鈦業(yè)將迎新機(jī)遇

盛利|文

2013年，筆者代表寶雞鈦產(chǎn)業(yè)研究院到山東東營(yíng)，與勝利油田設(shè)計(jì)院進(jìn)行了深入交流，并去海上鉆井平臺(tái)進(jìn)行實(shí)地考察。惡劣的海洋氣候條件對(duì)鉆井平臺(tái)的侵蝕讓人震驚，國(guó)家每年投入防腐的資金量非常巨大。由于油田設(shè)計(jì)院對(duì)鈦材知之甚少，在意識(shí)上只知道鈦材價(jià)格昂貴，認(rèn)為肯定不能應(yīng)用于平臺(tái)建設(shè)。于是，我們將近年來鈦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展、價(jià)格水平及特性參數(shù)等情況向油田設(shè)計(jì)院的設(shè)計(jì)師和領(lǐng)導(dǎo)作了報(bào)告，就鈦材料進(jìn)入海洋油田的具體方案進(jìn)行了探討。油田設(shè)計(jì)院當(dāng)即表示要立刻著手進(jìn)行項(xiàng)目立項(xiàng)，爭(zhēng)取鈦材料盡早進(jìn)入海洋石油鉆采領(lǐng)域。

鈦管

鈦業(yè)將迎來十年的結(jié)構(gòu)性增長(zhǎng)

經(jīng)過40多年的發(fā)展，我國(guó)已經(jīng)形成了比較完整的鈦產(chǎn)業(yè)研發(fā)生產(chǎn)體系，產(chǎn)能規(guī)模僅次于美國(guó)、俄羅斯和日本，居世界第四位。未來10年，伴隨國(guó)家航天航空項(xiàng)目的推進(jìn)、核電中長(zhǎng)期規(guī)劃的實(shí)施、中國(guó)新一輪武器裝備的升級(jí)以及國(guó)際鈦價(jià)回升，我國(guó)鈦行業(yè)將逐步走出低谷，迎來持續(xù)十年的結(jié)構(gòu)性成長(zhǎng)。未來中國(guó)鈦工業(yè)發(fā)展將受益于以下幾個(gè)行業(yè)：

其一，中國(guó)大飛機(jī)項(xiàng)目以及民航業(yè)的高速發(fā)展。中國(guó)C919、ARJ21等項(xiàng)目的陸續(xù)實(shí)施，未來十年預(yù)計(jì)累計(jì)產(chǎn)量將達(dá)到2300架以上，按照平均每架用鈦原料40噸計(jì)算，共計(jì)9.2萬噸。

其二，中國(guó)向藍(lán)色海洋邁進(jìn)的規(guī)劃。未來10年中國(guó)將逐步向藍(lán)色海洋邁進(jìn)，海洋石油鉆采、船舶建造、海水淡化、島礁建設(shè)都離不開耐腐蝕性能卓越的鈦材，預(yù)計(jì)今后應(yīng)用在海洋工程領(lǐng)域的鈦材料每年將達(dá)到數(shù)萬噸。

其三，中國(guó)核電產(chǎn)業(yè)大發(fā)展。未來10年中國(guó)將大力發(fā)展核電產(chǎn)業(yè)，今后核電站每年將需要鈦材2000噸左右。

其四，中國(guó)軍工裝備升級(jí)。中國(guó)軍事科技不斷進(jìn)步，運(yùn)20、殲10、殲11、殲15、殲20、殲31等軍用機(jī)型的更新?lián)Q代，飛機(jī)的用鈦量不斷增加，這對(duì)鈦材市場(chǎng)的需求將一觸即發(fā)。

其五，國(guó)際航空業(yè)回暖及國(guó)際軍事采購(gòu)擴(kuò)張。民用航空業(yè)占全球鈦材需求量40%～50%，僅波音787飛機(jī)一項(xiàng)，未來20年新增國(guó)際鈦材需求6.6萬噸，美國(guó)軍用鈦材數(shù)量由2000噸/年增至5000噸/年，其他項(xiàng)目對(duì)鈦材料的需求也將快速增長(zhǎng)。

其六，石油化工等傳統(tǒng)行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。石油、化工、氯堿、制鹽等是傳統(tǒng)用鈦材量較大的工業(yè)領(lǐng)域，在全球?qū)δ茉春突ぎa(chǎn)品需求量和依賴程度無法減少的今天，隨著鈦材價(jià)格的降低，這些傳統(tǒng)領(lǐng)域的鈦材料應(yīng)用量還將持續(xù)增加。

其七，民生領(lǐng)域應(yīng)用的不斷擴(kuò)大。鈦材料以其良好的生物親和性和優(yōu)良的金屬性能被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、體育等領(lǐng)域?，F(xiàn)今95%的醫(yī)用植入類材料都選擇了鈦材，隨著加工技術(shù)的提高，鈦材價(jià)格的降低，鈦材料還將在更廣泛的建筑、裝飾、餐飲、休閑等高檔民生領(lǐng)域發(fā)揮越來越積極的作用。

其八，新技術(shù)的突破和應(yīng)用。由于鈦材料的強(qiáng)度高、加工性能差，制約了它的應(yīng)用和發(fā)展，近年來3D打印技術(shù)的突破和快速應(yīng)用，給鈦應(yīng)用帶來新的契機(jī)。3D打印技術(shù)也被最先應(yīng)用于鈦材料的加工。技術(shù)的不斷成熟對(duì)鈦產(chǎn)業(yè)將發(fā)生革命性的推動(dòng)作用，將使制造和加工更加簡(jiǎn)單易行，鈦的應(yīng)用領(lǐng)域也將隨之而不斷擴(kuò)展。

鈦加工技術(shù)與產(chǎn)品的發(fā)展方向

鈦技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)為：鈦的制備和加工技術(shù)，包括海綿鈦生產(chǎn)、鈦合金材料設(shè)計(jì)及加工過程等的低成本化；大型優(yōu)質(zhì)鈦合金坯料制備技術(shù)，包括新型電子束和等離子冷床爐熔煉技術(shù)；高效、短流程鈦合金加工技術(shù)，包括單次冷床爐熔煉直接軋制技術(shù)，鈦帶連續(xù)加工技術(shù)生產(chǎn)等；近凈成型技術(shù)，包括激光成形、精密鑄造、精密模鍛、超塑成型、擴(kuò)散連接、噴射成形等；鈦的推廣應(yīng)用技術(shù)，包括生物醫(yī)用鈦、汽車用鈦、建筑用鈦等。

鈦工業(yè)技術(shù)發(fā)展將集中在以下幾個(gè)方向：

1.航空工業(yè)仍將是鈦合金的主要應(yīng)用領(lǐng)域

在飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，為延長(zhǎng)飛機(jī)壽命、提高結(jié)構(gòu)效益和安全性，大量采用鈦合金大型鍛件、承力結(jié)構(gòu)件和連接件，鈦合金材料在規(guī)格上向兩極發(fā)展，即更大、更薄、更寬、更厚。

2.信息化、智能化、自動(dòng)化將更廣泛地應(yīng)用于鈦生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)

在鈦的冶煉、熔煉、鍛造、軋制及其他的加工成形、熱處理過程中逐漸采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制，對(duì)鈦的熔煉－加工－性能－組織進(jìn)行技術(shù)和管理上的改進(jìn)，并向系統(tǒng)化、集成化方向發(fā)展。體現(xiàn)在產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性、一致性及生產(chǎn)效率大大提高。

3.冶煉、熔煉、加工技術(shù)發(fā)展日新月異，其目的在于提高質(zhì)量或降低成本

比如電解法等新方法制鈦技術(shù)、電子束或等離子束冷床爐熔煉技術(shù)、快鍛技術(shù)、帶材軋制技術(shù)、近凈成形技術(shù)等。

4.開發(fā)新型鈦合金，拓展鈦及鈦合金的新應(yīng)用領(lǐng)域

鈦不僅僅應(yīng)用于航空航天、核工業(yè)等國(guó)家重點(diǎn)工業(yè)領(lǐng)域，也將更廣泛用于民用品。

5.重視可持續(xù)發(fā)展，關(guān)注鈦冶金及加工過程的節(jié)能降耗和清潔化生產(chǎn)

隨著對(duì)環(huán)保問題越來越關(guān)注，原有的粗放式發(fā)展模式受到前所未有的挑戰(zhàn)，鈦冶金也不能例外，各大鈦企業(yè)都在努力推進(jìn)節(jié)能減排工作。

未來鈦產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域主要在以下幾個(gè)方面：

航空航天工業(yè)：飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)和骨架、戰(zhàn)略火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的部分零件、衛(wèi)星天線等；

艦船方面的應(yīng)用：海底資源勘探、民用船舶、海軍裝備等；

海洋工程：凝汽器、海洋石油開采、海水淡化裝置等；

軍工方面：迫擊炮身管、反坦克導(dǎo)彈、導(dǎo)彈發(fā)射器、坦克防護(hù)板、防彈背心等；

化學(xué)工業(yè)：換熱器，其次是鈦陽(yáng)極和容器等；

制鹽工業(yè)：加熱室、泵、閥件、管道等；

冶金工業(yè)：稀有金屬、貴金屬等；

石油工業(yè)：塔頂冷卻系統(tǒng)的塔體襯里、塔盤及塔頂冷凝管等；

電力工業(yè)：濱海電站凝汽器、核電凝汽器等；

醫(yī)學(xué)上：骨科植入、牙科修復(fù)、心臟血液支架等；

體育器械：高爾夫球頭、網(wǎng)球拍、羽毛球拍、釣魚竿等；

日用工業(yè)品：眼鏡架、自行車和賽車、手表、其他鈦日用品；

物理氣相沉積用靶材。

我國(guó)鈦材產(chǎn)業(yè)的新布局

國(guó)內(nèi)從事鈦材生產(chǎn)加工企業(yè)約1500家，鈦材貿(mào)易單位有800多家，規(guī)模以上企業(yè)400多家。目前我國(guó)鈦加工材生產(chǎn)企業(yè)主要分布在五大區(qū)域：華北、東北、西南、西北、華東。不同區(qū)域的代表性企業(yè)和優(yōu)勢(shì)各不相同。主要生產(chǎn)企業(yè)有寶鈦集團(tuán)（寶雞鈦業(yè)股份有限公司）、西北有色金屬研究院（集團(tuán)）公司、寶鋼股份有限公司特殊鋼分公司、攀鋼集團(tuán)江油長(zhǎng)城特殊鋼有限公司、常州中鋼精密鍛材有限公司、張家港華裕鈦業(yè)公司、遼陽(yáng)東方鈦業(yè)鍛造有限公司等。海綿鈦資源供給區(qū)主要在遵義、攀枝花和洛陽(yáng)，企業(yè)已發(fā)展到40多家。標(biāo)志性科研機(jī)構(gòu)有北京有色金屬研究總院、西北有色金屬研究院、寶雞鈦產(chǎn)業(yè)研究院等。

要想突破一個(gè)新的應(yīng)用領(lǐng)域，其領(lǐng)域的研究設(shè)計(jì)單位是關(guān)鍵，因?yàn)槠髽I(yè)往往只把精力放在產(chǎn)品的生產(chǎn)和銷售方面，缺乏市場(chǎng)培養(yǎng)開拓的意識(shí)。

2014年，寶雞鈦產(chǎn)業(yè)研究院與廣東建筑設(shè)計(jì)院就鈦材進(jìn)入建筑領(lǐng)域進(jìn)行了廣泛交流，雙方就福建省某國(guó)家重點(diǎn)項(xiàng)目建筑裝飾用鈦簽署了合作協(xié)議。這個(gè)項(xiàng)目一期用鈦量達(dá)到3萬平方米以上，采用國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的多彩鈦板生產(chǎn)技術(shù)，生產(chǎn)出各種色彩的鈦裝飾板，作為建筑物的裝飾表面。這項(xiàng)工程全部由寶雞鈦產(chǎn)業(yè)研究院生產(chǎn)、加工、安裝，實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)建筑裝飾用鈦材零的突破。