年產800噸高工作溫度稀土永磁體生產線項目可行性研究報告_第1頁
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文檔簡介

1、年產800噸高工作溫度稀土永磁體生產線建設項目可行性研究報告磐安縣華順電子科技有限公司(籌)二一一年八月磐安縣華順電子科技有限公司(籌)年產800噸高工作溫度稀土永磁體生產線建設項目可行性研究報告第一章 總 論(一)項目名稱及所屬領域(1)年產800噸高工作溫度稀土永磁體生產線(2)該項目主要生產n35eh、n38uh、n52系列計算機音圈電機(vcm)及傳感器專用高檔釹鐵硼片式磁體。并可在汽車、軍工產品、核磁共振成像(mri)等高新技術領域上運用。(二)法定代表人磐安縣華順電子科技有限公司(籌)法定代表人:樊榮潛。(三)項目概況項目總投資為7579.1萬元,固定資產投資5864.1萬元,流動

2、資金1715萬元。土地:擬在 浙江磐安工業(yè)園區(qū)新征40畝土地。項目實施完成后,可新增年銷售收入32200萬元,利潤5729萬元,稅金1675萬元。本項目主要技術經(jīng)濟指標見表1-1。表1-1 主要技術經(jīng)濟指標匯總表序號項目名稱單 位數(shù) 量備 注1建設規(guī)模1.1高工作溫度稀土永磁體生產線噸8002產品方案2.1n52系列片式磁體噸3302.2n35eh、n38uh系列片式磁體噸4703主要原輔材料消耗3.1金屬釹噸/年58.38外購3.2純 鐵噸/年1010外購3.3金屬鏑噸/年5外購3.4鐠釹合金噸/年25.38外購3.5硼 鐵噸/年13.46外購3.6金屬鋁噸/年5.56外購3.7氮 氣 立方

3、米/年1860廠區(qū)氣站3.8其他輔助材料噸/年150外購4公用動力消耗量4.1 年耗水量萬噸/年3.524.2 年耗電量萬度/年11505總定員人6總圖、土建6.1新建建(構)筑物面積303967新增項目總投資萬元7579.17.1新增固定資產投資總額萬元5864.1 其中:固定資產投資萬元5864.18年銷售收入萬元322009年總成本費用萬元2622710稅金萬元167511年利潤總額萬元572912財務評價指標12.1 投資利潤率%36.9412.2 投資利稅率%51.6912.3 投資回收期(含建設期1.5年)年4.6512.4 財務內部收益率%28.8812.5 財務凈現(xiàn)值(ic=1

4、2%)萬元3886.52第二章 項目的背景和必要性(一)項目背景及建設必要性燒結釹鐵硼(ndfeb)磁體具有高的剩磁、矯頑力和最大磁能積,自問世以來,在國防、家用電器、電子信息和汽車工業(yè)等領域獲得了廣泛應用,特別是計算機、電子通訊的普及和汽車用電機的高速發(fā)展,使其應用前景更加廣闊。目前,燒結釹鐵硼磁體主要應用于計算機硬盤驅動器音圈電機(vcm)、傳感器應用領域、電子和數(shù)據(jù)存貯領域,以及汽車電機、核磁共振成像儀、揚聲器等領域。在當今信息社會里,計算機產業(yè)將成為世界頭號產業(yè),其發(fā)展帶動了相關配套元件的發(fā)展,硬、軟磁盤、光盤驅動器和打印機驅動頭是西方使用ndfeb磁體最多的一個方面,每年用于計算機驅

5、動器的ndfeb磁體約占ndfeb磁體銷售總量的50%。因而ndfeb磁體vcm上應用,將是ndfeb永磁后延應用發(fā)展的重要方向。最近幾年,隨著計算機的微型化,磁盤存儲密度的增高,要求vcm體積更小,反應速度更快捷,慣性更小。因此,隨著驅動器整體性能的提高,現(xiàn)在對音圈電機磁體性能要求更高了,不僅磁體磁能積由原先的35mgoe提高到50mgoe,而且要求超高的尺寸穩(wěn)定性和結構穩(wěn)定性。計算機的進一步小型化、輕量化和高性能化要求磁體有更高的磁能積。在計算機、信息通信設備、醫(yī)療器械和機電一體化設備中,信息輸入部分,信息匯錄部分、電源部分、控制部分,眾多的磁性器件起著重要的作用,其中引人注目的磁性器件就

6、是磁傳感器。傳感器的發(fā)展日新月異,特別是80年代人類由高度工業(yè)化進入信息時代以來,傳感器技術向更新更高的技術發(fā)展,第三代稀土永磁材料釹鐵硼磁體作為傳感器中重要的部份之一,這種采用專用釹鐵硼材料的傳感器還能夠應用在很大的溫度范圍中,有很大的工作壽命,抗灰塵、水和油污的能力強,其研制開發(fā)以及新產品的更新?lián)Q代必將使我國傳感器技術與外國差距縮短。過去,日本、歐洲和美國的ndfeb廠家已能大批量生產(bh)max為50mgoe的磁體,在實驗室制備出了磁能積高達57mgoe的燒結釹鐵硼永磁體。而中國廠家的最高品牌仍徘徊在3845mgoe之間,且其矯頑力也相對較低。因此開發(fā)出剩磁高、矯頑力高、磁能積高、力學

7、性能強、溫度穩(wěn)定性強的新一代產品,就能擺脫目前國內低檔廉價磁體的束縛,改變美國、日本在國際高性能磁性材料市場上的壟斷地位。為增加企業(yè)的高技術含量,提高華順品牌,增強企業(yè)盈利能力和持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的能力,以優(yōu)質優(yōu)價滿足國內外市場的需求,我公司決定建設一條年產噸高工作溫度生產線,從而提高企業(yè)經(jīng)濟效益,擴大出口創(chuàng)匯。本項目的實施,將會提高燒結釹鐵硼產品的檔次,進一步拓展燒結釹鐵硼產品的應用領域,使之向國際主體市場邁進。同時,通過我們的技術創(chuàng)新。如:鑄帶合金化防氧化技術,雙相合金添加及多相合金添加技術如dy-co合金及nd-dy-co合金添加及zr-nb-al合金添加技術,可較普通工藝在節(jié)約1-2%dy的

8、成本下,實現(xiàn)hcj25-35koe的目的,及多級回水時效技術,提高磁體的熱耐溫性。產品具有工作溫度高、耐熱磁性能穩(wěn)定、不可逆損失小。稀土釹鐵硼永磁材料的出現(xiàn)必將帶來機電產品的重大變革。稀土釹鐵硼永磁體具有優(yōu)異的磁性能,是鐵氧體磁能積的6-10倍,是釤鈷如a1nico的1.5-2倍,能提供更高的磁通密度,并能在改善其熱穩(wěn)定性的情況下,能使電機的功能提高50%以上。近年來,用稀土釹鐵硼永磁體取代傳統(tǒng)的鐵氧體、釤鈷、a1nico作勵磁結構的比例大副增大,用途極為廣泛。再者由于稀土永磁體在功能、價格、產品可靠性上即綜合性價比上比其他磁體具有優(yōu)勢,它將逐步取代過去所有的a1nico和鐵氧體永磁在電機中的

9、應用。在同一體積的情況下,ndfeb的電機額定輸出功率可提高3050%,因此隨著ndfeb成本的下降,今后鐵氧體和a1nico電機將有大部分可被ndfeb的電機所取代。隨著國際需要高工作溫度系列ndfeb量的逐漸增長,前景非常樂觀。 (二)國內外產業(yè)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢目前國內外稀土永磁電機的研究發(fā)展正進入新的發(fā)展階段。國內釹鐵硼應用從2000年起步,逐步由單一電聲行業(yè)轉向多元化、多行業(yè)用戶的格局,由于技術開發(fā)等多種原因,少量只進入了部分簡單的電動車、電動摩托車電機設備工藝市場。由于其在產品性能、使用溫度及熱穩(wěn)定性方面的嚴格要求,使各個企業(yè)望而卻步。國外企業(yè)如日本釹鐵硼企業(yè)在市場銷售比例的數(shù)據(jù),2

10、000年日本年產6000t釹鐵硼銷售比例:音圈電機(vcm)43%,電機瓦38%,核磁共振(mri)16%,通訊9%,電聲2%,其它2%。很明顯,發(fā)達國家釹鐵硼磁體應用主要集中在vcm、汽車、摩托車和核磁共振上,而非國內產家的電聲行業(yè)上。(三)對產業(yè)發(fā)展的作用和影響隨著電子信息產業(yè)的迅速發(fā)展,電子產品正在日益小型化、微功能化和安裝高密集化。本項目產品是采用國際先進的速凝(sc)和氫破(hd)技術,具有晶粒細小含氧量明顯降低等特點,具有工作溫度高及優(yōu)異的磁性能。同時,由于公司采用了z r-nb-al添加技術和三相添加技術,生產成本大副下降,由其他工藝節(jié)約了稀土貴重金屬d y約1-2%。節(jié)約了稀土

11、資源并降低了生產成本10-20%。是電子信息產品中的重要基礎材料之一,有利于減少汽車電機的體積和重量。稀土永磁是一種高功能材料,它是許多新技術、高技術產業(yè)發(fā)展的基礎。稀土永磁具有優(yōu)異的磁性能,能提供工作磁通密度,并能超過一般線圈的工作磁通密度。而且還具有高耐熱作用,能使電機的功能提高50%以上,稀土永磁體在功能、價格、產品可靠上比其他磁體具有優(yōu)勢,在同一體積的情況下,ndfeb的電機額定輸出功率可提高3050%,隨著ndfeb成本的下降,今后鐵氧體和a1nico電機將有大部分被ndfeb的電機所取代。高工作溫度生產線項目的實施將會帶動國內磁性行業(yè)向著正確的行業(yè)發(fā)展方向發(fā)展,對我國釹鐵硼行業(yè)在世

12、界的地位得可以到充分的加強。其影響力度是不可估量的。(四)國內外產業(yè)關聯(lián)度和市場分析現(xiàn)在燒結釹鐵硼磁體的磁能積(bh)max已由最早的240kj/m3(30mgoe)發(fā)展到了現(xiàn)在的432kj/m3(54mgoe),達到了燒結釹鐵硼材料理論磁能積的90%。日本已能批量生產磁能積達 400kj/m3(50mgoe)以上的高性能燒結釹鐵硼磁體,而我國批量生產燒結ndfeb的(bh)max大多為 304336kj/m3(3842mgoe),僅有少量達到360kj/m3以上(45mgoe),均屬于中低檔產品,同國外相比還有相當大的差距。為發(fā)展我國的ndfeb稀土產業(yè),充分發(fā)揮我國資源的優(yōu)勢,滿足各工業(yè)領

13、域對高性能燒結ndfeb永磁的需要,必須對發(fā)展高性能燒結釹鐵硼永磁的關鍵技術進行研究。稀土永磁是一種高功能材料,它是許多新技術、高新技術產業(yè)發(fā)展的基礎,在vcm及傳感器等高科技領域應用它,可使產品高性能化、輕型化,從而導致產品的一次革命想變化,其應用前景十分廣闊。 稀土永磁體潛在的主要用途是用在同步或無刷直流電動機。應用方法之一,是在感應電動機轉于內部放入永磁體,制成一種高效稀土永磁同步電機,電機效率可提高5。功率因數(shù)可達95以上。其次,采用微電子技術,制成轉速、轉距可調的無刷直流電動機,用途極為廣泛。比如汽車發(fā)動機、計算機音圈驅動器里所用電機、各類電動車等由于ndfeb永磁材料在功能、價格、

14、產品可靠上比其它磁體具有優(yōu)勢,它將逐步取代過去所有的alnico和鐵氧體永磁在電機中的部分應用,比如,ndfeb單位體積輸出功率高和鐵氧體二者制成的電機,在相同體積的情況下,額定付出功率ndfeb的電機可提高3050%,因此隨著ndfeb成本的下降,今后鐵氧體和alnico電機將有大部分可被ndfeb電機所取代,前景非常樂觀。全世界目前總產量在1500020000噸左右,在國際范圍內,稀土永磁材料的科研、生產、應用都持續(xù)保持高速發(fā)展,這主要表現(xiàn)在:(1)永磁體性能發(fā)展快;(2)產量和產值發(fā)展快;(3)工藝設備更新?lián)Q代速度快。1975年以來西方國家稀土永磁材料產量平均每年以10%20%的速度增長

15、。1985年西方國家稀土永磁材料銷售額已超過永磁材料總銷售額的1/3,達到近3億美元。1988年日本稀土永磁產量已達1200噸,產值已超過360億日元(2億美元)。時至今日,釹鐵硼的發(fā)展仍然引起人們的廣泛關注,其主要原因在于其具有綜合優(yōu)異磁性能、原材料資源豐富、不含戰(zhàn)略金屬co和ni、生產成本較低等優(yōu)點,它已成為稀土永磁材料應用領域發(fā)展最快、產業(yè)化程度最高的高科技產業(yè)。自1983年釹鐵硼永磁材料問世以來,稀土永磁材料以更快的速度向前發(fā)展。釹鐵硼的產量,全世界1984年僅為32噸,到1994年總產量達4470噸,11年間增長140倍,平均年增長率高達63。1995年以后,全世界仍以超過23的平均

16、年增長率迅速發(fā)展。1998年,全世界燒結釹鐵硼年產量達到10090噸,我國生產4100噸,占全世界的40。據(jù)預測,到2012年,全世界釹鐵硼產量將達到14.6萬噸,產值將達到83億美元,市場極為廣闊,發(fā)展意義重大。(五)產品市場預測在當今信息社會里,計算機產業(yè)將成為世界頭號產業(yè)。據(jù)報導,1999年國外個人計算機銷售量就為4000萬臺,2005年超過8000萬臺。個人計算機的銷售量在西方國家將維持20%增長,而我國對電腦需求的增長遠遠超過20%的增長率,計算機的發(fā)展帶動了相關配套元件的發(fā)展,硬、軟磁盤、光盤驅動器和打印機驅動頭是西方使用ndfeb磁體最多的一個方面,每年用于計算機驅動器的ndfe

17、b磁體約達4000噸,占ndfeb磁體銷售總量的50%。因而ndfeb磁體在電腦中硬盤驅動器及其在vcm上應用,將是ndfeb永磁后延應用發(fā)展的重要方向。根據(jù)國內技術發(fā)展情況,預計21世紀“十二五”期間,計算機外圍設備用音圈電機(vcm):在國外占ndfeb消耗量的50%,為稀土永磁的最大用戶。 汽車傳感器作為汽車電子控制系統(tǒng)的信息源,是汽車電子控制系統(tǒng)的關鍵部件,也是汽車電子技術領域研究的核心內容之一。目前,一輛普通家用轎車上大約安裝幾十到近百只傳感器 ,而豪華轎車上的傳感器數(shù)量可多達二百余只。據(jù)報道,2005年汽車傳感器的市場為61.7億美元(9.04億件產品),到2012年將達到84.5

18、億美元(12.68億件),增長率為6.5%(按美元計)和7.0%(按產品件數(shù)計)。汽車傳感器在汽車上主要用于發(fā)電機控制系統(tǒng)、底盤控制系統(tǒng)、車身控制系統(tǒng)和導航系統(tǒng)中。并且釹鐵硼磁體也已經(jīng)成功應用在點火線圈、電動助轉向、氣囊傳感器等汽車零部件中。隨著汽車向低耗油和非汽油化發(fā)展,小型化和輕型化成為首要技術開發(fā)項目,其中采用新材料釹鐵硼來提高功能和減少尺寸,將會加快釹鐵硼磁體的發(fā)展。第三章 項目負責人基本情況(一)項目負責人基本情況樊榮潛,自1998年進入東磁公司總經(jīng)辦工作,1996年在東磁公司營銷部工作,1998年擔任東磁公司營銷部經(jīng)理;在東磁工作期間,在他的努力下企業(yè)的銷售收入逐漸上升,在他制定新

19、銷售方案對銷售人員采取獎勵制度,經(jīng)過近兩年的努力公司的銷售收入日趨上升。銷售客戶已遍及全國各地乃至韓國、美國、日本等國家,為企業(yè)的發(fā)展做出了巨大的貢獻。工作以來至2011年6月 在年產800噸高工作溫度稀土永磁體產業(yè)化項目中擔當組長(二)項目推薦人樊熊飛,1964年出生,經(jīng)濟管理專業(yè),清華大學工商管理碩士,高級經(jīng)濟師,浙江英洛華磁業(yè)有限公司總經(jīng)理。教育、工作經(jīng)歷:1981年參加工作,歷任橫店襪廠廠長,輕紡集團經(jīng)營、開發(fā)部長。1997年畢業(yè)于浙江工業(yè)大學經(jīng)濟管理系。1995年7月調任橫店集團稀土永磁材料總廠廠長。2003.6月至今擔任浙江英洛華磁業(yè)有限公司總經(jīng)理。其間2004.8月參加清華大學高

20、級職業(yè)經(jīng)理學習,并取到結業(yè)證書。由他主持完成的n52高性能釹鐵硼稀土永磁體列入金華市科技一等獎;高強韌與高穩(wěn)定性稀土永磁材料的開發(fā)及產業(yè)化項目列入浙江省重大科技項目;高均一耐燒釹鐵硼稀土永磁體項目列入浙江省重點科研項目等;高性能燒結稀土永磁材料制備與性能研究項目被評為浙江省科技進步一等獎。該同志已從事企業(yè)管理30來年。在此年間,該同志曾多次被評為優(yōu)秀廠長(經(jīng)理)、優(yōu)秀共產黨員和東陽市工業(yè)企業(yè)守信用企業(yè)。浙江英洛華磁業(yè)有限公司2010年產值591324308元,稅收14754100元,利潤6000多萬元。2011年1-7月產值456255665元,稅收9432765元,利潤5000多萬元。(三)

21、其他投資人情況1、厲清平,男,46歲,大專,浙江東陽人,聯(lián)系電話現(xiàn)居住在浙江省東陽市橫店麗景花園,東陽市億力磁業(yè)有限公司總經(jīng)理,注冊資本: 2000萬元人民幣,是重合同守信用單位,納稅超百萬元企業(yè),“成長型”企業(yè),政府特別獎誠信企業(yè),誠信民營企業(yè),主要產品;高尖端產品稀土永磁燒結釹鐵硼系列產品,2010年產值6500萬元,稅收204.2萬元,利潤500多萬元。2011年1-7月產值3810 萬元,稅收138萬元,利潤330多萬元。2、查建良,男,39歲,大專,江蘇省江陰市人,江陰蘇鑫化纖有限公司總經(jīng)理,江陰市祝塘鎮(zhèn)工業(yè)開發(fā)區(qū),主要產品:各種布料,聯(lián)系電話:136062

22、07470。2010年企業(yè)實現(xiàn)銷售產值8000多萬元,稅收200萬元,利潤800多萬元。2011年1-7月實現(xiàn)銷售產值6500萬元,稅收130萬元,利潤600多萬元。3、方國進 ,男,32歲,大學,浙江省東陽市南市街道槐堂壽塔頭村人 南市街道團工委副書記,槐堂村團書記,村黨支部委員,江北華順碎布加工廠廠長,主要產品:塑料粒子加工,聯(lián)系電2010年企業(yè)實現(xiàn)產值6000多萬元,稅收15萬元(定稅),利潤500多萬元。2011年1-7月企業(yè)實現(xiàn)產值3600萬元,稅收10萬元(定額稅收),利潤300多萬元。(三)技術骨干 杜劍鋒,男,1974年出生,畢業(yè)于南京大學機械設計專業(yè)

23、,工程師。該同志是了省科技廳試制產品n40sh、n45、n48、n38sh、n38uh、n52、n40uh稀土永磁體攻關項目課題負責人。參加了n38uh高耐熱釹鐵硼磁體為國家重點新產品,納米復合化學鍍提高ndfeb抗腐蝕性研究項目為省重點科研項目已通過省科技廳的項目驗收,高性能、高耐熱電機用釹鐵硼稀土永磁體為國家火炬項目,高強韌與高穩(wěn)定性稀土永磁材料的開發(fā)及產業(yè)化項目為省重大科技專項項目,已通過驗收。n52高性能釹鐵硼稀土永磁體被評為金華市科技進步一等獎;第四章 項目的技術基礎(一)技術特點,較現(xiàn)有技術的優(yōu)勢高磁能積燒結ndfeb磁體的制備應以下面三條為原則:(1)在保證有足夠富nd相的前提下

24、,盡可能使磁體成分接近nd2fe14b正分成分,提高主相的比例。(2)合金冶煉及隨后的工藝過程中,應盡可能避免a-fe、氧化物、碳化物等雜相的形成,確保富nd相的比例適宜,分布均勻。(3)盡可能提高主相晶粒的取向度。為達到以上要求,我們對成分、工藝進行了大量的改進。實施本項目的技術特點如下:1.成分配方制備高磁能積稀土永磁材料,應增大主相nd2fe14b的體積百分數(shù),所以必須降低稀土含量,ndfeb三元合金的組成應接近nd2fe14b的化學計量組成。同時添加其它一些元素:取代元素dy和摻雜元素cu、al、ga、nb、co等,其總體原則就是少量多元的添加。取代元素主要提高主相的內稟特性,摻雜元素

25、主要改進磁體的微結構。2.速凝薄片鑄造工藝(sc)ba若采用傳統(tǒng)鑄錠工藝,在鑄錠中開始出現(xiàn)樹枝狀的a-fe,總稀土含量越低,鑄錠中的a-fe越多;且富nd相在鑄錠中分布很不均勻。因此本項目采用近年來發(fā)展的速凝薄片鑄造技術,來獲得低nd含量的鑄造組織。速凝薄片鑄造工藝可得到成分均勻的速凝薄片和較好的微結構,且其微觀結構遠比通常鑄造合金的結構小,其硬磁性相和富nd相彌散分布,這有利于合金氫爆后的細麿,以改進磁體的燒結性,且沒有偏析出a-fe,如圖 1所示。圖1 速凝薄片光學照片a)和掃描電鏡自由面照片b)3氫爆(hd)氣流磨制粉工藝hd制粉工藝是利用nd2fe14b相和富nd相吸收 h2的膨脹程度

26、不同,從而在nd2fe14b相和富nd相交界處產生應力并形成裂紋,在接下來的氣流磨過程中,很容易沿富nd相裂開,形成單晶顆粒。在氣流磨制粉時嚴格控制磨室中的氧含量,以減少氣流磨過程中磁粉的氧化。同時嚴格控制磁粉的平均粒度在3.13.3um之間,95%的磁粉粒度分布在25um之間,如圖2、3。在氣流磨的同時加入一些添加劑,主要是助磨劑、防氧化劑、分散劑的混合物。其中分散劑的主要作用是減少氣流磨中的超細粉;助磨劑起到提高氣流磨的出粉速率的作用。這樣降低了釹鐵硼粉顆粒表面的缺陷和表面能,避免了合金粉的氧化、發(fā)熱,有效地克服了傳統(tǒng)制粉工藝的缺陷。4壓制成型工藝通過向磁粉中加入潤滑劑,降低壓型時粉粒之間

27、的摩擦,并增大成型取向磁場到2t,提高磁粉的取向度。而且本項目中磁體的壓制成型是在完全密封的手套箱中完成的,使磁粉隔離空氣。一方面避免了因磁體氧化發(fā)熱而著火的危險,另一方面又降低了最終磁體的氧含量。圖2 甩帶片氫爆后sem照片圖3 氣流磨后磁粉sem照片5低溫燒結工藝燒結工藝對最終磁體的性能產生決定性的影響。本項目中采用較低的燒結溫度10401070之間燒結,采用低溫燒結,最終磁體有更細的晶粒尺寸,矯頑力也更高。同時也避免了因高溫燒結而導致晶粒的異常長大,使磁體的性能顯著降低,如圖4所示。20mb20ma圖4 燒結磁體光學照片a)n45 和b)n52 6.提高磁體中主相的居里溫度通過添加co、

28、nb、ga來實現(xiàn),同時可調節(jié)合金中co含量使合金甩帶更易于防氧化而使工業(yè)化生產成為可能。對于永磁材料來說,其工作溫度的變化趨勢,是隨居里溫度的提高而提高,這是因為居里溫度tc是該材料工作溫度的理論極限。提高居里溫度是提高磁體工作溫度的重要途徑。我們實驗中以nd1316fe80.577.5b6.5母合金,用030at%的co替代fe。 當不添加co時,tc312,而在co含量為010at范圍內,tc隨co含量的增加近似沿直線提高,每增加1at%co,tc提高10.9。居里溫度的提高,使磁體在較高溫度下工作成為可能,而且可以降低溫度系數(shù)。但同時發(fā)現(xiàn),過量添加co后,磁體的矯頑力降低,這是因為元素c

29、o除主要進入nd2fe14b主相外還部分進入晶界,在晶界上形成了新相nd(feco)2和nd(feco)3 ,由于它們是軟磁性相,在反向磁場下反磁化疇容易形核,降低磁體的矯頑力,所以又需要綜合添加提高矯頑力的合金元素,如dy、tb、cu、ga等。其中以cuconbga聯(lián)合添加為最優(yōu)。我們同時研究了甩帶合金中添加co時防止氧化的作用nd25dy6fe余coxb1.03al0.3nb0.4cu0.15,在x=0時,粉料在氧含量高的空氣中暴露3-10分鐘不氧化,在x=2-2.5時,可完全滿足工業(yè)化大生產的批量作業(yè),也基本符合文獻報道的水平,在x=2.5-5、cu=0.25、ga=0.1-0.5時,可

30、獲得國外優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和磁性能,br13.0kgs,hcj25koe,(bh)max40mgoe,即40uh在180時不可逆損失小于3%。7增加磁體中主相的磁晶各向異性場,并添加zr-nb-al邊界相細化晶粒。添加重稀土元素tb、dy,以部分替代nd,從而提高主相的ha。這是因為tb2fe14b和dy2fe14b的磁晶各向異性場遠高于nd2fe14b。tb2fe14b的磁晶各向異性是nd2fe14b的3倍,dy2fe14b是nd2fe14b的2倍。我們的研究表明,對于(nd1-xdyx)15fe77.5b6.5合金,隨dy含量的增加,磁體的矯頑力持續(xù)增大。dy含量從x0增加到0.2時,矯頑力從

31、750 ka/m提高到1200 ka/m。隨dy含量的進一步增加,矯頑力增大趨勢變緩。相分析表明,當x0.10.2時,晶界存在(nddy)fe2相,而x0.30.5時, 磁體中存在(nddy)2fe17相。dy含量少時,(nddy)fe2對矯頑力提高沒有發(fā)現(xiàn)有害,這致使最初矯頑力上升很快。dy含量高時,矯頑力提高較慢,是因為(nddy)2fe17各向異性低,反磁化疇容易形核。除此之外,發(fā)現(xiàn)dy可以細化晶粒,從而進一步提高磁體矯頑力。公司在細分晶粒方面,做了大量工作通過添加zr-nb-al邊界相使磁鋼溫度更高,hcj25-35koe更易實現(xiàn),同時可節(jié)約dy-tb的添加含量約1-2%。8回火處理的

32、對磁體矯頑力影響及多級回火使磁鋼熱穩(wěn)定性更好。在保證燒結磁體主相顆粒細小均勻的基礎上,經(jīng)過回火處理可以顯著提高磁體的矯頑力,這是因為回火處理回火過程中,原來存在于富nd相中的fe原子向nd2fe14b主相擴散, nd2fe14b晶粒外延層的nd向富nd相擴散,結果是nd2fe14b主相晶粒外延層的成分和結構與nd2fe14b相的成分和結構趨向一致,使nd2fe14b主相晶粒外延層發(fā)生磁硬化,提高主相其形核場。而且回火處理可以改善富nd相的成分,使其接近共晶富nd相的成分,同時減少顆粒狀富nd相,增加沿晶界分布薄層狀富釹相的數(shù)量。同時可以改善晶間富釹相的分布,使富釹相更加均勻地分布在主相晶粒周圍

33、,發(fā)現(xiàn)回火溫度在510時獲得最佳磁性能。同時多級回火后,包括在150-250間回火可增加磁體的熱穩(wěn)定性。9、優(yōu)化工藝。控制微結構,提高磁性能,采用雙相合金和多相合金工藝。10、針對國內外設備差異,我們提出了具體改進方案,如:a. 在速凝甩帶時,利用電磁攪拌使合金液成分均勻化,待合金液達到所要求的溫度時,將合金液倒入中間包。中間包也與中頻電源接通,以保證中間包內合金液維持恒定溫度,同時要維持中間包內恒定的合金液面,已一定速度和流量噴射到旋轉的cu輥上,通過控制合金流量和銅輥速度,使厚帶內不存在a-fe相,不存在團塊狀富nd相,不存在細小的等軸晶區(qū)和非晶區(qū),從而使硬磁性相和富nd相彌散分布,薄帶厚

34、度和形狀與國外接近。圖1掃描電鏡組織形貌a) 速凝薄片自由面 b) 氣流磨后磁粉bba圖1掃描電鏡組織形貌b. 調整分級輪轉速控制粉末的最大尺寸,而最小尺寸由可調的旋風分離器控制。磁粉的平均粒度在3.13.3um之間,95%的磁粉粒度分布在25um之間, 如圖 1b)所示。在氣流磨的同時加入一些添加劑,如防氧化劑,潤滑劑等。防氧化劑的添加降低了最終磁體的氧含量,以提高磁體的剩磁和磁能積。潤滑劑的作用是為了降低壓型時粉粒之間的摩擦,有利于提高磁粉的取向度。基于以上對成份和工藝對微結構及其磁性能的影響,我們通過添加co替代fe來提高磁體的居里溫度,添加dy、tb等重稀土元素提高主相的磁晶各向異性場

35、,添加部分晶界元素alnbga優(yōu)化晶界、部分晶內元素細化晶粒,同時優(yōu)化制造工藝獲得細小均勻的顯微組織,以提高反磁化疇的形核場。最終制備出牌號為35eh、38uh的燒結ndfeb磁體,如圖2所示。ba20m20m圖2 燒結磁體光學照片(二)項目創(chuàng)新點1低稀土含量,配方主元合金接近nd2fe14b的化學計量,并通過少量多元的添加cu、al、ga、nb、co等元素潤滑晶界,減少對剩磁的影響,并提高矯頑力。2、調整甩帶銅輪轉速,使甩帶片內晶粒大小分布均勻一致。3、嚴格控制各個工序的氧含量,在完全密封的條件下制備,防止磁粉氧化。4、采用低溫燒結,使最終磁體有更細的晶粒尺寸,避免晶粒的異常長大。5、甩帶中

36、調節(jié)co含量,使甩帶合金化防止氧化,并使工業(yè)化大生產成為可能,通過conbga的添加提高磁體中主相的居里溫度??蓾M足工業(yè)化大生產的批量生產粉料暴露30分鐘無明顯影響。6、添加zr-nb-al邊界相細化晶粒尺寸,提高hcj和熱穩(wěn)定性,并減少dy、tb含量的比例為1-2%。7、采用多級回火工藝,包括150-250間回火使磁體微觀結構更穩(wěn)定、熱穩(wěn)定性更佳。8、采用雙相合金工藝和多相合金工藝,實現(xiàn)高hcj和熱穩(wěn)定性。主相:(ndprdy)28.5wt%(feco) 余b1.15wt%液相合金: (1)(nddy)45 wt% (feco) 余(m)2-4 wt% m=cu、al、nb、ga(2)co-

37、dy合金(3)co-nd-dy合金第五章 建設方案(一)建設規(guī)模及產品方案根據(jù)企業(yè)現(xiàn)狀、發(fā)展目標及市場發(fā)展態(tài)勢,本項目建設規(guī)模及產品方案為:建設年產噸高工作溫度稀土永磁體(vcm及傳感器等專用高檔釹鐵硼片式磁體)生產線。具體產品方案:1、n52系列磁鋼年生產330噸2、n35eh、n38uh系列磁鋼年生產470噸(二)項目建設內容1、土建:新征40畝土地。新建廠房3幢約24797平方米,新建綜合樓3層約5599.4平方米。2、設備:購置國內領先的真空熔煉爐、氫破設備、中碎機、雙室燒結爐、氣流磨等生產設備及測試設備。(三)工藝技術及設備選型(1)工藝技術特點本項目以高工作溫度稀土永磁為主,采用國

38、際先進的sc工藝、hd工藝、一次成型工藝和連續(xù)燒結多級回火工藝、雙合金及多合金添加zr-nd-al添加工藝等,使產品具有晶粒細小稀土含氧量明顯降低等特點,注重磁體的微觀結構控制和分析。具有工作溫度高、優(yōu)異的磁性能,是電子信息產品中的重要基礎材料之一,有利于減小汽車電機的體積和重量,增加電機耐溫性,提高電機使用效率。(2)工藝路線生產過程分為8個工序: 熔煉工序; 制粉工序; 成型工序; 燒結工序; 切片工序; 檢驗工序;(7)檢分工序; (8)包裝工序。工藝流程示意圖如下:包 裝 入 庫原 材 料檢 分配 方切 片真 空 熔 煉磁性能檢測速 凝 甩 帶氫 破燒 結二次氣流磨制粉取 向 成 型(

39、3)工藝流程概述:采用sc甩帶技術、hd氫破技術、一次成型技術、連續(xù)燒結在磁能積為45mgoe材料的成分基礎上做進一步優(yōu)化設計。降低稀土含量,在保持合適的富nd液相和足夠的非磁性富b相的前題下,盡量提高主相nd2fe14b所占體積百分數(shù),進而提高材料的飽和磁化強度和剩磁。原材料進廠檢驗 主要檢驗各種原材料的純度。 原材料中幾種主要元素的含量應符合下列技術要求: c0.05;o0.03;s0.03;p0.03原材料準備、配料主要原材料金屬釹(nd)、鏑(dy)、鐠(pr)、鋁(al)、zr、co、ga、純鐵等要求純度大于99,硼鐵采用17-20b%中硼鐵。 配料前,原材料應妥善保管,防止氧化,并

40、防止油、氣和水等的污染。若已氧化,使用時要清除氧化物和雜質,配料計算和稱料應準確。熔煉工序采用國產甩帶熔煉爐,解決ndfeb永磁材料生產中致命的afe析出問題,保證了高品位燒結材料的生產。由于稀土元素的化學性能活潑,容易氧化,因此熔煉需要在惰性氣體保護狀態(tài)下進行。當熔煉爐達到所要求的真空度后,開始送電,先用小功率預熱,以便讓原材料吸附的水份或其它氣體排除。預熱一定時間后,接著進行大功率熔化。熔煉好的合金液采用自動旋轉快速冷凝結晶器進行快速冷卻,使合金液來不及偏析就冷卻下來,這樣可大大地抑制afe的析出(樹枝狀),而且晶粒也不粗,是生產高耐熱、高磁能積ndfeb磁性材料的關鍵。合金液經(jīng)快速冷卻澆

41、鑄后,可得到成分準確、均勻、干凈和柱狀晶完全的板式合金錠,其厚度0.3mm。粗破碎、氫破碎、脫氫、氣流磨統(tǒng)稱制粉工序。采用氮氣全密封技術,氮氣純度99.995,加強工序檢驗,使氧含量降到1000ppm以下,為生產高性能ndfeb永磁材料提供了有力保障。破碎前,要將合金錠表面的氧化皮清除掉。由于合金錠在破碎成小塊或細小的粉末時,其熱穩(wěn)定性能要下降,因此在破碎時要采取氫破工藝,并同時使用添加防氧化劑和金屬鈷(co)適量添加技術,并在低氧密封生產線上進行,使微粉的保護更加有效,能生產出高品位的ndfeb材料。氣流磨是在高速氣流的推動下,使細破碎后的合金粒相互之間或與容器內壁發(fā)生滾動式撞擊而進一步細化

42、。氣流磨制粉效率高,顆粒呈球狀,表面光滑且缺陷少。氣流磨制粉時所采用的高速氣流是氮氣,工作時要求氮氣的純度99.95%,通過調節(jié)進料速度、分選速度和分離器氣流壓力,達到減小顆粒粒徑分布帶的寬度的目的,且每一個顆粒都接近單晶體。這是磁材具有高矯頑力的關鍵。磁場大脈沖取向與成型、等靜壓采用目前先進的全密封自動成型壓機,將制粉后符合要求的ndfeb合金粉末在成型壓機的模具上壓制成一定形狀的磁體壓坯。采用大磁場、大尺寸極柱的自動壓機可保證產品的高取向度、一致性和均勻性。在工藝上,采用特殊取向模,使模腔磁場最大化。另添加磁粉潤化劑,可使粉粒分散性、流動性進一步加強,從而達到提高取向度及產品性能的目的。在

43、低氧條件下,采用模壓與等靜壓相結合的方式比單獨模壓取向效果好,自然產品的磁性能也好得多。真空燒結真空燒結是為了實現(xiàn)磁體的致密化。采用國產設備中最新開發(fā)的連續(xù)式真空燒結爐,確保爐腔內溫度均勻,同一平面溫度差別在3內,極限真空v2io4pa,壓升率0.3pa/m,本工序列磁體氧含量增加值150ppm。壓坯是許多合金粉末顆粒的機械積體,它的相對密度僅有6070,其中內部的空隙很大,強度、磁性能也很低。經(jīng)過燒結后,磁體的相對密度可增加到9498。燒結時,由于原子的擴散,使不同的粉末顆粒彼此熔合在一起而形成一個整體。采用先進的低溫、細晶粒、長時間燒結的燒結工藝可為耐熱磁體的生產奠定良好的基礎。燒結后的磁

44、體不僅致密度增加,它的機械強度、剩磁、矯頑力、磁能積等都大大地提高。多級熱處理真空燒結后再進行熱處理(回火),可有效提高磁體的磁性能,特別是矯頑力。在熱處理過程中要控制熱處理溫度和冷卻速度。多級處理可增強耐熱磁體的熱穩(wěn)定性,大大減少高溫不可逆磁損失。檢測選用國產的co分析儀和粒度分布測試儀與光譜分析儀(icp)對nd、dy、fe、b-fe、nb-fe、co等主要原材料進行分析后投料,選用中國計量院生產的永磁測試儀,進行耐溫測試。并分工序進行工序檢測和測試鋼錠成分、粉料粒度分布、氧含量、粉料成份、碳含量等指標,使磁體生產有效可控。工藝要求安全可靠,確保高性能ndfeb永磁材料的生產。切片選用精密

45、電磁切割機和高精度切片機及瓦型磨床,使企業(yè)能為市場終端用戶提供了保證,并提高了產品附加值。(10)最終檢驗、包裝 產品最終檢驗,產品檢驗合格后按客戶的要求進行包裝,產品出庫。(4)設備選型及主要技術經(jīng)濟指標設備選型原則設備選型應能完全滿足工藝的要求,對提高產品質量、減少廢品率有較大的促進作用,以便更好地貫徹國家以上質量、上品種、上水平和提高經(jīng)濟效益為宗旨的“三上一提高”技改方針。設備要求技術成熟、操作易學、維修方便,能適合批量生產的需求。特別是安全性能好,可有效防護操作工人的人身安全和身心健康。在保證產品質量的前提下,設備選型要盡量立足于國內,并選用該行業(yè)先進的國產設備。設備要求技術含量高、性

46、能優(yōu)良。優(yōu)先選用國家有關部門推薦使用的節(jié)能、節(jié)材設備。對保證產品質量上檔次的關鍵設備、關鍵檢測儀器從國外引進。設備選型方案熔煉設備選用中北公司真空設備廠制造的真空甩帶式熔煉爐,該爐的真空度、壓升率等多項技術指標都位列國際同類設備中的前沿。它最大的優(yōu)點是配備了國際最先進的自動旋轉快速冷凝結晶器,使熔煉爐溫度1450,澆鋼溫度1280,加快了合金液澆鑄后的冷卻速度,有效地抑制了合金錠中afe的偏析,使合金中nd2fe14b的比例加大,且生產率高,成分均勻,晶粒細化,大大提高了產品的矯頑力,解決了ndfeb磁性材料生產中重要的難題。制粉設備氫破工藝是目前國內先進的磁性材料破碎工藝,它是一種省工、省氣

47、的新工藝,可有效保護磁粉不被氧化,使磁粉中氧含量控制在1000ppm之下。選用武漢生產的低氧密封粗破制粉設備和北京新大科公司生產的氣流磨設備。氣流磨設備制粉后,可使ndfeb顆粒粒徑集中分布在35um范圍內,不存在大顆粒,使超細粉大大減少,從而得到高品位的ndfeb材料。燒結設備選用沈陽真空研究所生產的300kg真空燒結爐。該爐的優(yōu)點是:采用了國內先進的兩開門三段溫控制方式,爐內溫度均衡性能好,偏差為1;采用二級真空系統(tǒng)控制真空度,抽氣速度快,真空度和爐漏率都比較理想,真空度保證在10-3pa,可最大程度地減小氧化率,確保高性能磁體;密封性能好,爐漏率控制在0.028pa/min,從而有效地控

48、制燒結過程中氧的漏入,保證坯料不被氧化,生產效率高。壓型設備為了提高產品的生產效率,同時也為了提高產品的合格率,減小中間損耗,本次項目選用1臺100t全自動壓機。利用該壓機與300mm等靜壓機配合使用,可大大提高磁體的取向效果。配置脈沖加直流充磁取向電磁鐵,磁場大于等于30000de。選用口徑為300mm壓力為200mpa的大等靜壓機,可生產662的特大ndfeb磁塊及極大尺寸的磁環(huán)、磁瓦等。檢測設備為了提高產品質量,使各工序的產品能得到及時檢測,本次改造是對日本日清公司產的粒度分布測試儀和美國tja公司生產的icp光譜儀進行分析,在原有國產設備中進行技術改造。粒度測試儀主要測試氣流磨制粉后粒

49、度的分布情況,光譜儀主要進行磁體中各種化學元素的分析。機加工設備:使產品加工精度保持在0.01mm,保證光潔度和平整度,為終端客戶提供良好保障。新增工藝設備一覽表序 號設備名稱數(shù)量 (臺/套)型號規(guī)格設 備 制 造 商1真空熔煉爐10zgs-0.03d沈陽中北真空技術公司2氫破設備2xzhd-500太原盛開源永磁設備公司3氣流磨6qlmr-260t新大科機電技術公司4雙室燒結爐15vs-300rpa沈陽中北真空技術公司5壓 機16zcy350lf-40太原盛開源永磁設備公司6無芯磨床10m1050a無錫機床股份有限公司7等靜壓機6kjys300山西開源永磁有限公司8雙端面磨床5m7620-a金

50、大地永磁設備公司9中碎機6cjmr-100x型北京新大科機電技術公司10甩帶爐 3vi-50r沈陽中北真空技術公司11測試設備2amt-4錦州高新區(qū)雙極電子有限公司12自動切片機44j5060c寧波市江東啟恒磁性機械廠13打磨機6300吉林市新大科機電技術有限公司14充磁機8天津信盛機電設備有限公司合 計134(5)車間布置本項目新建廠房二幢,即生產車間和包裝、測試車間(含原材料及成品倉庫)。其中:生產車間一層布置生產設備,局部二層為車間辦公;包裝、測試車間一層為原材料及成品倉庫,二層局部為測試車間,其余二、三層為包裝車間。(三)建設地點本項目建設地點擬在浙江磐安工業(yè)園區(qū)新征40畝土地。1工程

51、方案本項目新建廠房二棟,即生產車間和包裝、測試車間(含原材料及成品倉庫)。公司綜合樓設有職能科室、生產調度室、研發(fā)中心、環(huán)保站和生活服務中心等。(1)新建廠房建筑設計說明生產廠房的設計應滿足生產工藝的要求,方便管理。建筑裝立面、形體力求簡潔、明快和大方,體現(xiàn)廠房的現(xiàn)代氣勢。生產車間:為一棟長寬8440米,單層(局部二層)輕鋼排架結構建筑,圍護結構為磚墻,車間柱網(wǎng)620米,層高8.5米,車間生產的火災危險性屬丁類,建筑耐火等級為二級。車間設有安全出口多處,滿足安全疏散要求。包裝、測試車間:為一棟長寬8424米(軸線尺寸,下同),三層鋼筋砼框架結構建筑,底層層高4.0米,其余層高3.0米。設貨運電

52、梯二臺。車間生產的火災危險性屬丁類,建筑耐火等級為二級。疏散樓梯均為封閉樓梯間,車間設有安全出口多處,滿足安全疏散要求。新增建筑物一覽表建(構)筑物占地面積建(構)筑面積層數(shù)幢數(shù)備注名稱(m2)(m2)綜合樓1866.48559931鋼筋混凝土框架生產車間136851668511輕鋼排架包裝、測試車間3715.6811231鋼筋混凝土框架建筑物合計19267.0830396(2)給排水廠區(qū)給水采用生產、生活、消防合用制供水系統(tǒng),管網(wǎng)以dn200在廠區(qū)主干道形成環(huán)狀鋪設,各用水點裝設水表各自計量。本項目用水量為50.7噸/天,全年3.52萬噸。廠區(qū)排水采用污水、雨水分流排水體制,雨水通過雨水管排

53、入附近水系。生產過程中不會產生工藝廢水。產生的廢水主要是沖洗水及生活污水。通過廠區(qū)污水處理池處理,達到一級標準后排入城市污水管道。每年產生廢水量為9500噸,處理達標后排放8075噸。(3)供電本項目裝機容量為3200kw,采用需要系數(shù)法進行負荷計算,配置變壓器容量為1600kva。廠區(qū)最大負荷時的功率因數(shù)采用0.7。全年用電量為1150萬度。廠區(qū)供電電源由磐安工業(yè)園區(qū)電網(wǎng)供給,供電電源電壓為10kv,區(qū)域電網(wǎng)供電穩(wěn)定可靠。需新增變壓器容量為1600kva。 (四)建設工期企業(yè)在做好前期市場調查,邊抓緊做好設備比選、考察、商務談判、訂貨等工作,抓緊車間及輔助設施的建設,加強人員培訓,待設備到廠

54、后即可進行安裝、調試。二年內投入全面生產。(5)進度安排具體進度安排詳見項目實施進度表。(五)建設管理(1)管理體制項目實行董事會領導下的總經(jīng)理負責制,由董事會聘任總經(jīng)理,組成企業(yè)的管理機構。本項目投產后實行封閉式管理,企業(yè)獨立經(jīng)濟核算。機構按三級管理體制:董事會總經(jīng)理(廠級)車間。(2)工作制度及定員 工作制度本項目的工作制度是根據(jù)其項目特點編制的,項目特點是全年必須連續(xù)、安全、穩(wěn)定地進行生產,有計劃的按訂單進行有序生產,故工作制度必須相應配合,直接生產系統(tǒng)包括熔煉、制料、成型、燒結、檢驗等生產工序,工時基數(shù)按年300天,每班工作8小時,按三班配置。 勞動定員全廠定員為人,其中生產人員260人;非生產人員40人。人員培訓由于本項目為擴建項目,所用技術人員及操作人員大部分為現(xiàn)有職工,不需要進行特別技術培訓。如有需要,少數(shù)新上崗操作人員,可采用廠內培訓的方式,由培訓部門制訂出培訓計劃、教育內容、考核辦法、錄取標準,進行員工的培訓工作。新購設備在到廠前,要組織有關技術人員和操作工事先了解設備性能,掌握設備專業(yè)技術和管理方法。通過認真嚴格的培訓和考核,將合格人員選送到工作崗位,以確保本項目的圓滿實施。第六章 各項建設條件落實情況(一)環(huán)境保護各項措施(1)環(huán)境保護 1、

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