大型自由锻件生产面临短缺与过剩的矛盾

机床配附件及维修2019年11月11日

  如果再不控制,10~15年后,我国大型自由锻件产能过剩问题将逐步显现。据不完全统计,我国现有8~185MN自由锻液(水、油)压机在500台以上,其中大型液压机60~80MN约10台、120~185MN为7台。而根据粗略统计,目前我国大锻件年产量约140万吨,液压机生产能力则在400万吨以上。

  我大锻件生产面临短缺与过剩矛盾

  我国生产大型自由锻件已有50多年历史,目前自由锻液压机的数量、等级、大锻件产量位居世界之首,但我们不得不承认,虽然我们已进入大锻件生产大国行列,但还远不是生产强国,因为有些质量要求高的重要大锻件仍需进口。现在我国大锻件生产处于“过剩”和“短缺”的双重压力,即一般大锻件供大于求,技术含量和质量要求高的大锻件,如百万千瓦级火电和核电用汽轮机转子(超临界、超超临界)、特大支承辊、大型高温高压厚壁筒体、船用大马力低速柴油机组合曲轴等锻件,我们尚处于生产能力低或不能生产的状态。

  国内需要用万吨自由锻液压机生产大锻件的用户主要是电站、石化、冶金和造船。电站所需大锻件如单机600MW以上火电、核电用汽轮机转子、发电机主轴,单机600MW以上核电站用核反应压力壳、蒸发器和稳压器,单机500MW以上水电站水轮机大轴、发电机主轴、镜板等;石化设备大锻件主要是>覫4500mm加氢反应器等高温高压厚壁塔器筒体、封头等;冶金设备主要是>覫1600mm锻造支承辊、大直径热轧工作辊;>20万载重吨船用轴系、舵杆及大马力低速柴油机组合曲轴;大型锻压设备立柱、柱片、工作缸等。

  笔者对要用万吨自由锻液压机生产大锻件的主要行业的大锻件需求量做了如下测算:

  发电设备:按国家能源局透露,我国核电建设原计划到2020年总装机容量为4000万千瓦,现调整为1亿千瓦(建成6000万千瓦,在建3800万千瓦),其中扣除2008年前已建、在建的870万千瓦,在以后的12年中要新建单机容量百万千瓦级压水堆核电机组90台,平均每年8台,每台百万千瓦核电机组需大锻件约3000吨,每年总量约3万吨;火电方面,到2020年装机容量将达到15亿千瓦,在以后的12年中要增加单机容量60万~100万千瓦机组约350台(其中单机60万千瓦约占70%),按哈电、上电、东电三大集团生产能力预计,每年约需大锻件3万吨;到2020年水电安装容量要达到3亿千瓦,在以后的12年中要新增单机容量50万千瓦以上水电机组400台,每年平均生产34台,年需大锻件3万吨。

  冶金设备:所需大锻件主要是新增轧机、配件及易耗品轧辊,现年需各种轧辊约40万吨。邢台轧辊公司全面技改,新增80MN自由锻液压机,年产各种轧辊15万吨(其中锻钢轧辊约5万吨)。目前大型锻造支承辊、热轧工作辊主要在一重、二重生产,年产量约2万吨,按年产5亿吨钢材,年需特大锻造支承辊约5万吨,当4台新万吨液压机投产后,大型锻造支承辊不足的问题将逐步解决。

  石化设备:大锻件主要用于炼油和化工所需加氢反应器等高温高压厚壁塔器的筒体、封头,一旦煤液化技术成功,所需反应器筒体将会更多,预计年需各种厚壁筒体约5万吨。

  造船:大型远洋船用大锻件主要是轴系、舵杆、低速大马力组合曲轴,到2020年大型新船需求每年约1000万载重吨,年需大锻件15万吨,其中约有30%用万吨液压机锻造,约5万吨。

  其他:如重型锻压设备、矿山设备等年需大锻件5万吨。

  市场有限技术要求高企业投入需谨慎

  据了解,国内原有3台万吨自由锻液压机因结构和控制系统落后,不能锻造大型筒体锻件,为满足某些大锻件的生产,一重、二重、上重、洛阳中重在多年掌握的冶炼、锻造生产经验,并在原有配套设施的基础上适当扩大,安装具有新结构、现代化控制系统的150MN、160MN、165MN、185MN(尚在制造)自由锻液压机是合适的,这些万吨液压机投产后将逐步减少大锻件的进口,并有望出口。

  现新投产和即将投产的150MN、160MN、165MN、185MN4台自由锻液压机都要配新型全液压锻造操作机,其生产率可提高80%以上,每台万吨液压机月产约1万吨锻件。原有3台120MN液压机年产大锻件约12万~15万吨,新增4台万吨液压机年产大锻件在40万吨以上。

  按上面笔者对用户的测算,国内市场年需大型自由锻件约30万~35万吨,占现有新旧7台万吨自由锻液压机生产能力的60%。而现在还有多家重机厂及其他企业都要新上万吨自由锻液压机约8台,值得思考。

  正是由于近几年大型自由锻件供应紧张,销售形势看好,因此,部分企业纷纷要投资新建、扩建万吨自由锻液压机生产大锻件,一些地方政府也予以支持,形成当前盲目无序、互相攀比,都要新增大型自由锻液压机的局面。

  有些企业也知道需要用80MN以上液压机生产大锻件的市场有限,因为有些重要大锻件国内生产少或尚不生产,现在投资就想抢占这个市场,要在大锻件生产上搏一下,成功了就站住脚,失败了就下来。这种思想实在要不得,用银行几十亿元贷款下赌注,企业倒闭后都是呆账,最终受损失的是国家和人民。

  目前拥有60MN以上自由锻液压机的民营企业大都无冶炼能力,所需钢锭全在社会上采购。50吨以上钢锭都用冷锭,不仅影响锻件质量,也增加能耗和成本。在万吨液压机上生产大锻件时,大部分钢锭单重都在百吨以上,若不用热钢锭,无法保证锻件质量,且燃料损失大,提高了生产成本。若百吨以上钢锭从冶炼厂用重卡运到用户,路况等是否允许;如果自己建冶炼厂浇注钢锭,就需要大电炉、钢包精炼炉、真空注锭室等,不仅投资大,多余钢液如何解决,当地是否允许建污染环境的冶炼厂,这些实际问题必须充分考虑。

  冶炼技术难度比锻造工艺更难,因为大型自由锻件质量取决于钢锭,要提高大锻件的综合性能,必须减少钢锭的成分偏析,改变非金属夹杂物形态,使钢中有害气体和有害元素含量达到最低,这样才能保证大锻件质量。现在新上4台万吨自由锻液压机的结构、参数和控制系统的技术水平并不比国外差,而且冶炼设备的配置水平(钢包精炼、真空注锭)与国外相当。但随着各种成套设备性能不断提高,对锻件质量的综合指标也相应提高。如为了减少二氧化碳排放量,提高发电效率,采用超超临界汽轮发电机,蒸汽压力为316kg/cm2、温度593℃,汽轮机转子就要采用高温疲劳强度和蠕变断裂性能更高的新钢种;现在要把蒸汽温度提高到621℃,又要研制新钢种。对核电压力容器锻件的要求就更高,为最大限度地减少压力容器受中子辐射后,使容器材质降低韧性及延性而发生脆化现象,冶炼时必须严格控制有害元素的含量,使容器材质脆化量达到最小。

  对石油精炼所用加氢裂解反应压力容器锻件,长期在高温、高压条件下工作,要求钢材具有高的抗张强度、断裂韧性和耐氢腐蚀,这些材料一般冶炼厂不易完成。因此,新钢种的不断出现,增加了冶炼难度。我们的冶炼水平还不高,当务之急是尽快提高冶炼技术,如果炼不出优质钢液、浇不出合格钢锭,就是再上数台300MN自由锻液压机仍生产不了合格大锻件。

  大锻件生产属高技术、高投入、高能耗、高污染产业,连同配套工程项目占用土地面积大,国家应迅速管起来进行宏观调控,不能再允许这种盲目无序的新建和扩建。各企业生产大锻件品种应有侧重,要有分工,向专业化方向发展,要依据生产条件形成自己的特色产品,以便更好地开发国内外市场。

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