中國鍛造行業(yè)“十四五”發(fā)展綱要(連載四)

文/中國鍛壓協(xié)會

《中國鍛造行業(yè)“十四五”發(fā)展綱要》(連載三)見《鍛造與沖壓》2021年第9期

重點研究方向

實施鍛造產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新一體化發(fā)展戰(zhàn)略，不僅要解決鍛造行業(yè)的基礎薄弱問題，還要布局未來重點研發(fā)內容，實現(xiàn)鍛造產(chǎn)業(yè)向上突破。依據(jù)高端材料工藝技術研究，探索最佳產(chǎn)品成形工藝路線、最佳參數(shù)及工藝裝備，制定材料標準及工藝技術標準，為產(chǎn)品設計及企業(yè)應用提供依據(jù)。通過定量化控制設備主要參數(shù)和產(chǎn)品工藝參數(shù)，并結合熱加工過程的近凈成形技術和熱處理技術，提高鍛件材料利用率，尺寸控制精度、探傷和性能一次合格率，縮短鍛件熱加工周期，減少熱加工能耗等方面開展工作。充分利用信息化技術和模擬技術，實現(xiàn)大數(shù)據(jù)統(tǒng)計技術在鍛件產(chǎn)品制造過程的推廣應用，以及產(chǎn)品階段性能的預測，實現(xiàn)從材料、工藝、設備、模具等全方位高質量提升。

基礎鍛造材料

⑴新材料開發(fā)，以滿足特殊工況需要。以零件性能為目標的低成本材料制造技術，依據(jù)零件性能實現(xiàn)材料化學成分的精準匹配，降低材料的生產(chǎn)成本。

1)以輕量化為目標的零部件結構和工藝研究，開發(fā)新材料和新技術。

2)航空航天領域新材料新工藝的研究應用，如高溫合金細晶棒料。

3)620℃及以上超超臨界高溫鍛件的材料開發(fā)與制造。

4)大規(guī)格高品質實/空心特殊鋼關鍵材料及其先進制備技術開發(fā)。

5)盾構機軸承用鋼。

6)雙相不銹鋼、大型沉淀硬化不銹鋼、核電石化用超級奧氏體不銹鋼材料研究和應用。

7)大規(guī)格高品質高溫合金、鈦合金材料研制。

⑵傳統(tǒng)材料品質提升，滿足傳統(tǒng)產(chǎn)品品質提升的需求。

1)研究超大型鋼錠、空心鋼錠的冶煉、澆注工藝，提高鋼鐵材料的純凈度，減小鋼錠的偏析等缺陷，降低鋼錠中的有害元素。精化鋼錠化學元素含量。

2)鍛造細分行業(yè)材料定制。開發(fā)一種牌號的鋼材，針對不同客戶、不同用途和不同后續(xù)加工工藝要求供貨，例如滿足冷、溫鍛造要求的交付狀態(tài)，滿足不同成形工藝、不同產(chǎn)品結構的材料定制與精制服務。

3)鍛造行業(yè)與上游鋼廠和下游主機廠合作開發(fā)和推廣非調質鋼材料。

4)連鑄關鍵技術研究，突破高合金鋼大圓坯心部裂紋、成分偏析等技術難題，實現(xiàn)連鑄大圓坯替代鋼錠用于高品質特殊鋼關鍵材料的生產(chǎn)；開發(fā)立式連鑄空心大圓坯裝備及工藝技術，實現(xiàn)空心大圓坯直接用于軋制超超臨界高壓鍋爐管等大口徑無縫鋼管產(chǎn)品，替代鍛坯及實心連鑄坯產(chǎn)品，提升材料均勻性，降低生產(chǎn)成本。

5)鋼材使用性能和加工性能方面的研究；材料化學成分、機械性能的批量生產(chǎn)穩(wěn)定性控制技術。

⑶參照國外先進金屬材料標準，制定和完善我國金屬材料行業(yè)標準，逐步達到國際先進水平。

⑷材料精準本構模型開發(fā)研究，提高CAE仿真的準確度。

根據(jù)不同材料牌號，鍛件尺寸結構和材料成分與性能等，建立鍛件材料數(shù)據(jù)庫。以鍛件材料及尺寸等級進行分類，完善材料基礎數(shù)據(jù)、工藝參數(shù)和設備信息，為工藝技術人員提供不同制造工序的信息服務。

⑸金屬熱加工用先進環(huán)保防護潤滑劑、保溫涂料、金屬高溫防護涂料、高溫陶瓷涂層的研發(fā)，提升鍛件的表面質量、材料利用率，降低生產(chǎn)成本。

核心軟件開發(fā)

⑴鍛造產(chǎn)品CAD/CAE工程軟件自主研發(fā)，實現(xiàn)國產(chǎn)化應用。

⑵數(shù)值模擬和物理試驗的邊界條件研究，實現(xiàn)數(shù)值模擬和物理模擬試驗在產(chǎn)品制造過程的深度使用。擴大模擬軟件在鍛造工藝設計和操作方面的應用。

⑶精密環(huán)形鍛件的主動精度預測工藝軟件與系統(tǒng)開發(fā)。

⑷航空回轉體鍛件產(chǎn)品的可視化仿真驗證與系統(tǒng)開發(fā)。

⑸鍛造感應加熱爐自動控制技術和感應加熱的模擬技術研究。

⑹多尺度、全流程鑄鍛一體化仿真與試驗研究。

先進鍛造工藝技術

⑴構建特殊合金，如高溫合金制備過程中的物理模型、集成式模擬的研究，把握合金制備過程(冶煉、開坯、鍛造、熱處理)，在整體層面上定量掌控各參數(shù)變化和影響，實現(xiàn)精確定點、跨階段的數(shù)據(jù)跟蹤，定量考察工藝參數(shù)對后續(xù)階段乃至最終結果的影響，實現(xiàn)對產(chǎn)品制備過程的精確組織性能控制。

⑵大型鍛件構筑成形技術研究。研究不同金屬材料的表面氧化物結構，研究大變形條件下界面處氧化物物理破碎行為，以及氧化物在高溫高真空下失穩(wěn)分解行為，分析高溫、高壓、多向形變和復合場調控下的界面愈合規(guī)律。

⑶行業(yè)、企業(yè)間資源共享下的網(wǎng)絡協(xié)同工藝設計。

⑷環(huán)保高效高質精密鍛造工藝技術的研發(fā)。

1)冷鍛、溫鍛、熱鍛和擠壓相結合的復合成形工藝研究。

2)輕質高強材料變形工藝的研究。

3)毛坯無氧化加熱技術研究。

4)環(huán)保性輔材的開發(fā)以及噪聲控制技術重點突破。

5)閉式模鍛模具與工藝。解決好局部應力高和飛邊毛刺是閉式模鍛工藝的關鍵；高性能鍛件專用坯料的新型制備工藝方法；有效摩擦擠壓技術和金屬靜液擠壓技術的研究；建立系統(tǒng)的閉式模鍛技術的基本條件。

6)板鍛工藝與模具研究。

7)細晶超塑性及低溫超塑性工藝研究。

8)多向模鍛技術推廣應用研究。

9)大鍛件綠色制造基礎技術研究。

10)高效率工作環(huán)境下，自動化相關聯(lián)的脫模技術、模具預熱與冷卻技術。

11)精密環(huán)件軋制技術與低殘余應力環(huán)件生產(chǎn)制造技術。

⑸航空發(fā)動機及燃氣輪機用特種合金零部件研制，航空用關鍵件難變形材料控形、控性技術研究及應用，航天用大型異形環(huán)技術研究及應用。

⑹面向航空航天精密鍛件小批量多品種柔性自動化、數(shù)字化和信息化生產(chǎn)線管控技術研究。

⑺大型鍛件制造技術。620℃及以上超超臨界轉子鍛件的全面國產(chǎn)化；新一代核電大鍛件的示范應用；增材制造技術在大型鍛件行業(yè)的應用。新一代SA508-4N鋼大鍛件的示范應用。

⑻圍繞汽車關鍵零部件鍛造成形工藝及設備開發(fā)；軌道交通等領域關鍵核心部件工藝研發(fā)。

⑼金屬3D打印(增材制造)產(chǎn)品理化性能表征及標準研究。

⑽增材制造與模鍛復合成形工藝研究。

⑾金屬3D打印裝備與技術的開發(fā)，特別是粉末制備、儲運和應用防護技術。

⑿鍛件殘余應力檢測及消除研究。

⒀材料冶煉-加熱-鍛造-熱處理-機加工-熱處理一體化工藝。

⒁鍛件余熱連續(xù)熱處理技術。

鍛造自動化、數(shù)字化、信息化技術及裝備

⑴鍛造全過程自動化技術。

⑵高性能自動化、數(shù)字化和信息化鍛造設備關鍵技術研發(fā)及應用示范，包括快速鍛造壓機以及操作機的“三化”鍛造系統(tǒng)開發(fā)。

⑶大規(guī)模定制下網(wǎng)絡協(xié)同成形制造和自動化、數(shù)字化、信息化、網(wǎng)絡化制造關鍵技術研發(fā)及應用示范。

⑷自動化、數(shù)字化和信息化數(shù)據(jù)采集與應用分析研究。

1)鍛件熱態(tài)在線檢測系統(tǒng)。

2)鍛件熱態(tài)標識記錄及識別。

3)鍛造產(chǎn)品質量追溯體系建設。覆蓋材料、模具、成形與熱處理全工藝鏈的質量數(shù)據(jù)在線提取與數(shù)據(jù)資源庫建設。

4)研究基于AI算法的精準診斷模型，通過對設備及零部件運行數(shù)據(jù)分析，實現(xiàn)準確的故障預測，降低設備停機率。

5)專家管理系統(tǒng)推廣應用。面向全生命周期的鍛造模具延壽、再制造關鍵技術及應用示范。

6)外觀缺陷在線自動識別、自動檢測系統(tǒng)。

7)鍛件生產(chǎn)全流程在線能耗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

8)毛坯下料重量、尺寸、數(shù)量等自動化、數(shù)字化和信息化數(shù)據(jù)采集。

⑸無人值守車間(工廠)的整體設計，裝備、生產(chǎn)線和工廠布局研究。

1)制造感知共性技術研究。在鍛造生產(chǎn)車間集成化、網(wǎng)絡化、數(shù)字化的基礎上利用5G通訊技術建立起車間內所有裝備高速無線傳輸系統(tǒng)。

2)建立基于5G云平臺和大數(shù)據(jù)的鍛造裝備的健康管理與運維平臺，實現(xiàn)所有鍛造設備狀態(tài)、故障以及重要工藝參數(shù)的實時監(jiān)控。

3)基于數(shù)字孿生的鍛造產(chǎn)品全生命周期分析系統(tǒng)，模擬、驗證和優(yōu)化整個生產(chǎn)系統(tǒng)，形成產(chǎn)品自動化、數(shù)字化和信息化生產(chǎn)與無人值守生產(chǎn)車間和工廠，為未來實現(xiàn)智能化工廠奠定基礎。

模具技術

⑴加強對模具材料技術的研究。熱模鍛高溫模具材料的研制和推廣(600℃以上)。

⑵模具表面熱處理技術研究。

⑶研發(fā)陶瓷成形模具。

⑷生產(chǎn)過程中模具潤滑防護技術研究。

⑸適用于新產(chǎn)品研發(fā)的3D打印模具技術研發(fā)。⑹數(shù)字化和信息化鍛造模具技術研究。

⑺熱擠壓模具超高耐磨性低成本材料技術。

⑻長壽命低成本模具制造關鍵技術研究，推動高品質熱、冷作模具鋼鍛件的研發(fā)。

⑼開發(fā)適合中國鍛造企業(yè)的數(shù)控高速銑設備，滿足精密熱鍛模具快速制模。

先進重大工藝裝備

⑴多工位模鍛成形技術與自動化成套生產(chǎn)線。

⑵全伺服驅動自動冷、溫模鍛壓力機自動線的開發(fā)及應用。開發(fā)能夠連續(xù)24小時工作，設備有效利用率可以達到90%的全伺服驅動自動冷鍛壓力機自動線，使國產(chǎn)自動鍛造線從年產(chǎn)100萬～200萬件跨到年產(chǎn)300萬～500萬件，達到發(fā)達國家的水平。

⑶超重型數(shù)控螺旋壓力機開發(fā)及專用成形技術。

⑷電動螺旋壓力機機器人自動線推廣應用。

⑸十萬噸級以上超大型多功能液壓機。

⑹大型數(shù)控多軸聯(lián)動成形設備研制。

⑺大規(guī)格平鍛工藝及設備(坯料直徑φ200mm以上)，與高速鐓鍛設備與應用技術開發(fā)。

⑻超塑性等溫鍛造工藝研究、機器人作業(yè)系統(tǒng)研發(fā)。

⑼大型多向雙動復合擠壓工藝與設備(擠壓件重量在1500kg以上)。

⑽鋁合金液態(tài)模鍛成形技術和成套裝備。

⑾鍛件毛坯模塊化加熱技術研究、開發(fā)及應用。⑿伺服直驅電動螺旋壓力機研究、開發(fā)及應用。⒀徑向鍛造機研究、開發(fā)及應用。

⒁脈動擠壓成形特種設備研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化。

政策建議

國家層面

⑴擴大強基工程專項在鍛造行業(yè)的投資強度，根據(jù)國家強基工程需求，制定材料與成形技術戰(zhàn)略發(fā)展綱領性計劃，相應項目采用投標方式，企業(yè)自主投標，避免無序的發(fā)展，同時出臺相應的財稅政策，給予行業(yè)技術和規(guī)模效益支持；加大對鍛造行業(yè)重點細分領域、重點企業(yè)、重點產(chǎn)品的扶持力度。

⑵建設高端自動化、數(shù)字化和信息化鍛造設備、成形分析軟件，自動化、數(shù)字化和信息化鍛造創(chuàng)新與應用示范工程，對鍛造行業(yè)信息化示范工程提供專項資金支持，并在稅收上給予減免。重大鍛造裝備項目可采用事前立項，事后補助方式，確保完成。通過大幅度對創(chuàng)新產(chǎn)品減稅吸引企業(yè)開展創(chuàng)新活動，同時加強對創(chuàng)新產(chǎn)品的價值評判和知識產(chǎn)權保護。

⑶技術研發(fā)費用向中小企業(yè)傾斜。新技術研發(fā)及應用方面吸納中小企業(yè)參與，并給予資金支持。行業(yè)細分小巨人企業(yè)給予貸款貼息政策支持。支持裝備制造企業(yè)擴大直接融資，發(fā)展應收賬款融資，降低企業(yè)財務成本。

⑷將鍛造行業(yè)關鍵共性技術列入科技部重點研發(fā)計劃項目資助計劃中。建立行業(yè)聯(lián)合體共同技術攻關，由政府和各企業(yè)共同承擔項目研發(fā)費用。

⑸鼓勵各省、市制定政策支持鍛造技術領域科技攻關計劃項目。

⑹給予鍛造行業(yè)企業(yè)技術研發(fā)費抵扣所得稅政策優(yōu)惠。對于經(jīng)審計確認的研發(fā)費用，政府可考慮承擔其中30%～50%。

⑺國家基金委與鍛造行業(yè)骨干企業(yè)發(fā)布有關成形制造領域聯(lián)合基金。

⑻人才政策支持。

1)教育部門有針對性地開展鍛造行業(yè)急需工程技術人員、技能型操作人員培養(yǎng)規(guī)劃制定工作，并督促有關組織及機構進行落實。

2)組織人事部門對高端鍛造行業(yè)技術、管理人員在人才引進、職稱評定、科研資金扶持等方面給予傾斜。

3)鼓勵高等學校、科研機構支持和參與鍛造企業(yè)人才培養(yǎng)工作。在高等工程教育、職業(yè)教育環(huán)節(jié)調整專業(yè)設置及人才培養(yǎng)方案，保證鍛造行業(yè)多層次的用人需求。倡導企業(yè)工程技術人員到高校授課，高校教師到企業(yè)任職。政府主管部門對高校專業(yè)設置和制造強國相結合應盡快采取措施。

4)國家和地方政府支持企業(yè)對高端專業(yè)人才的引進和培養(yǎng)，加大政策支持。職工學校避免過度商業(yè)化，堅決遏制中介機構對職業(yè)學校學生實習生源的壟斷和綁架，切實保護學生合法權益。

5)要加強知識產(chǎn)權保護，鼓勵高校教師在企業(yè)兼職、自主創(chuàng)業(yè)等。

⑼取消銀行承兌和商業(yè)承兌，國有企業(yè)帶頭執(zhí)行。搭建政銀企合作平臺，研究建立產(chǎn)融對接新模式，引導和推動金融機構創(chuàng)新產(chǎn)品和服務方式。

⑽鼓勵國內企業(yè)參與國際并購、參股國外先進的研發(fā)制造企業(yè)。

⑾推進首臺(套)重大技術裝備保險補償試點工作。落實稅收優(yōu)惠政策，企業(yè)購置并實際使用的重大技術裝備符合規(guī)定條件的，可按規(guī)定享受企業(yè)所得稅優(yōu)惠政策。依托重點工程項目，推動首臺(套)重大技術裝備推廣應用，完善承保理賠機制。企業(yè)首臺套研發(fā)往往會投入大量的人力、物力和財力，同時，國產(chǎn)化的研制成功往往又面臨國外同行的價格打壓，建議適當增加首臺套產(chǎn)品保險補償數(shù)額。

企業(yè)為生產(chǎn)國家支持發(fā)展的重大技術裝備或產(chǎn)品，確有必要進口的零部件、原材料等，可按重大技術裝備進口稅收政策有關規(guī)定，享受進口稅收優(yōu)惠。

⑿完善和落實支持創(chuàng)新的政府采購政策。取消低價中標政策導向，合理制定預算，在預算價格內，價格相差不大的情況下，優(yōu)選優(yōu)質供應商。

⒀國家、企業(yè)層面的研究所及國家級重點實驗室重點研究鍛造行業(yè)技術發(fā)展路線及路徑，制定鍛造產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新一體化的發(fā)展戰(zhàn)略；加強塑性成形基礎研究，尋找高端材料的塑性成形規(guī)律。依據(jù)高端材料工藝技術研究，探索最佳產(chǎn)品成形工藝路線及最佳參數(shù)，制定材料標準及工藝技術標準，為產(chǎn)品設計及企業(yè)應用提供依據(jù)。

⒁發(fā)揮國家制造強國建設領導小組作用，有效統(tǒng)籌中央、地方和其他社會資源，協(xié)調解決鍛造行業(yè)在發(fā)展自動化、數(shù)字化和信息化制造中遇到的問題，形成資源共享、協(xié)同推進的工作格局。發(fā)揮國家制造強國建設戰(zhàn)略咨詢委員會作用，為把握技術發(fā)展方向提供咨詢建議。加強規(guī)劃與其他專項、工程有機銜接。在鍛造行業(yè)“三化”制造領域研究建立創(chuàng)新中心，建立市場化的創(chuàng)新方向選擇機制和鼓勵創(chuàng)新的風險分擔、利益共享機制，解決技術研究與產(chǎn)業(yè)化應用的鴻溝。圍繞鍛造行業(yè)自動化、數(shù)字化和信息化制造發(fā)展需求，建設重大科學研究和實驗設施。支持鍛造行業(yè)“三化”制造公共服務平臺建設，增強為行業(yè)服務的能力。鼓勵企業(yè)加大研發(fā)投入力度，加強自動化、數(shù)字化和信息化制造關鍵技術與裝備創(chuàng)新。

充分利用現(xiàn)有資金渠道對自動化、數(shù)字化和信息化制造予以支持。按照深化科技計劃(專項、基金等)管理改革的要求，統(tǒng)籌支持關鍵共性技術的研發(fā)。發(fā)揮國家財政投入的引導作用，吸引企業(yè)、社會資本，建立多元化投融資體系。鼓勵建立按市場化方式運作的各類自動化、數(shù)字化和信息化制造發(fā)展基金，鼓勵社會風險投資、股權投資投向“三化”制造領域。

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在自動化、數(shù)字化和信息化制造標準制定、知識產(chǎn)權等方面廣泛開展國際交流與合作，不斷拓展合作領域。支持國內外企業(yè)及行業(yè)組織間開展“三化”制造技術交流與合作，做到引資、引技、引智相結合。鼓勵跨國公司、國外機構等在華設立研發(fā)機構、人才培訓中心，建設自動化、數(shù)字化和信息化制造示范工廠。

⒂推動創(chuàng)新研究平臺資源有償共享機制建立。對于創(chuàng)新研究平臺的建設，建議國家層面統(tǒng)籌考慮，實行公開透明、有償使用制度。對于研究成果，非研發(fā)投入方可通過平臺有償享有研究成果，合作研發(fā)方作為研發(fā)投入方可享受研發(fā)成果的有償使用回報。此制度不僅可以減少重復研發(fā)，還可讓研發(fā)更具體系，同時還能有效促進行業(yè)進步。

行業(yè)協(xié)會層面

⑴行業(yè)協(xié)會應收集各企業(yè)關注的核心問題和重點攻關項目，發(fā)揮協(xié)會橫向協(xié)調的優(yōu)勢，在各企業(yè)、政府、院所之間建立橋梁，將共性問題集中力量解決，分享技術成果。國家和協(xié)會為新產(chǎn)品、新技術、新成果與所需用戶提供交流平臺，加快技術成果產(chǎn)業(yè)化。

⑵政府提供資金扶持、行業(yè)協(xié)會提供技術支持，在渴望創(chuàng)新并有一定研發(fā)基礎的企業(yè)設立模具和金屬成形技術中心，開展技術研發(fā)和創(chuàng)新。

⑶地方政府和企業(yè)應當關注產(chǎn)學研成果落地，建立產(chǎn)業(yè)孵化機制。行業(yè)協(xié)會應結合國內外發(fā)展現(xiàn)狀和技術路線，組織行業(yè)專家針對科研方向給予正確指導。

⑷要制定切合工藝實際的鍛造企業(yè)環(huán)保標準和市場準入門檻，對于技術先進的企業(yè)應該積極鼓勵發(fā)展。

⑸不限于國內客戶的競爭，應集中鍛造行業(yè)的優(yōu)勢兵力共同走向國際市場，為高端客戶配套供應鍛件產(chǎn)品。行業(yè)協(xié)會發(fā)揮平臺效應，與歐盟國家進行協(xié)會交流，跟蹤世界鍛造行業(yè)的技術發(fā)展趨勢，制定國家鍛造未來發(fā)展路線圖，對標國內外技術差異，為中國發(fā)展好的優(yōu)秀企業(yè)提供戰(zhàn)略發(fā)展指南。

⑹協(xié)會引導企業(yè)關注創(chuàng)新，并積極促進企業(yè)對創(chuàng)新技術人員的獎勵措施，行業(yè)協(xié)會積極發(fā)現(xiàn)企業(yè)的創(chuàng)新產(chǎn)品，采用合理方式及時評價鼓勵。

⑺針對鍛造行業(yè)人才脫節(jié)、技能型人才招工難等瓶頸問題，行業(yè)協(xié)會積極組織技術推廣、供需見面、人才培養(yǎng)、信息交流等方面的活動，發(fā)揮企業(yè)間、政府間以及政府企業(yè)間的橋梁和紐帶作用；加大人才培訓力度，創(chuàng)新人才培訓機制。

⑻行業(yè)企業(yè)重點應該在技術進步、規(guī)模化發(fā)展、節(jié)能減排、兩化融合等方面制定中長期發(fā)展戰(zhàn)略，構建“質量、效益、水平”協(xié)調發(fā)展體系。

⑼積極爭取國家和地方政府的科研項目、科研經(jīng)費投入，科研經(jīng)費向企業(yè)加大開放。行業(yè)協(xié)會作為第三方進行項目推薦、項目評審。