钛行业“十二五”规划研究.pdf

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1、第2 8 卷2 0 11 年第4 期8 月T i 糕觜嚣疋V 0 1 2 8N o 4A u g u s t2 0 1 1钛行业“十二五 规划研究中国有色金属工业协会钛锆铪分会1钛行业发展现状及面I 临的形势1 1 钛的性能及应用领域钛在地壳中的含量极为丰富，位居铁、铝、镁后的第四位，易于开采。钛及其合金具有比强度高、耐腐蚀、无磁性、低阻尼、高低温性能好、与碳复合材料的相容性好、生物相容性好等突出优点，并具有超导、形状记忆和储氢特性，在太空、陆地、海洋及人体中广泛应用，是当代最具有技术魅力的金属材料，被人们美誉为“太空金属”、“海洋金属”、“全能金属”。钛是现代金属，是重要的战略金属。钛在国民

2、经济中的应用，反映一个国家的综合国力，经济实力，国防实力，是高新技术不可或缺的关键材料，目前世界上主要经济体都竞相发展钛工业。纵观世界钛工业的发展史，社会的现代化程度越高，用量就越大，换句话说，用钛量的多少是一个国家发达程度的标志。钛的应用非常广泛，其最大的应用市场是航空航天领域，主要用于机翼、机翼箱配件、紧固件、前后机身零件、地面梁、座位轨道、机翼肋骨、门及门框、发动机配件、起落架等，以及机载设备、火箭、人造卫星、导弹等。在非航空钛市场，主要包括石化、能源、冶金、轻工、制药、医疗、海洋工程、建筑装饰、汽车制造、体育休闲等领域，几乎覆盖了所有的产业。就中国钛市场而言，发展潜力最大的市场是航空航

3、天，但目前最大的市场是非航空钛市场，仅化工领域用钛量就占整个钛市场的4 5 左右，钢铁、电力、医疗、汽车等领域用钛量也将有很大的增长期望。1 2 国内外钛冶炼!j n-r 的装备、技术、质量现状1 2 1 钛的冶炼(1)氯化生产独联体国家的富钛料由于二氧化钛的含量较低，钙、镁氧化物的含量较高，均采用熔盐氯化的方式，它是前苏联冶金工作者充分利用本国资源的成功范例。但它的致命弱点也是显而易见的，副产大量的废盐。目前以美国、日本的沸腾氯化生产技术最为先进，炉子的大型化为海绵钛、钛白大规模生产创造了有利条件，美国最大的沸腾氯化炉炉床直径达到了妒0 0 0m m，粗T i C l。日产达到5 0 0t

4、台。由于日本、美国主要使用的是天然和人造金红石，富钛料品位高、杂质少，因此产量高，消耗低，“三废”少，劳动生产率高。日、美均采用计算机控制生产。由于原料的原因，国内除中信锦州铁合金股份有限公司采用熔盐氯化外，各厂家均使用有筛板、无筛板沸腾氯化技术生产粗T i C I。，由于炉床反应段直径较小，因而炉产能较低。为了突破这一难题，遵义钛业、抚顺钛业自主设计了炉床直径为4,24 0 0m m(设计日产能9 7L 台，氯耗为每吨T i C I。1 0 5t)、6 25 6 0m m 的无筛板大型沸腾氯化炉，但到目前为止，这两台大型氯化炉都未能达到设计产能。由于各方面的原因，我国在加纪8 0 年代开始的

5、氯化炉大型化的工业试验停止了脚步，致使我国在大型氯化炉的设计上缺乏基础数据。因此氯化是我国与国外先进技术差距较大的一道工序。“十一五”期间，洛阳双瑞万基、遵宝钛业分别从国外引进整套西24 0 0m m(设计日产能1 2 5t 台，氯耗为每吨T i C l。0 9 5t)的大型沸腾氯化炉生产技术，目前正在进行技术攻关，通过消化吸收国外先进技术，以尽快缩小我国氯化技术与国外的差距。(2)精制生产独联体国家均采用铝粉除钒工艺技术，日本主要采用硫化氢除钒工艺技术，美国采用有机物除钒工艺技术。上述三种方法技术上都是成熟的，且能连续生产，产能大，消耗低，成本低，劳动生产率高，产出的“三废”少且便于治理。三

6、国均使用计算机控制生产。目前。国内大多数厂家均采用铜丝除钒工艺。铜丝除钒工艺落后，单塔产能低，且不能连续生产，失效铜丝的清洗又带来新的污染，铜钒混合物无有效的回收手段。国内仅遵义钛业实现了计算机控制生产，其余厂家均采用人工操作，因此精制工序同样是我国与国外先进技术差距较大的一道工序。国内仅中信锦州铁合金股份有限公司等少数几万方数据第4 期钛行业“十二五”规划研究家采用有机物除钒工艺，北京有色金属研究总院研究的一步法铝粉除钒工艺目前还在天津化工厂进行工业试验。“十一五”期间，洛阳双瑞万基、遵宝钛业分别从国外引进了整套植物油除钒技术。通过技术攻关和消化吸收国外先进技术，以尽快缩小我国精制生产技术与

7、国外的差距。(3)还原蒸馏独联体国家均采用“I”型炉，炉型以4t、5t 为主，生产现场采用计算机控制工序，产品质量好，布氏硬度低于1 0 0 的产品占总产量的7 0 左右，产品疏松度好，致密产品极少。反应器用不锈钢制作，使用寿命达6 0 次以上。美国、1 3 本均采用倒U 型炉，炉型有5t、8t、1 0t 炉，均采用计算机控制生产。批产品质量分布均匀，疏松度好，致密产品很少。反应器用不锈钢制作，使用寿命在6 0 次以上。日、美的海绵钛消耗指标很先进，日本的补充镁消耗仅为每吨海绵钛2 0k g，电耗仅为每吨海绵钛3O O Ok W h 左右。到目前为止，国内海绵钛生产厂家普遍使用两种炉型：即倒U

8、 型和I 型。倒U 型炉产能分别有5t、8t、1 0t 和1 2t，I 型炉分别有3t、4t、5t、6t 炉，两种炉型在大型化上都堪与国外媲美，其中倒U 型1 2 炉是目前世界上单炉产能最大的炉型。国内大多数厂家均实现了计算机控制还原一蒸馏生产，反应器用普通钢制作，寿命短，一般使用不到1 5 次即报废。国内海绵钛生产厂家的消耗也比较高，补充镁消耗为每吨海绵钛4 0k g，电耗为每吨海绵钛70 0 0k W h 左右。目前国内海绵钛生产技术研究人员青黄不接，设计与科研队伍日渐萎缩，大多是厂家各自从事研发，因此缺乏基础理论的深入研究。由于炉产能的快速扩大，不少基础研究工作没有跟上，投产后暴露出的技

9、术问题匾待解决，比如还原过程中热量不能及时导出，局部产生高温，降低了海绵钛的孔隙率，致使部分产品比较致密。(4)镁电解独联体国家均采用大型无隔板电解槽，槽型分别为1 l ok A、1 7 5k A、2 0 0k A(有技术、没有应用实例)。每吨镁直流电耗为1 45 0 0k w h，氯气回收浓度约8 0。美国、日本均使用当今世界上最先进的多极槽技术，每吨镁直流电耗为1 05 0 0k w h，氯气回收浓度达到9 5 以上。同时可根据海绵钛产量的高低(副产氯化镁的多少)，波峰、波谷的电价，在9 0 1 6 5k A 之间凋褴电流，作为海绵钛的配套工序，这一优势是显而易见的。由于皮江法金属镁在价格

10、上的优势，因此到目前为止国内海绵钛生产仅有遵义钛业、双瑞万基等少数厂家采用镁电解工艺相配套，其他大多数厂家都没有镁电解工艺配套。在国内，镁电解有多极槽和无隔板电解槽。目前在用的11 0k A 无隔板电解槽是前苏联的技术，其单槽产能、回收的电解氯气浓度、电耗等都比多极槽的同类指标有不小的差距。双瑞万基、遵宝钛业已引进了国外镁电解多极槽技术，正在消化吸收和技术攻关，稳定投产后，能极大的缩小我国镁电解生产技术与国外的差距。【5)电耗由于国外海绵钛生产厂家采用了先进的工艺技术，因此海绵钛的总电耗都比国内的低，每吨海绵钛的总电耗在2 00 0 0k w h(日本)到2 50 0 0k W h(独联体)之

11、间。国外总电耗低的主要原因是采用了多极槽电解镁，它在每吨海绵钛生产中的电耗为1 20 0 0k W h。而还原一蒸馏的电耗为30 0 0k W h。目前国内全流程的海绵钛生产厂家的总电耗在每吨海绵钛3 20 0 0k W h 的水平，与世界海绵钛电耗低的日本和美国相比，存在很大差距。电耗高的主要工序为镁电解和还原一蒸馏。国内无隔板镁电解的交流电耗为每吨镁1 70 0 0k W h 左右，再加上镁精炼的电耗，镁电解在每吨海绵钛生产中电耗超过2 00 0 0k w h，与美、日比高5O O Ok W h。还原一蒸馏工序的电耗也是1 3 本的两倍以上。【6)产品质量日本、美国、独联体的海绵钛质量如果

12、均以布氏硬度来评价，俄罗斯布氏硬度低于I O O 的产品占总产量的7 0 以上，其中布氏硬度低于9 0 的产品占总产量的3 0。如以杂质元素的含量来评价，1 3 本、美国、俄罗斯的海绵钛产品的铁、氧、碳、氮和硅含量明艟低于我阍同级别的产品。且同级别产品这3 国的质鲢稳定，粒度均匀，已被广泛用于航空领域。目前，国内各海绵钛生产厂家均按G B T2 5 2 4 2 0 0 2 标准进行生产。从标准水平来看。与美、日、俄罗斯等围家执行的标准大体相当。海绵钛质撼水平在不断提高，在前几年产晶已大量销往欧洲和美国市场。且遵义钛业获得了德阚蒂森克虏伯公司的航空级海绵钛认证。日前，圈内海绵钛产品存在的问题足批

13、产品的万方数据1 2钛工业进展T i t a n i u ml n d u s t r yP r o g r e s s2 8 卷质量分布不够均匀，疏松度有待进一步的改进，还有1 0 的产品比较致密。布氏硬度低于1 0 0 的品级率低，低于9 5 的仅占总产量的1 0，低于9 0 的还不能生产。(7)三废治理由于日、美海绵钛生产使用的富钛料品位高，而我国海绵钛生产使用的富钛料品位低，因此我国海绵钛生产造成的“三废”比1 3、美量大。从目前看，我国废水、废固料已基本上得到治理，回收利用做得比较好。但“废气”治理差距比较大，日本能把氯化车间建在城市，足见对废气治理的程度。我国与美国氯化尾气排放的标

14、准就存在很大差距。例如：美国某企业氯化氢排放标准为4 0m g m 3，氯气为1 5m g m 3，而我国氯化氢排放标准老厂为1 0 0m g m 3，新建厂为8 0m g m 3，氯气老厂为6 5m g m 3，新建厂为5 0m g m 3。1 2 2 铸锭熔炼铸锭熔铸是将海绵钛(包括残料)、合金元素(中间合金)熔炼并凝固成铸锭的重要工序，它起到合金化和成分均匀化的作用。钛的熔铸只能在真空或惰性气体保护下进行，目前大多采用真空自耗电弧炉熔炼。国外的真空自耗电弧炉大多为6t 和1 0t炉，锭型也大多为6 1 0t，只有个别有特殊用途的才有1 5t 的锭型。我国民企大多为1 3t 炉，国企在早期

15、为3t 和6t 炉。2 0 0 3 年以后，我国几个大型国企相继引进8t 和1 2t 炉，并成为这些企业的主导炉型。目前宝钛集团、宝钢特钢分公司、西北有色金属研究院等企业已建成布料混料系统，能稳定地批量生产1 0t 纯钛铸锭、8t 钛合金铸锭，并已试制成功1 0t 钛合金锭。但成分均匀性和批次的稳定性还有待进一步提高。对个别的易造成结晶偏析的钛合金如T i 一1 0 2 3 而言，其锭型还比较小。锭型较大时，冶金质量还不够稳定，与国外有较大的差距。近年来，钛熔炼技术的进步主要体现在采用电子束冷床(E B)炉及等离子束冷床(P A M)炉对钛及钛合金进行精炼，避免了对航空转动件危害极大的低密度夹

16、杂和高密度夹杂。纯钛经过E B 炉一次熔炼铸成扁锭，直接用于板带轧制，减少了熔炼次数和锻造制坯工序。某些合金成分比较简单的钛合金，如目前用量最大的T i 击A 1 4 V 合金，采用E B+V A R 熔炼也可获得成分均匀的铸锭。而对于合金成分较复杂的钛合金，由于合金元素的挥发，成分较难控制，则须采用P A M 炉熔炼。但P A M 炉熔炼须用氦气保护，尽管该炉有氦气回收装置，仍需消耗一部分氦气。对于氦气需要从国外进口的我国，无形中加大了熔炼的成本。由于E B 炉和P A M 炉可用1 0 0 的残料熔炼钛及钛合金铸锭，大大降低了生产成本，已被国外广泛应用。美国生产的钛及钛合金锭有3 5 是用

17、E B 炉或P A N 炉熔铸的。我国宝钛集团2 0 0 7 年引进一台25 0 0k W 的E B 炉已投产，批量生产锭型为1 0t 的纯钛扁锭和T i 一6 A I 一4 V 合金圆锭。T i 一6 A 1 4 V 合金锭成分满足标准要求，但均匀性还有待提高。近几年，宝钢集团等企业先后引进了4 台E B 炉和1 台P A M 炉，目前正处于安装调试阶段，也还需要进行技术攻关和技术开发，以提高我国钛及钛合金熔铸整体水平。1 2 3 钛及钛合金加工(1)钛及钛合金的锻造锻造工序的作用是将铸锭开坯成板带轧制用的板坯和管材挤压(或斜轧穿孔)以及型材轧制用的棒坯；另一作用是生产锻棒和锻件。所用设备为

18、水压或油压锻造设备。由于钛合金热加工温区较窄，国外大多采用油压快锻机。与锻造机相配套的有单操作机和对锻棒组织性能的均一性起更好作用的双操作机系统。国外钛加工企业，锻造主机锻造力大多为30 0 0 60 0 0t，虽然设备较为老旧，但设备不断改造，自动化程度和控制精度较高。我国几个大型国企先后引进了20 0 0 1 00 0 0t 快锻机6 台，设备的自动化程度和控制精度为世界先进水平。我国能生产钛及钛合金锻棒的企业很多，锻棒出口量也不少，但质量参差不齐。除了宝钛集团的锻棒进入波音、空客的高端市场和西北有色金属研究院的医用钛材进入医用市场外，其余大多是中低档产品。直径在q b 3 5 0m m

19、及其以下的锻棒，产品质量基本稳定，而6 3 5 0m m 以上的锻棒，组织性能的均匀性和批次质量的稳定性还较差，还处于试验攻关阶段，与国外的水平还有较大的差距。目前国外已能提供妒0 0m m、3t 多的锻件。随着我国大型客机、大型运输机等重大专项的上马，要求锻棒最大尺寸达到笳0 0m m，甚至到0 0m m。这么大尺寸的锻件，要保证组织和性能的均匀性以及批次质量的稳定性，对钛加工企业来说，将是巨大的挑战。(2)钛及钛合金板、带j j n-r-纯钛板、带大多用于民用领域，钛合金板材大多用于航天、航空、舰船和军工领域。纯钛中厚板和钛合金板都采用片式轧制，生产效率较低，几何万方数据第4 期钛行业“十

20、二五”规划研究1 3损失较大。纯钛薄板，日本、美国都采用带式轧制，即板坯经热连轧开坯除鳞、酸洗后，用大二十辊轧成带材，厚度0 3 3m m，生产效率非常高，尺寸精度、板形、表面质量非常好。尤其是日本，钛带产量世界最大、质量最好、性能最稳定。钛带主要用于板式换热器和钛焊管。到目前为止我国的钛带生产，还是空白。近几年，我国钛行业拟引进了四条世界上先进的钛带生产线，并计划上两条国产带材生产线，设计产能达5 1 0 4t a。宝钢集团的生产线已进入调试阶段，宝钛集团已进入安装阶段。虽然有了生产装置，在实现产业化过程中还有许多技术问题需要研究攻关。随着我国钛带生产的产业化，必将引起我国钛加工产品结构和进

21、出口产品结构的变化，体现在钛焊管将会蓬勃发展，除了替代每年进口的几千吨纯钛焊管外，原先用无缝管生产方式生产的薄壁管将逐步被焊管所替代。另外，我国每年大量进口的用于板式换热器的钛带也将被国产钛带所取代。另外，也为钛进人建筑装饰业、汽车行业提供了材料基础。当然，为使钛带进入这些新的领域，还须进行许多应用研究，比如表面加工、表面改性、成形加工等工作。钛合金薄板和中厚板国内外都采用片式轧制。在国外钛合金薄板只有美国的T i m e t、R T I，俄罗斯V S M P O 等少数几个企业生产，我国也只有宝钛集团一家。宝钛集团的产品质量已获得波音、空客等国外知名企业的认可，并批量出口。国外钛合金厚板最厚

22、已达1 0 0m m，组织性能比较均匀。目前，国内提供的钛合金板，最厚达7 0m m，最宽达27 0 0m m。厚度7 0m m 以上的厚板还在试制中，存在的主要问题还是组织性能的均匀性。随着万吨锻造机的投产，轧制前锻造板坯的质量将进一步提高，它对改善厚度更厚的钛合金板的质量将提供更好的基础条件。(3)钛及钛合金的挤压挤压是为钛及钛合金冷轧无缝管提供空心管坯、生产热加工成品管和生产钛合金型材的重要工序。挤压设备为水压挤压机或油压挤压机。国外钛加工企业的挤压机，大多比较老旧。我国开展钛及钛合金挤压的有宝钛集团和长城钢厂。最近，宝钢集团引进了60 0 0t 挤压机组。钛是一种粘性金属，压力加工时极

23、易粘结模具。国外钛及钛合金的挤压都采用玻璃润滑挤压，挤压管材和型材表面质馈较好。由于我国玻璃润滑挤压技术尚未过关，钛合金型材的生产还属空白。钛及钛合金管材的挤压仍采用包铜套或双包套挤压，挤压管表面质量较好，但铜的消耗较大，加工成本较高。(4)钛及钛合金管材加工钛及钛合金管材分为焊接管和无缝管。钛合金无缝管有冷轧管和热加工管两种，热加工管分为热挤压管和斜轧穿孔+热轧管，热加工管大多为中、高强钛合金管。钛合金冷轧无缝管合金牌号不多，有民用的T i P d、T i M o N i 耐蚀钛合金和用于航空、舰船工业的T i 一3 A I 一2 5 V、T i 一2 A I 一2 5 Z r 和T i 一

24、3 1 等合金。纯钛无缝管因生产效率低，生产成本高，国外的产能很低。日本、美国的纯钛管大部分为纯钛焊管。日本每年出口的纯钛焊管达五六千吨，而每年生产的无缝管只有几吨至十几吨。俄罗斯既生产纯钛无缝管，也生产焊管。我国的纯钛焊管是由宝钛集团与法国法力诺和美国T i m e t 成立的合资公司生产，建有三条生产线，产能6 0 0t a，生产焊管的原料钛带由T i m e t 提供。我国由于无法生产钛带。国外为了垄断钛焊管这一产品，对我国出口的钛带与焊管的价格实行倒挂。因此，我国只能发展无缝管，我国成了世界上无缝管生产企业最多、产量最大的国家。由于竞争，企业间相互压价，加上近期钛产品的价格低迷，在国外

25、，价格是焊管几倍的无缝管，在我国变成是无缝管的价格低于焊管，即使出口国外的无缝管也赶不上焊管的价格，生产无缝管的企业基本无利。国内外无缝管的加工、热处理的手段，没什么差距。我国纯钛无缝管质鼍总体较好，每年都有不少出口，但大多属于中、低端产品。而小直径厚壁(直径壁厚比小于7)纯钛无缝管和钛合金航空油管，在我国由于还有许多技术问题没解决，还无法批量生产，只好花高价从国外进口。(5)钛及钛合金小棒丝材加工钛及钛合金小棒丝材主要用于航空紧固件、医疗器械、人体植入物、体育休闲用品。除了要求小棒丝材有良好组织性能外，还要求有非常高的尺寸精度、平直度和表面光洁度。我国能生产钛及钛合金小棒丝材的国企、民企很多

26、，但到目前为止，能批量稳定生产组织性能符合标准，又满足上述三高要求的几乎没有。有也只是小批量提供，质量还不十分稳定。这些高标准的产品大部分只能靠进口。其中，既有技术问题也有装备问题。目前，中科院沈阳金属所和宝钛集团的小棒丝材热连轧和后续万方数据1 4钛工业进展T i t a n i u mI n d u s t r yP r o g r e s s2 8 卷精整生产线已进入调试阶段。经过设备调试和工艺技术研究，高端的钛及钛合金小棒丝材主要靠进口的局面将会得到改观。(6)钛及钛合金复合材金属复合材料既充分利用不同金属材料的性能，又大大降低r 材料的成本，因此得到广泛应用。复合材分棒状复合材和层状

27、复合材。钛及钛合金棒状复合材的典型产品足钛铜复合棒，它利用铜的导电性和钛的耐蚀性，主要用于电解、电镀行业。国外主要采用钛管与铜棒拉伸复合，属机械结合，界面电阻较大。宝钛集团从2 0 世纪8 0 年代初开始用挤压法生产钛铜复合棒，复合界面属冶金结合，界面电阻小，界面复合强度高。钛及钛合金层状复合材(即复合板)的覆材为钛及钛合金板，基材为钢、不锈钢、铜等。主要用于化工、冶金、制盐、制碱、电站烟筒等，应用领域十分广阔，用量很大，例如一个电站烟筒就需上千吨钛钢复合板。复合板的加工有爆炸复合、轧制复合和爆炸+轧制复合三种。西北有色金属研究院和宝钛集团是我国生产钛及钛合金复合板的两个主要企业，都掌握三种复

28、合方式的相关技术。复合板的发展方向是复合面积更大(达2 0m 2 以上)、覆层更厚和多金属复合(如锆、钛、钢三层复合)。针对这些发展趋势还有一些技术问题需要解决。复合板复合前覆材和基材表面处理、复合后热处理、矫直、精整工作量很大，目前生产规模还比较小，面对广阔市场，企业具有扩大规模的空间。(7)钛设备制造所有的钛及钛合金材都必须进行进一步的深加工，或加工成零部件，或制作成设备才能发挥它的作用。我国钛材应用领域以民用为主，占8 0 左右，这些钛材全部制成钛设备以供使用。钛设备或由专业制造企业或由钛设备最终用户自己加工制作。专业的钛设备制造企业对我国钛工业的发展，对钛在民用领域的推广应用做出了重大

29、贡献。我国钛设备制造企业很多，规模和装备水平差别很大。只有在几个较具规模的钛设备制造企业才有数控车床、数控钻床和自动焊机。专业钛设备制造企业不仅能制作钛设备，用同样的装备也可以制作锆设备和耐蚀镍基合金设备。通过装备更新和加强加工制作过程的质量控制，提高产品质量，努力开拓国内、国外市场，在我国建成几个具有较大规模的在国内外具有影响力、竞争力的钛设备制造企业是有可能的。1 2 4 钛及钛合金近净成形钛及钛合金近净成形技术是指零件成形后，仅需少量加工或不再J a q-，就可用做机械构件的成形技术，可以实现降低成本，减少加工周期等目的。在钛及钛合金加工领域，主要包括等温模锻、粉末冶金成形、精密铸造以及

30、近年来发展的激光快速成形等。宝钢集团在钛合金的等温模锻方面居于国内先进水平，已经形成了由5 0 0、8 0 0、20 0 0、30 0 0、63 0 0 和1 00 0 0t 压机组成的系列等温模锻生产线，形成了80 0 0 件a，最大锻件投影面积达2 0i n 2 的生产能力。钛的粉末冶金成形技术是2 0 世纪7 0 年代发展起来的先进的钛合金生产制备技术，国外美国、日本的技术较高，在航空航天诸多领域得到广泛应用，国内在钛合金粉末冶金技术方面也开展了不少工作，但对可用于关键结构件的高性能粉末钛合金成形技术的研究很少，所以虽然初步形成了粉末冶金的生产线，但由于市场的原因，其应用还不成熟。国外利

31、用凝壳炉和熔模精密铸造以及金属造型(型壳)、陶瓷造型(型壳)的发展，为许多大型复杂的薄壁精密钛铸件缩短生产周期、降低成本、提高性能展现了一定的空间，尤其是电脑辅助设计和电脑辅助机加工(C A D C A M)以及过程数模化的应用明显提高了精密铸造的能力和质量。其技术及生产较为成熟。国内北京航空材料研究院和洛阳船舶研究所在钛合金的精密铸造方面具有较强的实力，拥有完备的生产线，研究开发了许多新产品，涉及航空、航天、汽车、体育休闲等领域，尤其是高尔夫球头在国际市场中占据相当大的份额。激光快速成形技术是以金属粉末或丝材为原料，通过高能激光束对金属原材料的逐层熔化堆积，直接由零件C A D 模型一步完成

32、全致密、高性能、大型复杂金属零件的近终成形制造技术，是一种具有变革性意义的数字化、短周期、低成本的近净成形制造新技术。迄今为止，国外只有美国A e r o M e t 公司实现了激光成形钛合金结构件在飞机上的应用。国内开展过钛合金激光快速成形技术研究的只有北京有色金属研究总院、西北工业大学和北京航空航天大学等少数几家单位，但除北京航空航天大学外，尚未实现在飞机上的装机应用。1 3 钛工业的发展趋势目前国内外的钛工业的发展趋势为：航空工万方数据第4 期钛行业“十二五”规划研究1 5业是钛合金的主要应用领域，在飞机结构设计中，为延长飞机寿命、提高结构效益和安全性，大量采用钛合金大型锻件、承力结构件

33、和连接件，钛合金材料在规格上向两极发展，即更大、更薄、更宽、更厚；在钛的冶炼、熔炼、锻造、轧制及其他的加工成形、热处理过程中采用计算机自动控制，并向系统化、集成化方向发展，体现在产品的质量稳定性、一致性及生产效率大大提高；开发先进的冶炼、熔炼、加工技术，其目的在于提高质量或降低成本，比如电解法等新法制钛技术，电子束或等离子束冷床炉熔炼技术，快锻技术，带材轧制技术，近净成形技术等；开发新型钛合金，开拓钛及钛合金的新应用领域；钛的熔炼一加工一性能一组织计算机模拟；钛冶金及加工过程的节能降耗和清洁化生产。1 4 中国钛工业的巨大成就在党和政府的直接关怀和领导下，中国钛工业从1 9 5 4 年开始起步

34、，经过5 6 年的发展，取得了巨大的成就，建立了钛的开采一冶炼一加工一应用一科研这一完整的钛工业体系。研制了7 0 多个牌号的钛合金，形成了高温、高强、耐蚀、船用、医用等系列，并获得了工业化的生产及应用。建立了比较完整的钛工业标准体系，目前制定的相关钛的国家标准、国家军用标准达5 4 个。尤其是进入2 l 世纪后，中国的钛工业驶入了发展快车道，使中国发展成为世界钛工业大国，拥有海绵钛产量过万吨的世界级海绵钛大厂遵义钛厂，钛加工材产量过万吨的世界级钛材大厂宝钛集团有限公司。8 年内，海绵钛产量增长2 6 倍，钛材产量增长1 3 8 倍，2 0 0 8 年，中国海绵钛产量接近5x1 0 4t，约占

35、世界总量的3 0 5，钛材产量接近3 1 0 4t。约占世界总量的2 6 6，成为世界海绵钛第一生产大国和钛材生产第二大国，同时钛加工材消耗量为2 40 6 8t，居世界第二位。1 5 钛工业未来发展预测从宏观上来说，需求是拉动行业发展的决定性因素。从整个工业结构来看，钛工业属先导型材料工业，与整个社会经济的发展密切相关。经济高速发展时，则钛工业会更快地跳跃式发展；经济减速时，则钛工业往往会过减速。进入2 l 世纪后的钛工业就很好的 全释了这一点。2 0 0 1 _ 0 0 7 年，航空工业和世界经济高速发展带动世界钛工业的跳跃性发展2 0 0 8 年，美国信贷危机引起了的世界性经济震荡，导致

36、了钛工业发展的低迷。而对于未来钛工业的发展，在钛工业界存在着以下的共识。估计钛工业低迷期将持续至2 0 1 0 年，其停滞期为2 0 0 8 _ 2 0 1 0 年的3 年，世界性海绵钛需求估计从2 0 11 年将开始再次进入增长期。在经历钛工业低迷期后，各国钛企业的扩能投资规划，大部分都没有缩减，而是调整了期限。预计“十二五”期间，国际钛市场将有较大的发展，尤其是航空航天市场，军机、民机订单的恢复及增加，包括中国大飞机项目的启动，当钛的航空需求恢复后，钛的需求量将会迅速增长。钛的一般工业应用仍保持强劲需求，其需求量会逐年递增。主要表现在海水淡化设备、液化天然气设备、核电站、苛性钠电解设备、P

37、 T A 设备、大型建筑物的屋顶、船舶的板式换热器等领域。全球钛生产企业都在挖掘金属钛的新应用领域，未来将向汽车、能源电力、体育休闲、医疗等领域不断深入，预测到2 0 1 3 年，新应用领域用钛量将由占世界钛加工材总量的1 0 提高到2 0，甚至更多。在钢铁中的应用潜力也很巨大。钛作为钢的微合金化元素，主要针对海绵钛及残钛，可以提高钢的强度和韧性，与金属钒、铌相比，其目前价位较低，优势明显，国外应用量达(5 7)1 0 4t，而中国目前仅50 0 0 60 0 0t，需求潜力巨大。根据以往的经验，当世界经济出现急剧变动时，钛工业暂时地调整或短时间的跳跃式发展是存在的，当社会处于稳定发展之中时，

38、世界钛工业保持年增长率5 一7 是可期的。而从中国逐步增强的经济实力及其钛工业的中长期发展前景来看，中国钛工业保持两位数的增长态势是可能的。2“十二五 钛行业发展的指导思想及主要目标2 1指导思想以党的以人为本、全面、协调、可持续发展的科学发展观为指导，继续深化企业改革，拓宽企业融资渠道，鼓励企业兼并重组，做大做强；大力推动行业的技术进步和技术改造，转变增长方式，节能减排，开发新产品；大力发展国内国外两个市场，基本满足国民经济发展的需要，把中国初步建设成为世界钛工业强国。2 2“十二五”期间的主要目标“十二五”期I H J 的主要目标：钛材用海绵钛的万方数据1 6钛工、眦进展T i t a n

39、 i u mI n d u s t r yP r o g r e s s2 8 卷产能控制在1 0X1 0 4t a 以内，其中海绵钛零级品率7 0 以上，能批量生产布氏硬度分别低于9 0 和9 5的高品质海绵钛产品；提高钛产业的聚集度，形成3 5 家世界级的大企业(海绵钛或钛锭的产量过万吨)，发挥规模效益优势；节能减排取得实效，全流程海绵钛能源单耗降到2 60 0 0k W h t，尾气稳定达标排放；大力推动科技进步，促进产业结构调整，开发钛的高端产品，实现材料国产化，填补国内空白，满足国民经济发展的需要；(9 有力促进钛制品的出口，力争实现海绵钛和钛加工材出口率(出E l 量和生产总鼍的比

40、值)均达3 0；尝试建立稳定、互赢的产销主渠道，形成既竞争又合作的同业关系；大型企业科技投入占销售收入的比例保持在3 以上，鼓励成立产学研联盟，重视钛产业基础研究和新技术开发，加强钛合金科技人员队伍建设，注重培养工程技术人员。3钛行业发展和结构调整的主要任务和重点发展项目3 1 主要任务3 1 1海绵钛产业主要任务(1)海绵钛原料的升级。鼓励骨干企业建立高钛渣生产基地，使富钛料的T i O，含量达到9 0 以上，并显著降低钙、镁等杂质含量，为优质海绵钛生产和钛冶炼的节能减排打好基础。(2)钛冶炼(金属钛的生产)是发展钛工业的首要难关。钛冶炼的发展既要立足当前，完善以镁法为主的现行海绵钛工业，又

41、要着眼长远，重视“新法炼钛”工艺的探索，结合我国钛资源特点，力争开发出具有国际领先水平的炼钛新技术。(3)提升海绵钛生产的核心竞争力，提高产品质量，促进节能减排。要通过新技术开发应用，使氯化、精制、还蒸、镁电解工序的技术全面提升，使海绵钛的质量(纯度、粒度、硬度、批次均匀稳定性及零级品率等)显著提高。同时要大幅度降低海绵钛生产中的能耗和物耗，使海绵钛的总电耗由3 20 0 0k W h t 降低到2 60 0 0k W I C t 以下，镁耗和氯耗分别降到3 0k g t 和10 0 0k g t 以下，接近发达国家(日本)的水平。3 1 2 钛加工材产业主要任务(1)在全面掌握钛及钛合金真空

42、电弧炉熔炼技术基础上，要发展冷床炉熔炼技术，生产出符合国际航空技术标准的大型钛锭，并促进钛残料的回收。(2)丰富钛材的品种规格。重点是解决大规格、高性能钛合金棒材，宽幅板材(包括中厚板和薄板)，大卷霞钛带，钛型材，小径厚壁管、大直径管材及焊管，高精度、高性能的航空用棒材等问题。(3)提高产品质量。高端钛材的质量(成分、组织、性能、尺寸精度、表面质量等)要满足大飞机、嫦娥工程、核能工程的需求，实现关键钛材的国产化。(4)发展钛一钢、钛一不锈钢类层状复合材，满足大型化工装备和电站等对钛一钢复合板的需求，努力实现大型钛设备的国产化。(5)发展先进钛粉生产技术，实现优质钛粉批量化生产。(6)大力发展高

43、附加值的钛深加工产品，包括钛等温锻造、超塑成形扩散连接、精密铸造、粉末冶金等近净成形产品和钛设备。(7)促进钛的应用推广，努力开拓市场，并促进钛产品打入国际市场。(8)拓宽钛行业的融资渠道。支持和鼓励有技术实力、有发展后劲的企业上市融资；对钛行业的技术改造、重组、并购项目在发行股票、企业债券和银行贷款方面给予支持。(9)以国内骨干企业为依托，打造中国“钛谷”钛及稀有金属加工材生产科研基地，促进资讯、科研、开发、生产、销售、物流的有效互动，加速科研成果的产业化，形成钛产业的大集群。3 2 重点发展项目3 2 1海绵钛的质量升级通过技术改造和技术创新，改进氯化、精制、还蒸、镁电解、破碎等工艺过程，

44、提升海绵钛的质量，并实现节能减排的目标。3 2 2海绵钛生产技术基础研究重点研究氯化过程中的流体场分布及其对氯化过程的影响，还蒸过程中的温度场分布及其对还原过程的影响，为节能减排、提高产品质量打下坚实的基础。3 2 3新法炼钛技术O t 究开展T i O：电解制备金属钛的研究，探索新的金属钛的制备方法。3 2 4 钛及钛合金先进加-r8 术开发(1)大规格优质钛及钛合金锭坯制备技术开发，包括真空电弧熔炼技术改进及冷床炉熔炼技术的开发，提高铸锭成分的均匀性及洁净度。(2)钛合金棒材技术开发，主要解决4,3 5 0l l t l m万方数据第4 期钛行业“十二五”规划研究1 7以上航空级棒材质量稳

45、定性问题。(3)宽幅优质钛及钛合金板材(包括中厚板及薄板)加工技术的开发，提升20 0 0m m 以上热轧板和10 0 0m m 以上冷轧板产品质量和批次稳定性。(4)小规格高精度钛合金棒丝材开发，满足航空及医疗等行业对钛棒丝材的需求。(5)钛及钛合金挤压技术开发，生产出满足航空航天、舰船和海洋油气开采所需的挤压型材和管材，满足国内的急需。(6)钛带制备技术开发，生产出能满足钛焊管、板式换热器用的钛带卷，替代进口产品，满足国民经济发展的大量需求。(7)大规格钛一钢、钛一不锈钢类复合板制备技术开发，实现钛复合板制备的产业化、规模化，形成过百亿元的产业集群，促进钛设备制造业的普及和升级。(8)钛的

46、近净成形技术(等温锻造、超塑成形、精密铸造、粉末冶金等)开发，生产出多样化的高附加值产品，如精密铸造的航空、汽车、医疗产品等，并实现产业化。(9)化工、石化、冶金、电力等行业用大型、关键钛设备的国产化，大力开发化工、石化、冶金、电力等行业的大型关键钛、镍、锆设备，替代进口，形成过百亿元的产业集群。(1 0)优质钛及钛合金粉末及其多孔材料开发，促进钛粉末冶金行业的技术进步和产业化。3 2 5骨干企业的增效、节能、降耗技术改造促进重点骨干企业的转型和升级，努力打造世界级的钛企业。3 2 6 钛及钛合金的新应用开发(1)现有牌号钛及钛合金的新工程应用开发。开展现有合金的系统性研究，促进其新应用。(2

47、)新型钛合金的中试及产业化，如钛铝基新合金产品产业化。3 2 7大型先进钛冶炼加工专用设备的开发如电子束冷床炉、等离子束冷床炉、8t 以上真空自耗电弧炉和大型凝壳炉的开发。促进大型加工装备的国产化。，3 2 8国家钛产品表征与评价中心建设该中心应具有高水平、宽范围的钛产品检测能力，拟订标准能力，培训能力。资质认证能力及数据库建没能力，特别是应具有钛材在不同行业应用的性能评价和加工技术推荐的能力。4 钛产业发展的政策措施与建议(1)钛是市场前景非常好的战略金属，中国钛产业有了相当发展，但总体还处于非常脆弱、需要精心呵护的“摇篮期”。钛产业的发展存在较高的技术风险、市场风险和投资风险。为使我国钛产

48、业做大做强，希望国家对钛产业给以战略新兴产业地位，予以长期、稳定的支持。(2)经过5 0 多年的发展，中国钛产业规模已基本位居世界前两位，但产品质量偏于中、低档，并有若干品种规格空白，还不能完全满足国家需要。中国钛产业已站在一个新的历史起点，要把加强技术创新、提高产品质量、开发新品种、优化技术经济指标，做为产业发展的主要方向。提升产品质量和优化产业结构要优先于产业规模的扩张。(3)对海绵钛产业要有保有压。既要支持技术较先进的海绵钛厂，促进其技术升级，提高产品质量和经济效益，做大做强，又要设置必要的技术门槛和节能减排门槛，鼓励半流程的海绵钛厂进行全流程的技术改造。对无明显技术特色或属重复建设的大

49、项目，“十二五”期间应不予以立项。(4)对钛加工材产业也要区别对待。要鼓励国有骨干企业实行技术改造，着重解决国家大型工程所需的大规格、高性能钛材的规模化生产问题，又要鼓励有一定实力的中小企业开发多样化的钛产品，促进钛的应用推广，以满足国民经济各部门和日用生活领域对钛材或钛深加工产品的需求。建议设立“钛新技术与新产品开发专项基金”，以鼓励钛加工技术创新和扩大钛市场。同时，鉴于中小钛加工企业对活跃市场、促进钛的应用起着重要的作用，建议国家设立“中小钛加工业企业专项发展基金”，重点支持中4,j：J u 工企业做精、做专、做强，提升行业整体素质。(5)鼓励形成多个产学研战略联盟，搞好产学研用结合：一是

50、加强钛及钛合金的应用基础研究；二是为钛行业培养高层次人才，提高行业的整体素质；三是促进高技术产业的发展，促进产业结构升级；四是加强钛产业链上中下游协调与配合。(6)进一步完善钛产品的出口税收政策。维持和稳定钛加工材的出口退税政策；真正把海绵钛当作高技术产品，实行9 的退税政策；钛粉是在海绵钛的疑础上，进一步以氢化法或雾化法等方法进一步加工而成的，具有较高的技术含蜒和附加值，万方数据1 8钛工业进展T i t a n i u mI n d u s t r yP r o g r e s s2 8 卷建议退税率为1 3；钛加工材是国家重点发展的新材料，建议实行1 7 的退税政策。(7)坚持“走出去”