中國鍛造行業“十四五”發展綱要(連載四)

文/中國鍛壓協會

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

重點研究方向

實施鍛造產業技術創新一體化發展戰略，不僅要解決鍛造行業的基礎薄弱問題，還要布局未來重點研發內容，實現鍛造產業向上突破。依據高端材料工藝技術研究，探索最佳產品成形工藝路線、最佳參數及工藝裝備，制定材料標準及工藝技術標準，為產品設計及企業應用提供依據。通過定量化控制設備主要參數和產品工藝參數，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，實現大數據統計技術在鍛件產品制造過程的推廣應用，以及產品階段性能的預測，實現從材料、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，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，依據零件性能實現材料化學成分的精準匹配，降低材料的生產成本。

1)以輕量化為目標的零部件結構和工藝研究，開發新材料和新技術。

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與制造。

4)大規格高品質實/空心特殊鋼關鍵材料及其先進制備技術開發。

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)大規格高品質高溫合金、鈦合金材料研制。

⑵傳統材料品質提升，滿足傳統產品品質提升的需求。

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)鍛造細分行業材料定制。開發一種牌號的鋼材，針對不同客戶、不同用途和不同后續加工工藝要求供貨，例如滿足冷、溫鍛造要求的交付狀態，滿足不同成形工藝、不同產品結構的材料定制與精制服務。

3)鍛造行業與上游鋼廠和下游主機廠合作開發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，實現連鑄大圓坯替代鋼錠用于高品質特殊鋼關鍵材料的生產；開發立式連鑄空心大圓坯裝備及工藝技術，實現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品，替代鍛坯及實心連鑄坯產品，提升材料均勻性，降低生產成本。

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穩定性控制技術。

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標準，逐步達到國際先進水平。

⑷材料精準本構模型開發研究，提高CAE仿真的準確度。

根據不同材料牌號，鍛件尺寸結構和材料成分與性能等，建立鍛件材料數據庫。以鍛件材料及尺寸等級進行分類，完善材料基礎數據、工藝參數和設備信息，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，提升鍛件的表面質量、材料利用率，降低生產成本。

核心軟件開發

⑴鍛造產品CAD/CAE工程軟件自主研發，實現國產化應用。

⑵數值模擬和物理試驗的邊界條件研究，實現數值模擬和物理模擬試驗在產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精密環形鍛件的主動精度預測工藝軟件與系統開發。

⑷航空回轉體鍛件產品的可視化仿真驗證與系統開發。

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變化和影響，實現精確定點、跨階段的數據跟蹤，定量考察工藝參數對后續階段乃至最終結果的影響，實現對產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律。

⑶行業、企業間資源共享下的網絡協同工藝設計。

⑷環保高效高質精密鍛造工藝技術的研發。

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)環保性輔材的開發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)高效率工作環境下，自動化相關聯的脫模技術、模具預熱與冷卻技術。

11)精密環件軋制技術與低殘余應力環件生產制造技術。

⑸航空發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、數字化和信息化生產線管控技術研究。

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；軌道交通等領域關鍵核心部件工藝研發。

⑼金屬3D打印(增材制造)產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，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鍛件余熱連續熱處理技術。

鍛造自動化、數字化、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、數字化和信息化鍛造設備關鍵技術研發及應用示范，包括快速鍛造壓機以及操作機的“三化”鍛造系統開發。

⑶大規模定制下網絡協同成形制造和自動化、數字化、信息化、網絡化制造關鍵技術研發及應用示范。

⑷自動化、數字化和信息化數據采集與應用分析研究。

1)鍛件熱態在線檢測系統。

2)鍛件熱態標識記錄及識別。

3)鍛造產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據在線提取與數據資源庫建設。

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據分析，實現準確的故障預測，降低設備停機率。

5)專家管理系統推廣應用。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。

7)鍛件生產全流程在線能耗數據采集系統。

8)毛坯下料重量、尺寸、數量等自動化、數字化和信息化數據采集。

⑸無人值守車間(工廠)的整體設計，裝備、生產線和工廠布局研究。

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

2)建立基于5G云平臺和大數據的鍛造裝備的健康管理與運維平臺，實現所有鍛造設備狀態、故障以及重要工藝參數的實時監控。

3)基于數字孿生的鍛造產品全生命周期分析系統，模擬、驗證和優化整個生產系統，形成產品自動化、數字化和信息化生產與無人值守生產車間和工廠，為未來實現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研發陶瓷成形模具。

⑷生產過程中模具潤滑防護技術研究。

⑸適用于新產品研發的3D打印模具技術研發。⑹數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。

⑼開發適合中國鍛造企業的數控高速銑設備，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線。

⑵全伺服驅動自動冷、溫模鍛壓力機自動線的開發及應用。開發能夠連續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，使國產自動鍛造線從年產100萬～200萬件跨到年產300萬～500萬件，達到發達國家的水平。

⑶超重型數控螺旋壓力機開發及專用成形技術。

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大型數控多軸聯動成形設備研制。

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

⑻超塑性等溫鍛造工藝研究、機器人作業系統研發。

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、開發及應用。⑿伺服直驅電動螺旋壓力機研究、開發及應用。⒀徑向鍛造機研究、開發及應用。

⒁脈動擠壓成形特種設備研發及產業化。

政策建議

國家層面

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

⑵建設高端自動化、數字化和信息化鍛造設備、成形分析軟件，自動化、數字化和信息化鍛造創新與應用示范工程，對鍛造行業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。通過大幅度對創新產品減稅吸引企業開展創新活動，同時加強對創新產品的價值評判和知識產權保護。

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

⑷將鍛造行業關鍵共性技術列入科技部重點研發計劃項目資助計劃中。建立行業聯合體共同技術攻關，由政府和各企業共同承擔項目研發費用。

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給予鍛造行業企業技術研發費抵扣所得稅政策優惠。對于經審計確認的研發費用，政府可考慮承擔其中30%～50%。

⑺國家基金委與鍛造行業骨干企業發布有關成形制造領域聯合基金。

⑻人才政策支持。

1)教育部門有針對性地開展鍛造行業急需工程技術人員、技能型操作人員培養規劃制定工作，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人才培養工作。在高等工程教育、職業教育環節調整專業設置及人才培養方案，保證鍛造行業多層次的用人需求。倡導企業工程技術人員到高校授課，高校教師到企業任職。政府主管部門對高校專業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對高端專業人才的引進和培養，加大政策支持。職工學校避免過度商業化，堅決遏制中介機構對職業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)要加強知識產權保護，鼓勵高校教師在企業兼職、自主創業等。

⑼取消銀行承兌和商業承兌，國有企業帶頭執行。搭建政銀企合作平臺，研究建立產融對接新模式，引導和推動金融機構創新產品和服務方式。

⑽鼓勵國內企業參與國際并購、參股國外先進的研發制造企業。

⑾推進首臺(套)重大技術裝備保險補償試點工作。落實稅收優惠政策，企業購置并實際使用的重大技術裝備符合規定條件的，可按規定享受企業所得稅優惠政策。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。企業首臺套研發往往會投入大量的人力、物力和財力，同時，國產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品保險補償數額。

企業為生產國家支持發展的重大技術裝備或產品，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定，享受進口稅收優惠。

⑿完善和落實支持創新的政府采購政策。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，優選優質供應商。

⒀國家、企業層面的研究所及國家級重點實驗室重點研究鍛造行業技術發展路線及路徑，制定鍛造產業技術創新一體化的發展戰略；加強塑性成形基礎研究，尋找高端材料的塑性成形規律。依據高端材料工藝技術研究，探索最佳產品成形工藝路線及最佳參數，制定材料標準及工藝技術標準，為產品設計及企業應用提供依據。

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

充分利用現有資金渠道對自動化、數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，統籌支持關鍵共性技術的研發。發揮國家財政投入的引導作用，吸引企業、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、數字化和信息化制造發展基金，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、數字化和信息化制造標準制定、知識產權等方面廣泛開展國際交流與合作，不斷拓展合作領域。支持國內外企業及行業組織間開展“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機構、人才培訓中心，建設自動化、數字化和信息化制造示范工廠。

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

行業協會層面

⑴行業協會應收集各企業關注的核心問題和重點攻關項目，發揮協會橫向協調的優勢，在各企業、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。國家和協會為新產品、新技術、新成果與所需用戶提供交流平臺，加快技術成果產業化。

⑵政府提供資金扶持、行業協會提供技術支持，在渴望創新并有一定研發基礎的企業設立模具和金屬成形技術中心，開展技術研發和創新。

⑶地方政府和企業應當關注產學研成果落地，建立產業孵化機制。行業協會應結合國內外發展現狀和技術路線，組織行業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環保標準和市場準入門檻，對于技術先進的企業應該積極鼓勵發展。

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

⑹協會引導企業關注創新，并積極促進企業對創新技術人員的獎勵措施，行業協會積極發現企業的創新產品，采用合理方式及時評價鼓勵。

⑺針對鍛造行業人才脫節、技能型人才招工難等瓶頸問題，行業協會積極組織技術推廣、供需見面、人才培養、信息交流等方面的活動，發揮企業間、政府間以及政府企業間的橋梁和紐帶作用；加大人才培訓力度，創新人才培訓機制。

⑻行業企業重點應該在技術進步、規模化發展、節能減排、兩化融合等方面制定中長期發展戰略，構建“質量、效益、水平”協調發展體系。

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