣試驗(yàn)2012年6月至2

34、012年12月cf8c加氫材質(zhì)及鑄件產(chǎn)品試驗(yàn)與工藝改進(jìn)并進(jìn)入小批量生產(chǎn)。2012年12月至2013年2月項(xiàng)目改進(jìn)，項(xiàng)目總結(jié)，產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，鑒定驗(yàn)收七、現(xiàn)有工作基礎(chǔ)和條件1、現(xiàn)有生產(chǎn)條件本公司建于2008年，于2009年投產(chǎn)，已形成年產(chǎn)5000噸碳鋼、合金鋼和不銹鋼生產(chǎn)能力，擁有國內(nèi)同行較先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備，如中頻爐、電阻式熱處理爐、造型流水線、日處理能力60噸的砂處理設(shè)備即后整理設(shè)備等。產(chǎn)品主要市場(chǎng)為石油石化閥門和核電閥等配套鑄件，產(chǎn)品已遠(yuǎn)銷美國、瑞典、西班牙、意大利、俄羅斯、日本等國家，外銷占比約20%。2011年被中國鑄造協(xié)會(huì)評(píng)為千家重點(diǎn)骨干鑄造企業(yè)。2、現(xiàn)有技術(shù)能力和研發(fā)條件公司擁有強(qiáng)大的

35、技術(shù)力量，有高級(jí)工程師8人，中級(jí)職稱20人，大專以上人員占員工人數(shù)33%，技術(shù)工藝人員占員工人數(shù)24%，技術(shù)工人占普通員工人數(shù)的70%。同時(shí)公司還注重引進(jìn)外部技術(shù)力量，先后與我國著名高校和科研單位緊密合作，如中科院金屬所、清華大學(xué)、浙江大學(xué)、上海交通大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、上海冶金研究所、北京冶金研究所等，將其在鑄造、冶煉等領(lǐng)域強(qiáng)大的基礎(chǔ)研究力量與我司在鑄造、閥門行業(yè)多年實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，打造了一支具有國內(nèi)一流水平的技術(shù)團(tuán)隊(duì)。 公司于2011年被批準(zhǔn)建立市級(jí)高新技術(shù)企業(yè)研發(fā)中心、市級(jí)創(chuàng)新性企業(yè)、專利示范企業(yè)。2011年企業(yè)承當(dāng)了國家火炬計(jì)劃項(xiàng)目一項(xiàng)、星火項(xiàng)目一項(xiàng)；2012年新省報(bào)國家火炬計(jì)劃、星火計(jì)劃、國家重點(diǎn)新產(chǎn)品各一項(xiàng)；2009年至今承當(dāng)省科技計(jì)劃項(xiàng)目、市級(jí)科技計(jì)劃項(xiàng)目多項(xiàng)，和西北工業(yè)大學(xué)、中科院就鑄造關(guān)鍵技術(shù)達(dá)成技術(shù)交流平臺(tái)，和浙江大學(xué)材料學(xué)院組建了綠色鑄造創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)。企業(yè)具有雄厚的研發(fā)實(shí)力與創(chuàng)新活力。公司申報(bào)省級(jí)新產(chǎn)品30余項(xiàng)，驗(yàn)收12項(xiàng)，2項(xiàng)產(chǎn)品技術(shù)處國際先進(jìn)水平，其余處國內(nèi)領(lǐng)先水平；申報(bào)專利221項(xiàng)，其中發(fā)明專利有69項(xiàng)。企業(yè)創(chuàng)新結(jié)果豐碩。3、現(xiàn)有比較先進(jìn)和良好的檢測(cè)設(shè)備。公司擁有低溫槽沖擊試驗(yàn)機(jī)、液壓強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)、砂型強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)、無損檢測(cè)室、硬度儀、測(cè)厚儀等系列檢測(cè)設(shè)備，可為項(xiàng)目研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化提供質(zhì)量保障。4、公司體系運(yùn)行正常，企業(yè)已