高强韧性复合陶瓷刀片.doc

薆羀腿膇蒂罿衿莂莈罿羁膅螇羈膃莁蚃羇芆芄蕿羆羅葿蒅薂肈节莁薂膀蒇蚀蚁袀芀薆蚀羂蒆蒂虿肄芈莈蚈芇肁螆蚇羆莇蚂蚇聿腿薈蚆膁莅蒄蚅袁膈莀螄羃莃虿螃肅膆薅螂膇莂蒁螁羇膄蒇螁聿蒀莃螀膂芃蚁蝿袁蒈薇螈羄芁蒃袇肆蒆荿袆膈艿蚈袅袈肂蚄袅肀芈薀袄膃膀蒆袃袂莆莂袂羅腿蚀袁肇莄薆羀腿膇蒂罿衿莂莈罿羁膅螇羈膃莁蚃羇芆芄蕿羆羅葿蒅薂肈节莁薂膀蒇蚀蚁袀芀薆蚀羂蒆蒂虿肄芈莈蚈芇肁螆蚇羆莇蚂蚇聿腿薈蚆膁莅蒄蚅袁膈莀螄羃莃虿螃肅膆薅螂膇莂蒁螁羇膄蒇螁聿蒀莃螀膂芃蚁蝿袁蒈薇螈羄芁蒃袇肆蒆荿袆膈艿蚈袅袈肂蚄袅肀芈薀袄膃膀蒆袃袂莆莂袂羅腿蚀袁肇莄薆羀腿膇蒂罿衿莂莈罿羁膅螇羈膃莁蚃羇芆芄蕿羆羅葿蒅薂肈节莁薂膀蒇蚀蚁袀芀薆蚀羂蒆蒂虿肄芈莈蚈芇肁螆蚇羆莇蚂蚇聿腿薈蚆膁莅蒄蚅袁膈莀螄羃莃虿螃肅膆薅螂膇莂蒁螁羇膄蒇螁聿蒀莃螀膂芃蚁蝿袁蒈薇螈羄芁蒃袇肆蒆荿袆膈艿蚈袅袈肂蚄袅肀芈薀袄膃膀蒆袃袂莆莂袂羅腿蚀袁肇莄薆羀腿膇蒂罿衿莂莈罿羁膅螇羈膃莁蚃羇芆芄蕿羆羅葿蒅薂肈节莁薂膀蒇蚀蚁袀芀薆蚀羂蒆蒂虿肄芈莈蚈芇肁螆蚇羆莇蚂蚇聿腿薈蚆膁莅蒄蚅袁膈莀 高强韧性复合陶瓷刀片可行性分析报告项目名称：多品种高强韧性复合陶瓷刀片的生产专题名称：1、 金属粘结氧化铝碳、氮化钛复合陶瓷刀片2、 氧化铝碳化钛、钨复合陶瓷刀片3、 氧化锆增韧氧化铝陶瓷刀片（国内空白）4、 金属陶瓷刀片（钛基硬质合金）技术提供单位：西安理工大学技术负责人：潘敏元 教授建厂周期：共需六个月（订购个别设备可能超过此期限，但可用替代方法投产）二三年二月西安一、 概况：1、 项目的背景与目的本项目的高强韧性复合陶瓷刀片是立足于国内资源将氧化物与碳、氮化硅等陶瓷材料与金属的硬质难熔化合物经特殊方法复合并用热压、烧结工艺而制成系列的复合陶瓷刀具。本项目负责人专门研制陶瓷刀具材料具有三十余年的历史，取得了一系列陶瓷刀具新材料成果，已被国家有关部委认定为国家级新产品（并颁发新产品证书）。这些陶瓷刀具新材料不但有高强度，而且也具有相当高的强度和韧性，特别是高温力学性能极佳，因此，能在比硬质合金刀具高23倍切削速度下进行金属的切削加工，同时，其使用寿命比硬质合金提高310倍以上。因此，其综合效益大幅度提高。2、 本项目国内外现况目前工业发达国家（美、日、德等）已较大量地采用陶瓷刀具并获得良好的经济效益，其使用量逐年剧增。日本于1986年生产各类陶瓷刀片360万片，到1990年已增至600万片，占其硬质合金刀具用量的10%，美国1990年陶瓷刀片用量仅占硬质合金刀具用量的3%，德国也在5%左右，但均取得较高的经济效益。我国使用刀具的水平发展较为缓慢，迄今不少工厂仍采用焊接硬质合金刀具，这是用刀水平较低的标志，如果大力推广新型复合陶瓷刀具，可以促进我国金属切削加工业的水平大幅度提高，有利用整个工业水平的提高，并且可获得巨大的经济效益。我国目前尚没有任何一家能生产品种齐全陶瓷刀片的生产厂家，全国陶瓷刀片的年产量也只有20万片左右，特别是质量没有正规的标准难以保证其生产质量，因此一方面远不能满足金属切削行业的需求，另一方面，由于质量与产量的原因，也难于大力推广，大量的使用厂家更不知陶瓷刀具有何优越性。基于上述原因，十分有必要建立一个具有较高水平的、较正规的、较大规模的，可生产多品种的陶瓷刀具的生产厂，这是具有深远意义的事情。其重要意义如下：（1）满足国内量大面广的市场的需求，使我国机加工行业水平迅速提高，使之在国内外市场更具有竞争力；（2）利用我国资源与劳动优势，使陶瓷刀具参与国际市场的竞争；（3）节约能源与贵金属等战略物资；（4）取得巨大的社会经济效益。特别值得提出的是，我国有许多大企业及军工企业每年都要从国外购入巨额的刀具，若用本项目的刀具替代进口，则每年能为国家节约巨额外汇。3、 本项目成熟程度与技术水平本项目负责人从事陶瓷刀具新材料的工作有三十余年的历史。所研制的一系列陶瓷刀具材料新品种均具有优异性能，已中试批量生产陶瓷刀片，深受用户欢迎，解决了许多加工难题。由国家有关部委认定为国家级新产品（并颁发新产品证书），其主要机械性能范围如下：陶瓷刀片的力学性能对比本项目水平范围国外水平范围抗弯强度Mpa800-1350600-1350断裂韧性KIC值MPaml/25-114-11维氏硬度GPa185-225185-225注：不同种类的陶瓷有不同的力学性能，只能对同种类的陶瓷进行对比，表中的硬度不包括氮化硅陶瓷和氧化锆增韧氧化铝陶瓷。92年所研制成功的四个牌号陶瓷刀具材料均分别经机械部及陕西省科委的鉴定，鉴定专家们一致认为“提供鉴定的陶瓷刀具材料均达到了当前国际先进水平，在国内处于领先地位；填补了钛基硬质合金与纯陶瓷之间材料品种的空白”。九四年上述产品被国家科委、中国工商银行、劳动部、国家技术监督局、国家外国专家局等确定为一九九四年度国家级新产品。目前本产品已有小批量生产和近百家用户。本产品质量稳定、工艺成熟，具备了大批量生产的基本条件。二、 市场需求预测1、切削加工量大面广，我国是世界“用刀大国”硬质合金消耗量居世界前列。我国钢铁产量位居世界前列是衡量国家经济实力的标志之一，同时也是国家使用切削刀具用量多少的重要依据，因此，若能将国内陶瓷刀具用量从目前占硬质合金用量的0.1%（约25万片/年），增至1%，则年用量会很可观（约250万片左右）。2、据机电部97年统计，我国现有数控、多刀自动机床、加工中心等先进机床约100万台，若按每台机床使用1片陶瓷刀片，则年使用量也达百万片之上。国外数控机床均已大量采用陶瓷刀片。3、采用陶瓷刀片既能提高加工效率，也能降低加工成本。（1） 我国汽车制造行业，如第二汽车厂称，一旦全面采用年用量将超过十万片，我国汽车制造厂众多，如果加强推广工作，全行业年用量即可达百万片。（2） 机车车辆行业，如火车轮加工、火车轮轴加工、据称年用量可达十万片以上。（3） 冶金轧辊行业，如刑台轧辊、首钢机械厂等年用量达数万片以上。（4） 重型、矿山机械行业，如沈阳、太原等地厂家，全行业年用量可达十万片以上。（5） 造船行业，如上海、武汉、陕西等地造船厂、航用用柴油机厂，全行业年用量十万片左右。（6） 电机行业，如北京、哈尔滨、四川等，全行业年用量也在十万片之上。（7） 航天航空行业与军工行业，全行业难加工材料居多市场前景良好，年用量十万片以上。（8） 水泵行业，如石家庄等全国该行业用量估计年用量可超过二十万片以上。（9） 石化、化工、轻纺机械行业，全国该行业估计在十万片以上。全国行业良多，仅以上述10个行业考虑年用量远超过百万片，如果有质量优良的多品种的陶瓷刀片，再加以大力推广、宣传、全国年用量应为几百万片。因此，市场发展前景十分乐观。国外某公司在国内年销售陶瓷刀片约5万片左右。2、 国外也有广泛市场，主要是本项目陶瓷刀片质量达到世界先进水平，且刀片价格较国外低，平均售价为30元人民币（日、美520美元/片）。因此，竞争能力处于优势。综上所述，陶瓷刀具市场很大。同时，这种材料还可以制造成各种耐磨、耐蚀、耐热的各种零件，如喷嘴、密封环、模具、民用刀具等各类零件制品，如全面开发及推广前景实不可估量。三、 本产品工艺流程简介原料处理配 料球 磨真空干燥保护气过筛分装热 压倒 棱检 验打印包装磨平面切 割磨周边与圆弧工序间质检四、复合陶瓷刀片生产线投资概算总投资217.6万元，需60万元流动资金、房屋改造60万元，（旧厂房改造）面积约1000平方米，设备费217.6万元。1、 主要设备及其价格球磨机100立升2台30万刚玉球磨机1台5万真空干燥系统1套8万热压炉50吨6台40万真空烧结炉110013001台25万高温烧结炉17001台10万大型煅烧炉13001台1万冷等静压机1台10万（二手）油压机40吨1台4万小型压机M71201台1万平面磨床M9120612K2台3万（二手）工具磨床1台18万（二手）台式刃磨机2台1万倒棱机2台16万周边磨床2台20万（二手）线切割机1台25万内或外圆切割机3台12万硬度计1台12万金相显微镜1台2万激光测粒仪1台2万烘干箱2台12万变压器及控制柜2台8万远红外线测温仪2台18万立铣床1台3万（二手）车床1台25万（二手）其它20万总计2176万元以上设备及价格仅供参考2、生产规模及发展规划按设备投资217.6万元规模，可建成生产各类复合陶瓷、金属陶瓷刀片，还可生产各种陶瓷零件制品及小批量刀杆的基地，建成投产后，第一年可生产各类复合陶瓷刀片、金属陶瓷刀片共计15万片，还可生产各种陶瓷零件制品1万件以及刀杆1万把，总计产值可达480万元，利税264万元。第二年可根据生产发展需要增资60万元以扩大规模，使年产量增至产各类复合陶瓷、金属陶瓷刀片25万片，生产各种陶瓷零件制品及刀杆各2万余件，共计产值为774万元利税450万元。第三年根据市场需要扩大生产规模，扩大厂房面积400平方米，增加资金80万元，使年产量增到生产各类复合陶瓷、金属陶瓷刀片35万片，生产各种陶瓷零件制品及刀杆各3万件，总产值可达1176万元。利税683万元。3、成本分析（1）单片成本及利税估算电费 电炉功率为100千瓦，平均使用时间为1小时，电费按平均0.6元/度计算（高峰、低谷）每炉电费10010.6=60元（实际用电功率为90千瓦）、刀片生产合格率按90%计算，则每炉生产刀片32.4片（SN1206）每片刀片电费6032.4=1.85元其他机械用电每片电费0.11元/片，电费共计1.96元/片。原材料及辅料费 原料平均每公斤可生产刀片100片，每公斤混合原料为220元（经过处理的混合原料）每片刀片原料费为20080=2.75元（按利用率80%计算）工资及附加费 工作人员40人平均工资按800元/月计算则月工资总额为40800=32000元每片刀片320012000=2.67元（按年产陶瓷刀片10万片计）固定资产折旧 按快速折旧法8年折旧（高新产品）固定资产年折旧额=264500固定资产月折旧额=26450012=22042元每片刀片折旧额=220428334=2.65元模具费及磨削、切削费模具及磨制加工费3元/片切割费024元/片（均按10万片计）共计324元/片（2）成本计算 每片刀片生产成本为：13.27元/片原材料2.75元/片燃料及动力1.96元/片工资及附加费2.67元/片折旧费2.65元/片模具切割3.24元/片合计13.27元/片生产成本13.27元/片刀片平均售价为30元/片（市场现行价）刀片利税16.73元/片利税56%。4、 经济效益评估投资建厂后，每一年总产值为480万元，利税264万元复合陶瓷刀片10万片/年30元/平均售价产值300万元利税56%金属陶瓷及白陶瓷刀片5万片/年18元/平均售价产值90万元利税50%陶瓷零件制品1万件/年40元/平均售价产值40万元利税65%刀杆1万把/年50元/平均售价产值50万元利税50%根据发展需要第二年增资60万元扩大产量，总产值为774万元利税450元。复合陶瓷刀片15万片/年售价同上产值450万元利税60%金属陶瓷及白陶瓷刀片8万片/年售价同上产值144万元利税54%陶瓷零件制品2万件/年售价同上产值80万元利税65%刀杆2万把/年售价同上产值100万元利税50%（不变成本60%，可变成本40%，总值下降35%）第三年扩大规模增加投资扩大厂房，总值可达1176万元，利税683万元。复合陶瓷刀片23万片/年售价同上产值690万元利税60%金属陶瓷及白陶瓷刀片12万片/年售价同上产值216万元利税54%陶瓷零件制品3万件/年售价同上产值120万元利税65%刀杆3万把/年售价同上产值150万元利税50%通过以上所述，本项目少则一年多则一年半可收回投资。投资回收期=0.96年销售利润率=100%=55%投资收益率=100%=104%五、 项目实施有关条件及相关因素1. 原材料主要包括Al2O3与各种碳、氮化合物以及少量添加剂及部分金属粉末，国内均有供应、资源丰富。2. 主要设备是热压炉及球磨机等以及必要的磨削、切割、测试、原料处理等设备，国内均可供货，3. 全年用电约66万度。4. 用水采用储水池循环水。5. 厂房面积约1000平方米，少数要防尘，恒温。6. 本产品无三废。联系单位：西安理工大学科技成果转化中心联系电话项目负责人：潘敏元子信箱： 螇羆莇螂螆膈艿蚈螆芁蒅薄螅羀芈蒀螄肃蒃莆螃膅芆蚅袂袅蒁薁袁羇芄蒇袀腿蒀蒃袀节莃螁衿羁膅蚇袈肄莁薃袇膆膄葿袆袆荿莅羅羈膂蚄羄肀莇薀羄节膀薆羃羂蒆蒂羂肄艿螀羁膇蒄蚆羀艿芇薂聿罿蒂蒈蚆肁芅莄蚅膃蒁蚃蚄袃芃虿蚃肅蕿薅蚂膈莂蒁蚁芀膄蝿蚁羀莀蚅蚀肂膃薁蝿膄莈蒇螈袄膁莃螇羆莇螂螆膈艿蚈螆芁蒅薄螅羀芈蒀螄肃蒃莆螃膅芆蚅袂袅蒁薁袁羇芄蒇袀腿蒀蒃袀节莃螁衿羁膅