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高速轨道交通运输专用铜合金导线材料高技术产业化示范工程建设可行性论证报告.doc
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1、高速轨道交通运输专用铜合金导线材料高技术产业化示范工程可行性研究报告1 项目简介本项目实施单位XXXXXXXXXXXXXXX是一家采用世界先进的SCR连铸连轧生产工艺从事铜产品深加工的高新技术企业。在多年的生产实践中,形成了一套符合自己生产实际的工艺控制方法。经过不断地在设备、工艺、自动化控制等方面的技术改造,使产品的质量水平不断得到提高。定期与国内、外先进企业开展技术交流和技术合作,使企业的在技术水平不断获得提升的同时,生产和技术上也获得更多有用的信息,公司的技术优势随之得以不断的更新与发展,紧跟世界先进技术的发展方向。公司在多年来的生产实践和新产品开发中,培养了一大批熟悉铜材深加工的技术骨
2、干,也使公司科技创新能力得到了很大提高。这些都为本项目提供了坚实的基础条件。高速轨道交通运输专用铜合金导线材料产业化项目是XXXXXXXXXXXXXXX利用自身技术优势,将在高速轨道交通运输专用铜合金导线材料研究开发方面取得的成果进行产业化,促进技术进步和产业发展。项目的关键技术为:合金的制备以及合金成分的均匀、关键设备的选择和控制以及SCR连铸连轧工艺技术和技术标准以及产品标准的制订等,需要解决的重大难题就是如何在提高铜合金导线材料强度的同时最大程度地满足高导电性的需要。项目的技术创新点是利用先进的SCR连铸连轧生产工艺代替传统的上引工艺,成功开发出高速轨道交通运输专用铜及铜合金导线材料,其
3、合金成分均匀、组织结构致密、性能稳定,从而取代传统的上引工艺而成为主流生产工艺。用该铜、铜合金导线材料生产的接触线等产品可以满足我国铁路提速和城市轨道交通运输的需要。项目的技术水平达到国内领先,国际先进水平。生产的产品可以与国外高质量产品竞争,并替代进口,从而实现西部初级原材料的增值转化。本产业化项目建设内容:通过有效整合,形成一条12000t/a专用铜合金导线坯料生产线、一条3000t/a接触线生产线和一条3000t/a合金绞线生产线。实现年产12000吨自主开发高速轨道交通用接触网导线、合金绞线材料等和向国内外接触网导线生产企业批量提供所需的新型高强、高导铜合金导线材料的生产能力。实现主要
4、技术指标:铜合金接触线性能指标优于TB/T2821-1997标准、满足用户要求并达到德国标准(接触线符合德国DIN43140、DIN43141标准),其中铜银合金接触线:抗拉强度375Mpa,导电率98IACS;铜锡合金接触线:抗拉强度400Mpa,导电率78IACS; 新型铜接触线(轻轨及矿山):抗拉强度320Mpa,导电率99IACS。合金绞线性能指标满足用户要求并达到德国标准(合金绞线达到德国DIN43138及德国DIN48201标准)。主要经济指标:合金导线产品合格率80%; 接触线和合金绞线产品合格率95,生产成本比进口国外同类产品低20%左右。本项目投资估算:项目总投资: 9518
5、.00万元基金来源: 申请国家专项资金支持 1000万元申请云南省专项配套资金支持 1000万元项目承建单位自筹 2880.53万元(包括利用原有资产600万元) 银行贷款 4637.47万元经济效益分析:该项目经过计算,年销售收入39850万元,年总成本35095.75万元,年利润总额3606.57万元,年税后利润2416.40万元,财务内部收益率20.98%(所得税后),投资回收期6.60(含建设期2年)(所得税后)。综合技术经济指标见表1-1。2 项目的意义和必要性,国内外现状和技术发展趋势及产业关联度分析2.1项目的意义和必要性2.1.1项目意义本项目实施后将对提升我国西部铜材深度加工
6、的能力和水平,优化铜产品结构,提升产品竞争能力产生积极的作用。高速轨道交通运输专用铜合金导线材料实现产业化后,可为我国高速电气化铁路建设提供高性能的接触网导线和承力缆,这将满足我国铁路电气化改造和全面提速的急切需要,并可为城市轨道运输、矿山轨道运输提供接触网导线,再经过后序工艺拉制成的铜合金细导线可以广泛应用于电讯业。该类材料产业化后,可代替进口,从而节约大量外汇。该项目的实施可将我国西部的铜工业从初级原材料向高附加值的深加工产品转变,将西部拥有的技术优势转化为产业优势,制造高技术含量、高附加值铜及铜合金精深加工产品,具有巨大的市场潜力,可将资源优势转化为经济优势,产生可观的经济效益。因此本项
7、目的实施将实现西部的初级材料的增值转化,对促进西部开发和国民经济建设起到重要意义。2.1.2项目的必要性铜在国民经济发展中起着非常重要的作用,人均铜消费量可以代表一个国家/地区的经济发展水平。铜以其良好的导电性、导热性与耐腐蚀性而得到广泛的应用。在铜的各种应用中,铜线材的应用占了50以上,特别是近些年随着科技的飞速发展,对各种新型高性能的高速轨道交通运输专用铜及铜合金导线材料的需求越来越高。随着我国电气化铁路提速步伐的加快,对电力机车接触网导线的质量要求越来越高,经过四次大提速后,目前虽然特快列车时速提高到160公里,广州至深圳和京广陇海线最高时速达200公里,秦沈客运专线试验列车时速达321
8、.5公里,但铁路发展的依然无法满足我国经济建设的需要,铁路仍有很大的提速空间。我国铁路刚刚完成第五次大提速,2005年我国铁路还将进行第六次大规模提速。今后一个时期,我国将要发展时速200公里等级的高速电气化铁路。要实现我国铁路的全面提速,就离不开高质量的接触网导线和承力缆,而采用传统上引法生产的铜及铜合金导线坯料加工成的电力机车接触网导线和承力缆,由于强度低,平直度差、耐磨性差、抗蠕变能力差等,越来越难以满足我国铁路提速和安全运行的需要,因此必须采用新型高性能的接触网导线产品才能满足铁路不断提速的需求。目前国内所用的高质量、高性能的接触网产品基本上依赖从国外进口。本项目就是针对云南省铜资源丰
9、富而铜深加工产业水平较为落后的实际状况,结合国内外市场需求,根据国家西部大开发战略对铜及其深加工产品的需求,利用XXXXXXXXXXXXXXX拥有的当今世界主流的SCR连铸连轧生产工艺和多年来从事铜产品深加工的技术优势以及地处有色金属王国的资源优势和中国西部面对东盟各国的市场优势,在国内第一家进行高速轨道交通运输专用高强、高导铜及铜合金导线材料系列产品的产业化工作。这将填补国内在该领域内技术和产品空白,替代进口产品,使高速电气化铁路接触网用材实现国产化,大力推动我国高速电气化铁路建设的进程。另外随着城市规模的不断扩大和城市功能的不断提升,城市交通显得越来越拥挤,因此城市轨道交通建设已成为国内外
10、许多城市解决城市交通问题的主要途径,城市轨道交通对接触线的质量和性能要求非常高,本项目实施对满足城市轨道交通运输用接触线的需要也将起到重要的支撑作用,同时还可以为矿山轨道运输提供接高性能的接触线产品。因此根据高速轨道交通运输等对专用高性能铜合金导线材料的迫切需要,本项目的实施是十分必要的。2.2国内外现状和技术发展趋势 2.2.1 国内外现状目前我国大多数企业是采用上引法生产接触线所需坯料杆,经一机五模拉拔机拉拔而成,该方法的是随着我国铁路电气化的发展逐步形成的。我国第一条电气化铁路是宝鸡至阳平关,采用铝包钢电车线,由于雨水腐蚀经常发生铝与钢分离的事故,逐渐被纯铜接触线所代替。开始的纯铜接触线
11、每根长度不足百米,一个锚段有多处焊点,在焊点处常发生断裂造成事故。之后,由国外引进上引法生产坯料杆,其接触线长度可按铁路锚段长度生产,一般在18002300米,最长可32003500米。机车的运行速度一般小于120km/h,在国内的市场占有率为80%,其余为进口材料所占有。而运行速度在140m/h以上的电气化铁路用接触线,主要是靠进口。我公司于2002年成功的开发出铜银合金接触网系列产品,这种产品因其工艺的高度科学性和先进性,基本能够满足我国铁路现阶段140km/h200 km/h建设和提速的需要,但是目前铁路200 km/h 运行速度需要的国产接触网导线系列产品仍是空白。而建设200 km/
12、h 以上的高速电气化铁路将是未来中国电气化铁路建设的方向。表1:不同类型的铜及铜合金铁路接触导线适用的速度范围接触线类型纯铜接触线铜银合金接触线铜锡合金接触线铜铬合金接触线适用速度140km/h140-200km/h200-300km/h300km/h目前世界上铁路电气化规模较大,技术水平较高的有日本、德国、法国、瑞典等。除日本部分采用铜包钢技术外,其余国家全部采用连铸连轧法生产电气化铁路用铜及铜合金接触线,从下表可以看出各国电气化铁路发展的情况,并能看出中国发展电气化铁路的潜力很大。表2:各国的电气化铁路的建设情况国家电力牵引里程%完成运量%瑞士100100瑞典6595日本5790意大利51
13、90德国4286法国3282波兰3765俄国3360英国2065中国19302.2.2 技术发展趋势国内接触线传统的生产工艺为:电解铜熔化上引铸造预拉冷拉成形包装。近年来利用连铸连轧工艺生产开发出接触线。其主要工艺为:电解铜熔化制备中间合金连铸连轧表面喷涂保护层收线包装预拉冷拉或冷轧成形包装,国内近年来也开发出利用连续挤压工艺生产接触线产品的新工艺。采用上引杆为坯料生产的接触线,随着使用年限的延长,上引坯料杆的缺陷,逐步暴露出来,即上引铸杆内部铸造组织残余、晶粒粗大、成份偏析和铸造组织疏松等缺陷,不能在后续加工中彻底消除,造成断线事故屡屡发生。而在铁路使用中断线事故往往会造成较严重的后果。采用
14、上引法生产铜银合金杆,由于保温时间短,不能很好地合金化形成固溶体,合金的添加不能起到很好的作用。特别是用上引法生产时,当铸造温度、冷却强度、上引速度稍有偏差,就会造成铸坯上裂纹产生,形成断裂的隐患。目前,铁道部领导和行业有关专家已认识到这种弊端,因此采用连铸连轧杆生产接触线必将成为今后发展的方向。2.2.3材料种类的发展趋势铁路电气化行车速度越快,对接触线的高温强度、平直度、耐磨性等性能要求会越高。采用传统纯铜接触线,只能满足140Km/h以下行车速度的要求,铜银合金接触线能够满足列车140Km/h200Km/h运行的需要,而对于200Km/h以上的行车速度,一般采用质量更高的铜锡、铜铬合金或
15、复合金属接触线,由于电气化铁路的不断提速,接触线产品的合金化和复合化是今后的发展趋势。2.3 产业关联度分析本项目实现产业化将带动以下相关产业的发展。(1)可带动上、下游产业的发展,能积累相关经验;代替进口,促进我国铜产品结构和档次的调整。我国铜线材行业经过40余年的发展,取得了长足的进步。90年代后期,其生产能力和消费增长迅速,但却出现了难以调和的矛盾,即质量水平低的产品严重供过于求,而高质量、高性能的铜合金线材的缺口越来越大。西部开发围绕着资源开发展开,本项目充分利用西部丰富的矿产资源以及已拥有的技术优势,将初级原材料转化为具有高附加值的深加工产品,带动了上游相关矿产业的发展、促进了西部铜
16、深加工产业链的延伸;另外,因实现了接触线导线材料的国产化,可带动国内接触线生产企业的发展,给下游的加工企业带来发展生机;通过对铜合金系列接触线的开发,可以使国内的铜加工行业在增加了新的铜合金品种同时还积累了一定配置合金的实践经验,为研发其它相关系列的合金打下基础,有利于国内铜合金线材生产的技术进步,促进铜合金线材规模化生产、促进我国铜产品结构和档次趋于合理化,打破该类产品长期依赖进口的局面。(2)推动连铸连轧工艺取代传统工艺的进程,拓宽SCR生产线的应用领域。SCR连铸连轧工艺自20世纪60 年代开始,以其技术的先进性,高质量、低成本风靡全球,截止2003年全世界已建成69条SCR连铸连轧生产
17、线,其产量占全世界连铸连轧铜线材的55%以上。目前,采用传统的上引法生产的接触线由于存在较多的铸造组织,所以无法满足因铁路的不断提速而对接触线产品高性能的要求。这种能耗高、产品质量低、技术落后的工艺势必要被先进的工艺技术所取代。本项目采用合金化技术和先进的SCR连铸连轧生产工艺生产具有高性能的接触线系列产品,不仅推动了用先进工艺取代传统工艺的进程,而且拓宽了SCR生产线的运用领域。(3)促进铁路交通业的技术进步,带动行业技术进步与经济的发展。铁路电气化是铁路交通业实现现代化的重要标志,如同内燃机车必然取代蒸汽机车一样,速度快、运能大、效率高、无污染的电力机车取代内燃机车,这是铁路交通业技术发展
18、的历史必然。然而,要实现电力机车速度快、运能大、效率高的优势,就必须提高接触网导线材料的产品质量,推动该技术领域的技术进步。(4)促进信息产业的快速发展,该项目可以满足信息产业对特殊性能铜及铜合金导线的需要。随着信息产业的飞速发展和信息产品的不断升级换代,对一些特殊性能的铜及铜合金导线产品提出了越来越高的需求,该项目开发出的新型高强、高导、高耐磨铜合金导线将可以满足一些产品的特殊需求(如:电话绳、手机振动器导线等),这些领域产品的开发还处于空白阶段,国内手机、电话生产厂家使用的话绳、振动器导线都依赖进口。本项目中的铜锡合金导线可用于生产话绳、振动器导线,以国产材料代替进口材料,必将降低手机、电
19、话生产厂家的生产成本,有利于促进国家电信业的发展。(5)促进矿山建设的发展。目前,大多数金属矿山和煤矿仍以井下开采为主,电力机车作为主要的运输方式,其性能的稳定性与接触导线密切相关。随着经济的不断发展,对金属矿产原料和煤炭的需求量将逐年上升。本项目可为矿山提供高强、高导的接触线,促进矿山的发展和安全生产。(6)促进城市轻型轨道交通。随着城市规模的不断扩大和城市功能的不断提升,城市交通显得越来越拥挤、环境污染问题日益严峻。因此,城市轨道交通建设已成为国内外许多城市解决城市交通和环境污染的主要途径,城市轨道交通对接触线的质量和性能要求非常高。本项目提供优质的材料可推进城市轻型轨道交通建设,同时对改
20、善城市环境起到有利作用。3 市场分析经济的飞速发展,要求交通、通讯等基础领域有一个超前的发展,但是我国铁路交通的发展却跟不上经济的发展速度。因此,为了满足经济快速发展对铁路交通的需求,就必须不断加快铁路发展的步伐,而与铁路交通密切相关的接触网产品也需要有一个快速的发展。项目开发的新型铜及铜合金产品主要用于电气化铁路、矿山输送、城市轨道交通以及通讯等领域。为实现电气化列车的高速化,必须在受电弓沿接触线高速滑行的过程中达到稳定的受流状态。因此,对接触线的抗断能力、平直度、表面质量、耐磨性、耐腐蚀性、耐温升和良好的导电性能、综合机械性能等都有较高的要求。根据电气化列车对接触线的要求,生产接触线的材料
21、必须在满足高强度的同时、最大程度的满足材料的高导电性。但用于材料的导电性和材料的强度是矛盾的共生体,导电性与强度成反比,提高材料的强度就要以降低材料的导电性为代价。因此各国都在进行高强、高导材料的研发,寻求材料强度和导电性的最佳结合点,以满足高速电气化铁路接触线材料和其它材料的需要。目前,全世界的铁路大约有160 104km,目前已开通的高速铁路只有4 104km,正处于发展时期。特别是在经济发达国家,电气化铁路的发展比较快,也比较超前。与之相应的接触线的材质要求也非常高,各种新型高性能铜合金导线材料开发成为研究的目标。随着我国电气化铁路工程建设规模的不断加大,接触网材料的消费量将逐年增加。随
22、着我国经济建设步伐的不断加快,对矿物的需求量会不断增加,城市建设的规模不断扩大。目前我国的电气化铁路建设、城市轻轨建设、矿山建设的概况如下:序号项 目里 程(Km)所需的接触线(吨)每年使用接触线(吨)1目前已建电气化铁路概况18000234002到2008年时电气化铁路概况80000104000161203每年接触线的维修情况1500195019504目前起每年接触线的维修增加情况1001301305每年城市轻轨要投入建设的概况5006006507806507806每年矿山用纯铜接触线3004003905203905207从目前起每年使用接触线的总量19500调查数据充分表明,接触线市场孕育
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