中国锻造行业“十四五”发展纲要(连载四)

2021-06-19中国锻压协会

锻造与冲压 2021年11期

文/中国锻压协会

《中国锻造行业“十四五”发展纲要》(连载三)见《锻造与冲压》2021年第9期

重点研究方向

实施锻造产业技术创新一体化发展战略，不仅要解决锻造行业的基础薄弱问题，还要布局未来重点研发内容，实现锻造产业向上突破。依据高端材料工艺技术研究，探索最佳产品成形工艺路线、最佳参数及工艺装备，制定材料标准及工艺技术标准，为产品设计及企业应用提供依据。通过定量化控制设备主要参数和产品工艺参数，并结合热加工过程的近净成形技术和热处理技术，提高锻件材料利用率，尺寸控制精度、探伤和性能一次合格率，缩短锻件热加工周期，减少热加工能耗等方面开展工作。充分利用信息化技术和模拟技术，实现大数据统计技术在锻件产品制造过程的推广应用，以及产品阶段性能的预测，实现从材料、工艺、设备、模具等全方位高质量提升。

基础锻造材料

⑴新材料开发，以满足特殊工况需要。以零件性能为目标的低成本材料制造技术，依据零件性能实现材料化学成分的精准匹配，降低材料的生产成本。

1)以轻量化为目标的零部件结构和工艺研究，开发新材料和新技术。

2)航空航天领域新材料新工艺的研究应用，如高温合金细晶棒料。

3)620℃及以上超超临界高温锻件的材料开发与制造。

4)大规格高品质实/空心特殊钢关键材料及其先进制备技术开发。

5)盾构机轴承用钢。

6)双相不锈钢、大型沉淀硬化不锈钢、核电石化用超级奥氏体不锈钢材料研究和应用。

7)大规格高品质高温合金、钛合金材料研制。

⑵传统材料品质提升，满足传统产品品质提升的需求。

1)研究超大型钢锭、空心钢锭的冶炼、浇注工艺，提高钢铁材料的纯净度，减小钢锭的偏析等缺陷，降低钢锭中的有害元素。精化钢锭化学元素含量。

2)锻造细分行业材料定制。开发一种牌号的钢材，针对不同客户、不同用途和不同后续加工工艺要求供货，例如满足冷、温锻造要求的交付状态，满足不同成形工艺、不同产品结构的材料定制与精制服务。

3)锻造行业与上游钢厂和下游主机厂合作开发和推广非调质钢材料。

4)连铸关键技术研究，突破高合金钢大圆坯心部裂纹、成分偏析等技术难题，实现连铸大圆坯替代钢锭用于高品质特殊钢关键材料的生产；开发立式连铸空心大圆坯装备及工艺技术，实现空心大圆坯直接用于轧制超超临界高压锅炉管等大口径无缝钢管产品，替代锻坯及实心连铸坯产品，提升材料均匀性，降低生产成本。

5)钢材使用性能和加工性能方面的研究；材料化学成分、机械性能的批量生产稳定性控制技术。

⑶参照国外先进金属材料标准，制定和完善我国金属材料行业标准，逐步达到国际先进水平。

⑷材料精准本构模型开发研究，提高CAE仿真的准确度。

根据不同材料牌号，锻件尺寸结构和材料成分与性能等，建立锻件材料数据库。以锻件材料及尺寸等级进行分类，完善材料基础数据、工艺参数和设备信息，为工艺技术人员提供不同制造工序的信息服务。

⑸金属热加工用先进环保防护润滑剂、保温涂料、金属高温防护涂料、高温陶瓷涂层的研发，提升锻件的表面质量、材料利用率，降低生产成本。

核心软件开发

⑴锻造产品CAD/CAE工程软件自主研发，实现国产化应用。

⑵数值模拟和物理试验的边界条件研究，实现数值模拟和物理模拟试验在产品制造过程的深度使用。扩大模拟软件在锻造工艺设计和操作方面的应用。

⑶精密环形锻件的主动精度预测工艺软件与系统开发。

⑷航空回转体锻件产品的可视化仿真验证与系统开发。

⑸锻造感应加热炉自动控制技术和感应加热的模拟技术研究。

⑹多尺度、全流程铸锻一体化仿真与试验研究。

先进锻造工艺技术

⑴构建特殊合金，如高温合金制备过程中的物理模型、集成式模拟的研究，把握合金制备过程(冶炼、开坯、锻造、热处理)，在整体层面上定量掌控各参数变化和影响，实现精确定点、跨阶段的数据跟踪，定量考察工艺参数对后续阶段乃至最终结果的影响，实现对产品制备过程的精确组织性能控制。

⑵大型锻件构筑成形技术研究。研究不同金属材料的表面氧化物结构，研究大变形条件下界面处氧化物物理破碎行为，以及氧化物在高温高真空下失稳分解行为，分析高温、高压、多向形变和复合场调控下的界面愈合规律。

⑶行业、企业间资源共享下的网络协同工艺设计。

⑷环保高效高质精密锻造工艺技术的研发。

1)冷锻、温锻、热锻和挤压相结合的复合成形工艺研究。

2)轻质高强材料变形工艺的研究。

3)毛坯无氧化加热技术研究。

4)环保性辅材的开发以及噪声控制技术重点突破。

5)闭式模锻模具与工艺。解决好局部应力高和飞边毛刺是闭式模锻工艺的关键；高性能锻件专用坯料的新型制备工艺方法；有效摩擦挤压技术和金属静液挤压技术的研究；建立系统的闭式模锻技术的基本条件。

6)板锻工艺与模具研究。

7)细晶超塑性及低温超塑性工艺研究。

8)多向模锻技术推广应用研究。

9)大锻件绿色制造基础技术研究。

10)高效率工作环境下，自动化相关联的脱模技术、模具预热与冷却技术。

11)精密环件轧制技术与低残余应力环件生产制造技术。

⑸航空发动机及燃气轮机用特种合金零部件研制，航空用关键件难变形材料控形、控性技术研究及应用，航天用大型异形环技术研究及应用。

⑹面向航空航天精密锻件小批量多品种柔性自动化、数字化和信息化生产线管控技术研究。

⑺大型锻件制造技术。620℃及以上超超临界转子锻件的全面国产化；新一代核电大锻件的示范应用；增材制造技术在大型锻件行业的应用。新一代SA508-4N钢大锻件的示范应用。

⑻围绕汽车关键零部件锻造成形工艺及设备开发；轨道交通等领域关键核心部件工艺研发。

⑼金属3D打印(增材制造)产品理化性能表征及标准研究。

⑽增材制造与模锻复合成形工艺研究。

⑾金属3D打印装备与技术的开发，特别是粉末制备、储运和应用防护技术。

⑿锻件残余应力检测及消除研究。

⒀材料冶炼-加热-锻造-热处理-机加工-热处理一体化工艺。

⒁锻件余热连续热处理技术。

锻造自动化、数字化、信息化技术及装备

⑴锻造全过程自动化技术。

⑵高性能自动化、数字化和信息化锻造设备关键技术研发及应用示范，包括快速锻造压机以及操作机的“三化”锻造系统开发。

⑶大规模定制下网络协同成形制造和自动化、数字化、信息化、网络化制造关键技术研发及应用示范。

⑷自动化、数字化和信息化数据采集与应用分析研究。

1)锻件热态在线检测系统。

2)锻件热态标识记录及识别。

3)锻造产品质量追溯体系建设。覆盖材料、模具、成形与热处理全工艺链的质量数据在线提取与数据资源库建设。

4)研究基于AI算法的精准诊断模型，通过对设备及零部件运行数据分析，实现准确的故障预测，降低设备停机率。

5)专家管理系统推广应用。面向全生命周期的锻造模具延寿、再制造关键技术及应用示范。

6)外观缺陷在线自动识别、自动检测系统。

7)锻件生产全流程在线能耗数据采集系统。

8)毛坯下料重量、尺寸、数量等自动化、数字化和信息化数据采集。

⑸无人值守车间(工厂)的整体设计，装备、生产线和工厂布局研究。

1)制造感知共性技术研究。在锻造生产车间集成化、网络化、数字化的基础上利用5G通讯技术建立起车间内所有装备高速无线传输系统。

2)建立基于5G云平台和大数据的锻造装备的健康管理与运维平台，实现所有锻造设备状态、故障以及重要工艺参数的实时监控。

3)基于数字孪生的锻造产品全生命周期分析系统，模拟、验证和优化整个生产系统，形成产品自动化、数字化和信息化生产与无人值守生产车间和工厂，为未来实现智能化工厂奠定基础。

模具技术

⑴加强对模具材料技术的研究。热模锻高温模具材料的研制和推广(600℃以上)。

⑵模具表面热处理技术研究。

⑶研发陶瓷成形模具。

⑷生产过程中模具润滑防护技术研究。

⑸适用于新产品研发的3D打印模具技术研发。⑹数字化和信息化锻造模具技术研究。

⑺热挤压模具超高耐磨性低成本材料技术。

⑻长寿命低成本模具制造关键技术研究，推动高品质热、冷作模具钢锻件的研发。

⑼开发适合中国锻造企业的数控高速铣设备，满足精密热锻模具快速制模。

先进重大工艺装备

⑴多工位模锻成形技术与自动化成套生产线。

⑵全伺服驱动自动冷、温模锻压力机自动线的开发及应用。开发能够连续24小时工作，设备有效利用率可以达到90%的全伺服驱动自动冷锻压力机自动线，使国产自动锻造线从年产100万～200万件跨到年产300万～500万件，达到发达国家的水平。

⑶超重型数控螺旋压力机开发及专用成形技术。

⑷电动螺旋压力机机器人自动线推广应用。

⑸十万吨级以上超大型多功能液压机。

⑹大型数控多轴联动成形设备研制。

⑺大规格平锻工艺及设备(坯料直径φ200mm以上)，与高速镦锻设备与应用技术开发。

⑻超塑性等温锻造工艺研究、机器人作业系统研发。

⑼大型多向双动复合挤压工艺与设备(挤压件重量在1500kg以上)。

⑽铝合金液态模锻成形技术和成套装备。

⑾锻件毛坯模块化加热技术研究、开发及应用。⑿伺服直驱电动螺旋压力机研究、开发及应用。⒀径向锻造机研究、开发及应用。

⒁脉动挤压成形特种设备研发及产业化。

政策建议

国家层面

⑴扩大强基工程专项在锻造行业的投资强度，根据国家强基工程需求，制定材料与成形技术战略发展纲领性计划，相应项目采用投标方式，企业自主投标，避免无序的发展，同时出台相应的财税政策，给予行业技术和规模效益支持；加大对锻造行业重点细分领域、重点企业、重点产品的扶持力度。

⑵建设高端自动化、数字化和信息化锻造设备、成形分析软件，自动化、数字化和信息化锻造创新与应用示范工程，对锻造行业信息化示范工程提供专项资金支持，并在税收上给予减免。重大锻造装备项目可采用事前立项，事后补助方式，确保完成。通过大幅度对创新产品减税吸引企业开展创新活动，同时加强对创新产品的价值评判和知识产权保护。

⑶技术研发费用向中小企业倾斜。新技术研发及应用方面吸纳中小企业参与，并给予资金支持。行业细分小巨人企业给予贷款贴息政策支持。支持装备制造企业扩大直接融资，发展应收账款融资，降低企业财务成本。

⑷将锻造行业关键共性技术列入科技部重点研发计划项目资助计划中。建立行业联合体共同技术攻关，由政府和各企业共同承担项目研发费用。

⑸鼓励各省、市制定政策支持锻造技术领域科技攻关计划项目。

⑹给予锻造行业企业技术研发费抵扣所得税政策优惠。对于经审计确认的研发费用，政府可考虑承担其中30%～50%。

⑺国家基金委与锻造行业骨干企业发布有关成形制造领域联合基金。

⑻人才政策支持。

1)教育部门有针对性地开展锻造行业急需工程技术人员、技能型操作人员培养规划制定工作，并督促有关组织及机构进行落实。

2)组织人事部门对高端锻造行业技术、管理人员在人才引进、职称评定、科研资金扶持等方面给予倾斜。

3)鼓励高等学校、科研机构支持和参与锻造企业人才培养工作。在高等工程教育、职业教育环节调整专业设置及人才培养方案，保证锻造行业多层次的用人需求。倡导企业工程技术人员到高校授课，高校教师到企业任职。政府主管部门对高校专业设置和制造强国相结合应尽快采取措施。

4)国家和地方政府支持企业对高端专业人才的引进和培养，加大政策支持。职工学校避免过度商业化，坚决遏制中介机构对职业学校学生实习生源的垄断和绑架，切实保护学生合法权益。

5)要加强知识产权保护，鼓励高校教师在企业兼职、自主创业等。

⑼取消银行承兑和商业承兑，国有企业带头执行。搭建政银企合作平台，研究建立产融对接新模式，引导和推动金融机构创新产品和服务方式。

⑽鼓励国内企业参与国际并购、参股国外先进的研发制造企业。

⑾推进首台(套)重大技术装备保险补偿试点工作。落实税收优惠政策，企业购置并实际使用的重大技术装备符合规定条件的，可按规定享受企业所得税优惠政策。依托重点工程项目，推动首台(套)重大技术装备推广应用，完善承保理赔机制。企业首台套研发往往会投入大量的人力、物力和财力，同时，国产化的研制成功往往又面临国外同行的价格打压，建议适当增加首台套产品保险补偿数额。

企业为生产国家支持发展的重大技术装备或产品，确有必要进口的零部件、原材料等，可按重大技术装备进口税收政策有关规定，享受进口税收优惠。

⑿完善和落实支持创新的政府采购政策。取消低价中标政策导向，合理制定预算，在预算价格内，价格相差不大的情况下，优选优质供应商。

⒀国家、企业层面的研究所及国家级重点实验室重点研究锻造行业技术发展路线及路径，制定锻造产业技术创新一体化的发展战略；加强塑性成形基础研究，寻找高端材料的塑性成形规律。依据高端材料工艺技术研究，探索最佳产品成形工艺路线及最佳参数，制定材料标准及工艺技术标准，为产品设计及企业应用提供依据。

⒁发挥国家制造强国建设领导小组作用，有效统筹中央、地方和其他社会资源，协调解决锻造行业在发展自动化、数字化和信息化制造中遇到的问题，形成资源共享、协同推进的工作格局。发挥国家制造强国建设战略咨询委员会作用，为把握技术发展方向提供咨询建议。加强规划与其他专项、工程有机衔接。在锻造行业“三化”制造领域研究建立创新中心，建立市场化的创新方向选择机制和鼓励创新的风险分担、利益共享机制，解决技术研究与产业化应用的鸿沟。围绕锻造行业自动化、数字化和信息化制造发展需求，建设重大科学研究和实验设施。支持锻造行业“三化”制造公共服务平台建设，增强为行业服务的能力。鼓励企业加大研发投入力度，加强自动化、数字化和信息化制造关键技术与装备创新。

充分利用现有资金渠道对自动化、数字化和信息化制造予以支持。按照深化科技计划(专项、基金等)管理改革的要求，统筹支持关键共性技术的研发。发挥国家财政投入的引导作用，吸引企业、社会资本，建立多元化投融资体系。鼓励建立按市场化方式运作的各类自动化、数字化和信息化制造发展基金，鼓励社会风险投资、股权投资投向“三化”制造领域。