新材料稀土补强氧化锆增韧氧化铝陶瓷材料技术改造项目陶瓷刀具陶瓷磨具可行性论证报告甲级资质.docx
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新材料稀土补强氧化锆增韧氧化铝陶瓷材料技术改造项目陶瓷刀具陶瓷磨具可行性论证报告甲级资质
第一章总论
一、项目名称及承办单位
1项目名称
稀土补强氧化锆增韧氧化铝陶瓷材料技术改造项目
2承办单位
····复合材料有限公司
3项目主管单位
·····
4项目建设地点
·····
二、可行性研究报告编制依据
1国家、省有关法律，法规相关政策相关要求；
2国家有关现行技术设计规范和标准；
3国家发改委关于项目可行性研究报告内容和深度规定要求；
4德州市国民经济和社会发展第十一个五年计划纲要；
5山东······复合材料有限公司提供的相关基础数据、资料。
三、可行性研究报告的研究范围
1对企业的基本特点和发展规划进行说明和总体研究；
2对产品的国内外市场情况进行分析，并确定项目生产规模；
3对产品方案和产品技术进行论证，确定产品水平；
4对现有的产品生产工艺技术和设备进行分析研究，拟定先进合的
工艺技术和设备方案；
5对项目的实施条件、原材料及能源供应等进行研究说明；
6对项目的环保、消防和劳动安全卫生进行分析说明；
7对技改投资、成本估算和经济效益分析，进行财务及经济评价。
四、技改后的主要经济技术指标
主要经济技术指标表
序号
指标名称
单位
数量
备注
1
技改后新增生产规模
万件/年
1300
2
项目总投资
万元
23000
2.1
建设投资
万元
3400
2.2
铺底流动资金
万元
1950
3
技改投资指标
3.1
百元销售收入占用总投资
元/百元
30.6
3.2
百元销售收入占用建设投资
元/百元
4.5
3.2
百元销售收入占用流动资金
元/百元
8.6
4
劳动定员
人
268
4.1
其中：
工人
人
200
4.2
技术人员
人
58
4.3
管理人员
人
10
5
全年生产天数
天
300
6
建设期
月
12
7
新增设备
台（套、条）
26
8
总用地面积
平方米
12000
9
燃料动力供应
9.1
水
m³/年
5600
9.2
电
万度/年
220
9.3
天然气
万m³/年
30
10
新增收入
万元
75000
11
新增增值税
万元
1600
12
新增税金附加
万元
160
13
新增总成本
万元
65600
14
年新增利润
万元
9400
15
年新增所得税
万元
2350
16
年新增净利润
万元
7050
17
借款偿还期
年
18
投资利税率
%
48.5
19
投资利润率
%
40.8
第二章项目背景与提出
一、企业概况
····复合材料有限公司为民营股份制企业，是集生产玻璃钢制品、玻璃钢原材料和高性能陶瓷制品研发、生产于一体的中型企业。
是国家玻璃钢工业协会会员单位，···市玻璃钢行业协会副会长单位。
被县委、县府列为“九大工业项目”企业。
公司位于·····，紧邻····，注册资金2000万元，占地面积66000平方米，建筑面积66000平方米，现有建筑面积28000平方米。
公司主要产品有：
1、不饱和聚酯树脂系列产品，包括手糊、缠绕、模压、拉挤、耐腐蚀、食品级、家具、工艺品、大理石等多种品牌，产品性能优良，年生产能力20000吨，为长江以北最大的不饱和聚酯树脂生产企业。
2、年产6000吨的玻璃纤维纱系列产品，年生产能力6000吨。
3、玻璃纤维布系列产品，年生产能力600万米。
4、大型缠绕管道、贮罐等玻璃钢系列产品，年生产能力1万吨。
5、研发生产高性能陶瓷系列制品，居于国内领先地位，年生产能力50万片。
二、项目背景
金属切削加工离不开刀具。
陶瓷刀具是现代金属切削加工中的一种新型刀具材料。
它不仅能提高生产效率，加工硬质合金刀片所不能加工的超硬材料，而且是各类刀具的补充，是刀具家族中的一支新生力量。
近年来，陶瓷刀具的种类不断增加，随着科学技术的进步，各类刀具在其性能上不断改进。
新兴的各类工业项目、航天项目，新能源项目所用设备的加工制造，对刀具的强度、断裂韧度、抗弯曲度以及耐磨性都有很高的要求。
故有的刀具已经很难适应市场需求。
我公司与西安理工大学联合研究开发的多相新型复合陶瓷刀具在上述性能上都有显著地提高。
不同类型的陶瓷刀具有着不同的应用范围，不同的加工部件对刀具也有着不同的要求。
随着科学技术的飞速发展，工业领域的不断拓宽，加工制造部件的日益多样化，复杂化，对陶瓷刀具的需求也日趋多样化、高性能化、多性能化。
我公司使用特种陶瓷粉末材料，采用科学配方，应用现代化设备生产制造出来的新型刀具，具有高硬度、高强度、高红硬性、高耐磨性等特点，兼具优良的化学稳定性和低摩擦系数等。
其切削加工效率为普通硬质合金刀具的3—9倍。
各项技术指标已达到或超过国际同类产品，可以替代部分进口产品，可为国家发展经济节约外汇。
并且新型刀具的价格低廉，用户日益增多。
其市场前景十分广阔。
三、项目建设的必要性
1、符合国家产业政策和行业发展规划
党中央国务院在“十二五”规划中明确强调，经济发展要坚持“科学发展观”，大力支持具有高科技含量的民族产业。
本项目也属国家发改委在2010年《产业结构调整指导目录（2010年本）》中“高性能结构材料”的范畴，也是其中所鼓励投资的有发展潜力的企业项目类别，因此本项目符合国家产业政策和行业发展规划。
2、有力于当地经济发展
根据社会主义市场经济发展的大方向，对国家的高新材料开发利用能起到推到作用，企业可以大幅度增加利润，增加当地税收，促进地方经济发展，同时可新增200余个就业岗位，带动其它相关产业的发展，经济效益和社会效益显著。
发展前景广阔。
四、本次技术改造的基础和优势
·····复合材料有限公司是国内屈指可数的高性能陶瓷材料产品制造商之一。
公司自成立以来，本着“高科技，高品质，优服务”的目标，坚持“走科技创新之路，建高效节能企业”的宗旨，以市场需求为导向，以人本管理为核心，科学运营管理，充分调动广大职工的积极性，创造了良好的企业发展环境，吸引了大批来自全国各地的专家和技术人员，产品质量稳定可靠，受到了用户的一致好评。
在质量管理和质量保证方面，公司于2006年通过ISO9001质量认证，是县十大骨干企业之一，2006年被德州市科学技术局认定为高新技术企业，2009年被山东省科协推荐位山东材料行业优势企业，2011年被县委、县府认定为技术创新企业。
····合材料有限公司拥有一支有经验有能力的管理队伍，并向客户提供了优质的服务，坚持诚信经营。
上述已经建立起来的基础条件与优势将能充分保证山东······复合材料有限公司本次技术改造各项工作的顺利进行。
第三章市场需求预测与建设规模
一、市场分析预测
1、陶瓷材料的发展简况
长期以来，各工业发达国家（美、日、德等）十分重视开发应用新型陶瓷材料，致力于改善氧化物陶瓷材料的脆性问题，比如采用提高原料纯度，氧化物增韧、细化粉未颗粒，加入金属碳氮化物及金属或加入碳化物晶须等多种方法，使得氧化物陶瓷材料在强度和韧性上有了一定的提高，抗弯曲强度可达80-1000Mpa，断裂韧性可达5-7Mpa·M1/2。
我国新型陶瓷材料发展较晚，只是一些大专院校及研究机构在研究开发，但水平提高较快，且多为Si3N4系列陶瓷和氧化锆增韧陶瓷。
氧化铝—碳氮化物陶瓷材料一直没有得到很好发展和明显提高，还不能很好的适应高速切削加工领域的要求。
本项目所涉及的就是氧化铝—碳氮化物—稀土氧化物所组成的一种复合陶瓷，其特点是利用稀土氧化物来补强氧化铝—碳氮化物陶瓷，通过微晶理论、弥散强化理论和双骨架结构来补强，使得本项目陶瓷材料在强度和韧性上得以提高，满足现代金属切削加工领域的要求。
本项目所组成设计的复合陶瓷材料，我国资源丰富，价格低廉，加上我们采用先进的工艺方法，为广泛采用本项目陶瓷材料打下良好的基础，采用本项目陶瓷材料可以促进国内金属切削加工行业的水平大幅度提高，有利于整个工业水平的提高，并且可获得巨大的经济效益和社会效益。
基于上述原因，研究开发稀土氧化物补强氧化铝—碳氮化钛陶瓷材料具有深远的意义。
根据陶瓷材料的发展现状，特别是纯氧化铝陶瓷的发展，氧化铝添加碳化钛或碳氮化钛陶瓷得到良好的机械物理性能，我们认为将稀土氧化物添加到氧化铝复合陶瓷中，可以大大改善其韧性和强度，制得基于氧化铝复合陶瓷的优点于一体的综合性能良好的复合陶瓷材料，从而得到适应性宽，且有独特的加工本领的新型复合陶瓷材料，填补国内空白。
本项目属高附加值产品，这种陶瓷材料的组成设计和采用的其空均衡热压烧结工艺方法及采用卧式行星湿磨工艺均为国内首创，本项目采用自有知识产权，其独特的生产加工工艺制得高性能陶瓷制品，加之这种陶瓷材料国内资源丰富，产品价格低廉，容易得到广泛推广使用，使国内金属功削加工水平得以提高，降低了企业生产成本，提高了企业生产能力，增加企业效益，所以说该项目市场广阔。
本项目投产后，各类陶瓷产品按年产1300万件计，可实现产值75000万元，年增税收4110万元，年增利润9400万元，国内市场需求逐步递增，市场前景不可估量。
2、陶瓷材料的发展方向
目前，我国多数陶瓷刀具生产企业的技术和设备还不够完善，一些加工企业对特殊用途的刀具还要依靠进口。
今后的一段时期，我国的陶瓷刀具发展方向是提高国产刀具的各项技术指标的性能，形成针对性和实用性强的产品。
3、陶瓷材料的发展趋势
根据机床加工对刀具的需求趋势，促使各类刀具向高性能、高硬度、高强度、高红硬性、高耐磨性及化学稳定性发展，以适应加工各类复杂部件的不同要求。
4、陶瓷刀具行业的发展前景
国家“十一五”发展规划对新能源开发利用和高新技术材料研发利用非常重视，提出了新的目标要求，目前各个行业的机床加工对刀具的要求也日趋复杂化，陶瓷刀具普遍适用于机械加工中的车、铣、镗、削等机床的粗、半精及精加工，更加适合各类CNC数控车、铣机床及加工中心等现代化机床的使用，尤其是钢铁企业和汽车制造企业等对陶瓷刀具的需求量不断加大。
基于以上情况，我公司于2005年与西安理工大学潘敏元教授合作，开始立项研发高性能陶瓷刀具，并成立了课题项目。
于2006年产品通过国家权威部门认证，并正式投入生产。
二、产品销售
由陶瓷复合材料市场分析可知，其发展前景广阔。
山东······复合材料有限公司具有从事上述产品多年的生产、研发和销售经验，具有成熟的管理体系和完善的销售网络，本次技术改造实施后，其产品销售没有问题。
三、新增规模
根据产品市场要求，公司资金筹措的可能和技术改造后实施能力，确定本次技术改造后的新增规模为：
年新增各类陶瓷复合材料产品1250万片。
第四章技术水平
一、产品水平及标准
1、产品水平
·······材料有限公司生产的高性能陶瓷产品广泛应用于钢铁、冶金、电力、汽车制造等领域。
以下是各系列产品特性指标。
①、硬度≥20Gpa或≥94HRA
②、KIC≥6.0Mpa·M½
③、弯曲强度≥1000Mpa
·····材料有限公司生产的产品无论是技术的科技含量还是产品质量，在市场上均处于领先地位。
2、产品标准
本次技术改造后，采用同行业的技术标准。
二、工艺设备水平
工艺设备的选择直接关系到产品质量的好坏，合理的选择设备，对提高生产效率，自动化水平及创造良好的经济效益有直接的关系。
工艺设备选用的原则是：
1、技术先进、性能可靠、适应性强、操作维修方便。
2、产品有竞争力，能适应市场多变的需要。
3、结合企业现有的技术力量，管理经验和资产条件，综合考虑经济合理性。
本次技术改造所选设备为国内外先进生产设备，技改实施后，主体设备的总体水平达到当前国际先进水平。
第五章工程技术方案
一、技术改造原则
1、本次技术改造的目标是年产各类高性能陶瓷刀具及零部件1300万件。
2、认真贯彻技术进步的方针，按照高起点、专业化的方向进行技术改造。
3、积极采用新技术、新工艺和高效专用设备，提高产品质量，拓宽产品服务领域。
4、技术引进和消化吸收相结合，积极创新，提高产品开发能力。
5、为保证技改后的生产能力，产品质量和技术水平，本次技术改造重点投资所需设备和检测仪器，并考虑相应配套工程。
二、技术改造组成
·····材料有限公司厂区内（原预留用地内），增建生产车间、仓库、办公、科研综合楼和配套设施，达到技改后年新增生产能力为1250万件，从而降低生产成本，提高企业综合竞争能力。
本次技术改造同时考虑公用配套及服务性设施，以满足技改后生产需要，主要包括：
a:
辅助生产部门：
检验分析、研发、机电维修等。
b:
公用动力部门和系统：
电气系统、给排水系统、消防系统、环保系统等。
c:
服务设施：
主要包括综合办公楼、职工公寓等相应设施。
三、主要工艺技术
主要研发技术和内容：
a、基于增韧机理的组成设计和显微结构设计。
b、基于弥散强化理论和显微细晶粒理论，利用稀土氧化物的来抑制晶粒长大。
c、基于双骨架理论，使耐磨相氧化铝和硬质相，碳氮化物通过弥散强化和细晶粒机理，两相的结合强度得良好的改善，从而提高断裂韧性和弯曲强度。
d、基于热压基础理论对真空均衡热压烧结方法的研究。
e 、热压工艺方法及参数对显微组织结构及机械物理性能的影响研究。
f、本项目所研制的稀土氧化物补强氧化铝—碳氮化钛陶瓷材料结合理论的研究。
经过分析和对比国内外有关资料吸取有关经验和理论。
Hall-Petch关系，晶粒尺寸越小材料的硬度和强度越高。
通过加入一定比例的Ti（C,N）固溶体，弥散强化补强，并形成硬质相和耐磨相，可以提高陶瓷材料的硬度和韧性，并且形成双骨架结构。
由于Al2O3、Ti（C,N）与钢铁材料的亲和性较小溶点高，这样可以得到良好的化学稳定性和较高的耐磨性。
本项目的主要创新点和先进性有：
1、采用科学的组成设计方法并首次采用稀土元素来补强Al2O3—Ti（C,N）陶瓷材料；2、采用先进行的工艺方法卧式行星湿磨工艺及真空均衡热压烧结方法；3、结合中国国情采用国内资源丰富价格低廉的原材料，并用特殊的份成组成及工艺方法使得制造成本大为降低；4、本项目符合国家环保节能要求。
本项目的研究方法有以下几点：
1、本项目基于微晶理论，对高纯氧化铝陶瓷进行增韧补强，通过添加5-45%体积的Ti（C，N）固溶体，可以使得陶瓷组成双骨架结构，形成硬质相和耐磨相，用特殊添加剂可增加强度和韧性。
另一方面，通过添加两种以上的稀土氧化物（如Y2O3、CeO2、ERO3、LA2O3、ThO2等）使得抑制晶粒增长，提高抗氧化性能和化学稳定性，起到弥散强化之作用，且降低烧结温度有利于烧结，从而得到高强韧性的陶瓷材料。
2、采用自己设计的新型卧式行星球磨设备，使得粉未颗料在较短的时间里可以达到0.1—0.5um之间，并且减少了其它杂质的进入和氧化。
3、采用先进的工艺方法，制得细颗粒粉未后经冷等静成型，然后经高温预烧后再进行真空均衡烧结制得致密的陶瓷制品，经机械加工制得所需成品。
陶瓷工艺线路为：
原料处理——组成配料——卧式行星球磨——冷等静压成型——高温预烧处理——真空均衡热压烧结——机械加工——成品。
主要技术指标
1、要达到的技术性能指标和参数
抗弯强度≥1200Mpa断裂韧性≥6Mpa·M1/2
硬度≥94HRA或HV10≥19.00Gpa
2、采用技术标准
分析对比了国内外这类陶瓷制品各种性能数据，结合国内实际情况，采用同行业的技术标准。
3、拟增新设备
设备购置一览表单位：
万元
设备名称
型号
单位
数量
单价
总价
1
喷雾干燥机
台
2
225
450
2
冷等精压机
台
1
250
500
3
粉末自动压机
台
4
450
1800
4
热等静压机
台
2
800
1600
5
压力烧结炉
台
1
800
6
数控周边磨床
台
4
600
2400
7
数控双边磨床
台
2
600
1200
8
数控钝化研磨机
台
2
500
1000
9
数控五轴复合磨
台
1
500
500
10
数控五轴刀具磨床
台
2
400
800
11
电子显微镜
台
1
200
200
13
刀具测量仪
台
1
500
500
14
数显显微硬度计
台
1
50
50
15
X衍射仪
台
1
300
300
16
数控五轴加工中心
台
1
500
500
合计
12600
四、总图
1、厂区概况
····材料有限公司位于······县经济开发区。
····位于首都北京、港城天津、省会济南之间，距德州市40公里，济南机场90公里，天津港200公里，黄骅港80公里，青岛港400公里，北京300公里。
厂区内地势平坦，基础设施齐全，公司所处地理位置优越，交通运输十分方便。
实施本次技术改造较为有利。
2、总平面布置
a、设计原则
①充分的发挥厂区现有用地的效能，提高建筑系数，节约用地，妥善处理近期建设与远期发展的关系。
②满足生产使用的适用性、合理性、经济性等要求，合理处理各方面关系，按自然条件因地制宜的布置新增各建、构筑物及其他各种设施，做到建构筑物布置井然有序，且满足生产功能，力求总平面布置合理紧凑。
③因地制宜地布置厂内交通运输系统，组织好人流与物流，做到人车分流，道路设计应符合消防要求。
④注意厂区内各建筑物的建筑艺术处理及其周围环境的协调，并使其相互之间的间距符合有关规范要求。
⑤合理的综合布置地上、地下各种工程技术管线。
⑥充分利用地形，合理组织竖向布局，尽量利用自然落差，减少土石方量，加快工程建设速度和节约投资。
⑦搞好厂区绿化和美化，以改善和创造人工空间环境。
b、总平面布置
依据上述设计原则，对该厂区进行总体平面布置。
公司厂区平面形状基本呈方形。
地形较为平坦，除对原有车间进行改进外，在厂区北部拟新建车间一处。
根据厂区功能要求，重新进行统一规划布局。
厂区南侧为公司正门。
进入厂区为一条南北向、宽16米的主道路，将厂区分为东西两部分，厂区东侧为办公楼、树脂车间和刷桶车间。
西侧依次为陶瓷刀具车间、织布车间、原拉丝车间。
各建筑物之间有绿化带间隔。
各车间由出入口建设场区道路可直达各功能建筑门前，使场区内各功能区即相互连通又互不干扰，有效地实现了动静分离。
各建筑四周建设消防通道，以保证消防安全。
整个车间布置合理，以噪声为主要污染的生产车间和办公楼分开并有绿化带相隔，保证了办公环境的安静；布置合理紧凑，节约用地，统一规划，有利于生产管理和环境保护。
厂区总平面布置图见附图：
山东······复合材料有限公司厂区总平面布置图。
c:
本次技术改造建筑工程及投资表
表5-2新增建筑工程及投资表
序号
建筑工程名称
建筑面积（㎡）
单位（元）
总价
（万元）
备注
1
生产车间
9000
800
720
2
配电室
25
700
1.75
6
道路硬化
3000
60
18
7
绿化
2000
15
3
合计
742.75
e:
总平面主要指标
表5-3总平面主要指标表
序号
项目
单位
指标
备注
1
项目总用地面积
m2
66000
100亩
2
总建筑面积
m2
28000
2.1
厂房
m2
24000
2.2
办公楼
m2
3952
2.3
门卫
m2
48
3
容积率
0.42
4
建筑密度
％
42
5
绿化率
％
15.00
3、厂区绿化
厂区绿化对于改善环境，降低噪声、清洁空气是十分必要的。
厂区绿化主要集中办公和生活区域，生产区本着见缝插针的原则，选择适宜树种，即美化环境，又使生产区域保持洁净的氛围。
在厂区现有绿化格局下，采用点、线、面相结合、突出重点的方式适当绿化。
在绿化植物的选择上，考虑以抗污染，吸收有害气体、净化空气及适应性强的植物为主，主要种植在主干道两旁，在车间前种植绿草坪，以美化环境。
4、运输
本次技术改造位于······县经济开发区，所在位置交通方便，厂内运输用电瓶车、手推车、叉车等。
五、给排水
1、研究范围
本次技术改造涉及的生产用水、生活用水、消防用水、
2、给水概述
厂区水源属于开发区范畴，七通一平完全具备，区域供水管网铺设到用户。
本次技改用水量为20m3/d，其中生活用水19.2m3/d，生产用水0.8m3/d，主要用于开松工序的原料加湿。
厂区供水有保证。
3、给水系统
根据生产工艺需要，本次技术改造生产基本用水很少，主要为原料加湿用水。
给水主要为消防用水。
采取生产、生活和消防联合给水方式，在生产车间四周设环形给水网向各车间供水。
4、排水系统
生产及采暖用水循环使用，排水量不大，主要排水为生活污水，经处理后达标排放。
六、供电
本次技改后新增用电量为150万度/a，由······经济开发区供电网提供。
七、供热
本次技术改造用热主要为生产及采暖用，用热量为600大卡/d，新上1台40万大卡/h，燃气导热油炉进行供热，天然气用量为30m3/a，由······县天然气公司提供。
八、自然状况
1、地形
山东······复合材料有限公司所在区域位于东径115º51′~116º17′，北纬37º03′~37º23′。
地处山东省西北部，属黄河下游冲积平原。
地形受黄河近期迁移泛滥的直接影响，形成了高、坡、洼三种地形。
地形为四周地势较高，自西南向东北倾斜，地面坡降1/6000。
2、气候
本公司所在区域属温带季风区，大陆性气候，大陆度为66.9º。
年均气温12.7℃，全年主导风向S，平均风速3.63m/s，年降水量650mm，年均蒸发量2296mm，年均日照时数2617h，日照率58％，年均气压1012.9毫巴。
3、河流
公司所在区域属海河流域、卫运河流域，境内河流属过境河与季节性间歇河，西北两面为卫运河、四女寺减河、六五河贯穿全县。
旧城河、六六河、利民河等支流交错，互相连接，形成了排灌骨干水利系统。
4、土壤
全县土壤分潮土和盐土两大类，其中潮土土类分布全县，潜水埋深一般1-3米，土壤耕层质地较好，淋渗作用强，适宜于各种农作物生长。
5、地震裂度为6度
九、建筑结构
本次技术改造新增生产车间及库房为钢结构连跨厂房，屋面采用钢屋架\兰色彩板,室外装修用涂料涂兰白间隔,地面为水磨石地面.其他建筑物为砖混结构。
第六章建设条件与厂址
一、原辅料供应
本次技术改造后年新增陶瓷材料388吨，所需的原辅材料国内市场均能保证。
详见下表：
原辅材料消耗一览表
序号
名称
单位
用量
来源
1
高纯氧化铝
吨/年
152
国内市场
2
氧化铝
吨/年
93
国内市场
3
碳化钛
吨/年
78
国内市场
4
氮化钛
吨/年
65
国内市场
二、能动供应
1、供应
本次技术改造后新增用电量150万度/a，用电负荷为三级负荷，由县
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