鈦行業“十二五”規劃研究

中國有色金屬工業協會鈦鋯鉿分會

鈦行業“十二五”規劃研究

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1 鈦行業發展現狀及面臨的形勢

1.1 鈦的性能及應用領域

鈦在地殼中的含量極為豐富，位居鐵、鋁、鎂后的第四位，易于開采。鈦及其合金具有比強度高、耐腐蝕、無磁性、低阻尼、高低溫性能好、與碳復合材料的相容性好、生物相容性好等突出優點，并具有超導、形狀記憶和儲氫特性，在太空、陸地、海洋及人體中廣泛應用，是當代最具有技術魅力的金屬材料，被人們美譽為“太空金屬”、“海洋金屬”、“全能金屬”。

鈦是現代金屬，是重要的戰略金屬。鈦在國民經濟中的應用，反映一個國家的綜合國力，經濟實力，國防實力，是高新技術不可或缺的關鍵材料，目前世界上主要經濟體都競相發展鈦工業。縱觀世界鈦工業的發展史，社會的現代化程度越高，用量就越大，換句話說，用鈦量的多少是一個國家發達程度的標志。

鈦的應用非常廣泛，其最大的應用市場是航空航天領域，主要用于機翼、機翼箱配件、緊固件、前后機身零件、地面梁、座位軌道、機翼肋骨、門及門框、發動機配件、起落架等，以及機載設備、火箭、人造衛星、導彈等。

在非航空鈦市場，主要包括石化、能源、冶金、輕工、制藥、醫療、海洋工程、建筑裝飾、汽車制造、體育休閑等領域，幾乎覆蓋了所有的產業。就中國鈦市場而言，發展潛力最大的市場是航空航天，但目前最大的市場是非航空鈦市場，僅化工領域用鈦量就占整個鈦市場的45%左右，鋼鐵、電力、醫療、汽車等領域用鈦量也將有很大的增長期望。

1.2 國內外鈦冶煉加工的裝備、技術、質量現狀

1.2.1 鈦的冶煉

(1)氯化生產

獨聯體國家的富鈦料由于二氧化鈦的含量較低，鈣、鎂氧化物的含量較高，均采用熔鹽氯化的方式，它是前蘇聯冶金工作者充分利用本國資源的成功范例。但它的致命弱點也是顯而易見的，副產大量的廢鹽。

目前以美國、日本的沸騰氯化生產技術最為先進，爐子的大型化為海綿鈦、鈦白大規模生產創造了有利條件，美國最大的沸騰氯化爐爐床直徑達到了φ5 000 mm，粗TiCl4日產達到500 t/臺。由于日本、美國主要使用的是天然和人造金紅石，富鈦料品位高、雜質少，因此產量高，消耗低，“三廢”少，勞動生產率高。日、美均采用計算機控制生產。

由于原料的原因，國內除中信錦州鐵合金股份有限公司采用熔鹽氯化外，各廠家均使用有篩板、無篩板沸騰氯化技術生產粗TiCl4，由于爐床反應段直徑較小，因而爐產能較低。為了突破這一難題，遵義鈦業、撫順鈦業自主設計了爐床直徑為φ2 400 mm(設計日產能97 t/臺，氯耗為每噸TiCl41.05 t)、φ2 560 mm的無篩板大型沸騰氯化爐，但到目前為止，這兩臺大型氯化爐都未能達到設計產能。由于各方面的原因，我國在20紀80年代開始的氯化爐大型化的工業試驗停止了腳步，致使我國在大型氯化爐的設計上缺乏基礎數據。因此氯化是我國與國外先進技術差距較大的一道工序。

“十一五”期間，洛陽雙瑞萬基、遵寶鈦業分別從國外引進整套φ2 400 mm(設計日產能125 t/臺，氯耗為每噸TiCl40.95 t)的大型沸騰氯化爐生產技術，目前正在進行技術攻關，通過消化吸收國外先進技術，以盡快縮小我國氯化技術與國外的差距。

(2)精制生產

獨聯體國家均采用鋁粉除釩工藝技術，日本主要采用硫化氫除釩工藝技術，美國采用有機物除釩工藝技術。上述三種方法技術上都是成熟的，且能連續生產，產能大，消耗低，成本低，勞動生產率高，產出的“三廢”少且便于治理。三國均使用計算機控制生產。

目前，國內大多數廠家均采用銅絲除釩工藝。銅絲除釩工藝落后，單塔產能低，且不能連續生產，失效銅絲的清洗又帶來新的污染，銅釩混合物無有效的回收手段。國內僅遵義鈦業實現了計算機控制生產，其余廠家均采用人工操作，因此精制工序同樣是我國與國外先進技術差距較大的一道工序。

國內僅中信錦州鐵合金股份有限公司等少數幾家采用有機物除釩工藝，北京有色金屬研究總院研究的一步法鋁粉除釩工藝目前還在天津化工廠進行工業試驗。“十一五”期間，洛陽雙瑞萬基、遵寶鈦業分別從國外引進了整套植物油除釩技術。通過技術攻關和消化吸收國外先進技術，以盡快縮小我國精制生產技術與國外的差距。

(3)還原蒸餾

獨聯體國家均采用“I”型爐，爐型以4 t、5 t為主，生產現場采用計算機控制工序，產品質量好，布氏硬度低于100的產品占總產量的70%左右，產品疏松度好，致密產品極少。反應器用不銹鋼制作，使用壽命達60次以上。

美國、日本均采用倒U型爐，爐型有5 t、8 t、10 t爐，均采用計算機控制生產。批產品質量分布均勻，疏松度好，致密產品很少。反應器用不銹鋼制作，使用壽命在60次以上。日、美的海綿鈦消耗指標很先進，日本的補充鎂消耗僅為每噸海綿鈦20 kg，電耗僅為每噸海綿鈦3 000 kWh左右。

到目前為止，國內海綿鈦生產廠家普遍使用兩種爐型:即倒U型和I型。倒U型爐產能分別有5 t、8 t、10 t和 12 t，I型爐分別有 3 t、4 t、5 t、6 t爐，兩種爐型在大型化上都堪與國外媲美，其中倒U型12 t/爐是目前世界上單爐產能最大的爐型。國內大多數廠家均實現了計算機控制還原－蒸餾生產，反應器用普通鋼制作，壽命短，一般使用不到15次即報廢。國內海綿鈦生產廠家的消耗也比較高，補充鎂消耗為每噸海綿鈦40 kg，電耗為每噸海綿鈦7 000 kWh左右。

目前國內海綿鈦生產技術研究人員青黃不接，設計與科研隊伍日漸萎縮，大多是廠家各自從事研發，因此缺乏基礎理論的深入研究。由于爐產能的快速擴大，不少基礎研究工作沒有跟上，投產后暴露出的技術問題亟待解決，比如還原過程中熱量不能及時導出，局部產生高溫，降低了海綿鈦的孔隙率，致使部分產品比較致密。

(4)鎂電解

獨聯體國家均采用大型無隔板電解槽，槽型分別為110 kA、175 kA、200 kA(有技術、沒有應用實例)。每噸鎂直流電耗為14 500 kWh，氯氣回收濃度約80%。

美國、日本均使用當今世界上最先進的多極槽技術，每噸鎂直流電耗為10 500 kWh，氯氣回收濃度達到95%以上。同時可根據海綿鈦產量的高低(副產氯化鎂的多少)，波峰、波谷的電價，在90～165 kA之間調整電流，作為海綿鈦的配套工序，這一優勢是顯而易見的。

由于皮江法金屬鎂在價格上的優勢，因此到目前為止國內海綿鈦生產僅有遵義鈦業、雙瑞萬基等少數廠家采用鎂電解工藝相配套，其他大多數廠家都沒有鎂電解工藝配套。在國內，鎂電解有多極槽和無隔板電解槽。目前在用的110 kA無隔板電解槽是前蘇聯的技術，其單槽產能、回收的電解氯氣濃度、電耗等都比多極槽的同類指標有不小的差距。雙瑞萬基、遵寶鈦業已引進了國外鎂電解多極槽技術，正在消化吸收和技術攻關，穩定投產后，能極大的縮小我國鎂電解生產技術與國外的差距。

(5)電耗

由于國外海綿鈦生產廠家采用了先進的工藝技術，因此海綿鈦的總電耗都比國內的低，每噸海綿鈦的總電耗在20 000 kWh(日本)到25 000 kWh(獨聯體)之間。國外總電耗低的主要原因是采用了多極槽電解鎂，它在每噸海綿鈦生產中的電耗為12 000 kWh。而還原－蒸餾的電耗為3 000 kWh。

目前國內全流程的海綿鈦生產廠家的總電耗在每噸海綿鈦32 000 kWh的水平，與世界海綿鈦電耗低的日本和美國相比，存在很大差距。電耗高的主要工序為鎂電解和還原－蒸餾。國內無隔板鎂電解的交流電耗為每噸鎂17 000 kWh左右，再加上鎂精煉的電耗，鎂電解在每噸海綿鈦生產中電耗超過20 000 kWh，與美、日比高5 000 kWh。還原－蒸餾工序的電耗也是日本的兩倍以上。

(6)產品質量

日本、美國、獨聯體的海綿鈦質量如果均以布氏硬度來評價，俄羅斯布氏硬度低于100的產品占總產量的70%以上，其中布氏硬度低于90的產品占總產量的30%。如以雜質元素的含量來評價，日本、美國、俄羅斯的海綿鈦產品的鐵、氧、碳、氮和硅含量明顯低于我國同級別的產品。且同級別產品這3國的質量穩定，粒度均勻，已被廣泛用于航空領域。

目前，國內各海綿鈦生產廠家均按GB/T 2524—2002標準進行生產。從標準水平來看，與美、日、俄羅斯等國家執行的標準大體相當。海綿鈦質量水平在不斷提高，在前幾年產品已大量銷往歐洲和美國市場。且遵義鈦業獲得了德國蒂森·克虜伯公司的航空級海綿鈦認證。

目前，國內海綿鈦產品存在的問題是批產品的質量分布不夠均勻，疏松度有待進一步的改進，還有10%的產品比較致密。布氏硬度低于100的品級率低，低于95的僅占總產量的10%，低于90的還不能生產。

(7)三廢治理

由于日、美海綿鈦生產使用的富鈦料品位高，而我國海綿鈦生產使用的富鈦料品位低，因此我國海綿鈦生產造成的“三廢”比日、美量大。從目前看，我國廢水、廢固料已基本上得到治理，回收利用做得比較好。但“廢氣”治理差距比較大，日本能把氯化車間建在城市，足見對廢氣治理的程度。我國與美國氯化尾氣排放的標準就存在很大差距。例如:美國某企業氯化氫排放標準為40 mg/m3，氯氣為15 mg/m3，而我國氯化氫排放標準老廠為100 mg/m3，新建廠為80 mg/m3，氯氣老廠為65 mg/m3，新建廠為50 mg/m3。

1.2.2 鑄錠熔煉

鑄錠熔鑄是將海綿鈦(包括殘料)、合金元素(中間合金)熔煉并凝固成鑄錠的重要工序，它起到合金化和成分均勻化的作用。鈦的熔鑄只能在真空或惰性氣體保護下進行，目前大多采用真空自耗電弧爐熔煉。國外的真空自耗電弧爐大多為6 t和10 t爐，錠型也大多為6～10 t，只有個別有特殊用途的才有15 t的錠型。我國民企大多為1～3 t爐，國企在早期為3 t和6 t爐。2003年以后，我國幾個大型國企相繼引進8 t和12 t爐，并成為這些企業的主導爐型。目前寶鈦集團、寶鋼特鋼分公司、西北有色金屬研究院等企業已建成布料混料系統，能穩定地批量生產10 t純鈦鑄錠、8 t鈦合金鑄錠，并已試制成功10 t鈦合金錠。但成分均勻性和批次的穩定性還有待進一步提高。對個別的易造成結晶偏析的鈦合金如Ti－1023而言，其錠型還比較小。錠型較大時，冶金質量還不夠穩定，與國外有較大的差距。

近年來，鈦熔煉技術的進步主要體現在采用電子束冷床(EB)爐及等離子束冷床(PAM)爐對鈦及鈦合金進行精煉，避免了對航空轉動件危害極大的低密度夾雜和高密度夾雜。純鈦經過EB爐一次熔煉鑄成扁錠，直接用于板帶軋制，減少了熔煉次數和鍛造制坯工序。某些合金成分比較簡單的鈦合金，如目前用量最大的Ti-6Al-4V合金，采用EB+VAR熔煉也可獲得成分均勻的鑄錠。而對于合金成分較復雜的鈦合金，由于合金元素的揮發，成分較難控制，則須采用PAM爐熔煉。但PAM爐熔煉須用氦氣保護，盡管該爐有氦氣回收裝置，仍需消耗一部分氦氣。對于氦氣需要從國外進口的我國，無形中加大了熔煉的成本。由于EB爐和PAM爐可用100%的殘料熔煉鈦及鈦合金鑄錠，大大降低了生產成本，已被國外廣泛應用。美國生產的鈦及鈦合金錠有35%是用EB爐或PAM爐熔鑄的。我國寶鈦集團2007年引進一臺2 500 kW的EB爐已投產，批量生產錠型為10 t的純鈦扁錠和Ti－6Al－4V合金圓錠。Ti－6Al－4V合金錠成分滿足標準要求，但均勻性還有待提高。近幾年，寶鋼集團等企業先后引進了4臺EB爐和1臺PAM爐，目前正處于安裝調試階段，也還需要進行技術攻關和技術開發，以提高我國鈦及鈦合金熔鑄整體水平。

1.2.3 鈦及鈦合金加工

(1)鈦及鈦合金的鍛造

鍛造工序的作用是將鑄錠開坯成板帶軋制用的板坯和管材擠壓(或斜軋穿孔)以及型材軋制用的棒坯;另一作用是生產鍛棒和鍛件。所用設備為水壓或油壓鍛造設備。由于鈦合金熱加工溫區較窄，國外大多采用油壓快鍛機。與鍛造機相配套的有單操作機和對鍛棒組織性能的均一性起更好作用的雙操作機系統。國外鈦加工企業，鍛造主機鍛造力大多為3 000～6 000 t，雖然設備較為老舊，但設備不斷改造，自動化程度和控制精度較高。我國幾個大型國企先后引進了2 000～10 000 t快鍛機6臺，設備的自動化程度和控制精度為世界先進水平。

我國能生產鈦及鈦合金鍛棒的企業很多，鍛棒出口量也不少，但質量參差不齊。除了寶鈦集團的鍛棒進入波音、空客的高端市場和西北有色金屬研究院的醫用鈦材進入醫用市場外，其余大多是中低檔產品。直徑在φ350 mm及其以下的鍛棒，產品質量基本穩定，而φ350 mm以上的鍛棒，組織性能的均勻性和批次質量的穩定性還較差，還處于試驗攻關階段，與國外的水平還有較大的差距。目前國外已能提供φ500 mm、3 t多的鍛件。隨著我國大型客機、大型運輸機等重大專項的上馬，要求鍛棒最大尺寸達到φ500 mm，甚至到φ600 mm。這么大尺寸的鍛件，要保證組織和性能的均勻性以及批次質量的穩定性，對鈦加工企業來說，將是巨大的挑戰。

(2)鈦及鈦合金板、帶加工

純鈦板、帶大多用于民用領域，鈦合金板材大多用于航天、航空、艦船和軍工領域。純鈦中厚板和鈦合金板都采用片式軋制，生產效率較低，幾何損失較大。純鈦薄板，日本、美國都采用帶式軋制，即板坯經熱連軋開坯除鱗、酸洗后，用大二十輥軋成帶材，厚度0.3～3 mm，生產效率非常高，尺寸精度、板形、表面質量非常好。尤其是日本，鈦帶產量世界最大、質量最好、性能最穩定。鈦帶主要用于板式換熱器和鈦焊管。到目前為止我國的鈦帶生產，還是空白。近幾年，我國鈦行業擬引進了四條世界上先進的鈦帶生產線，并計劃上兩條國產帶材生產線，設計產能達5×104t/a。寶鋼集團的生產線已進入調試階段，寶鈦集團已進入安裝階段。雖然有了生產裝置，在實現產業化過程中還有許多技術問題需要研究攻關。隨著我國鈦帶生產的產業化，必將引起我國鈦加工產品結構和進出口產品結構的變化，體現在鈦焊管將會蓬勃發展，除了替代每年進口的幾千噸純鈦焊管外，原先用無縫管生產方式生產的薄壁管將逐步被焊管所替代。另外，我國每年大量進口的用于板式換熱器的鈦帶也將被國產鈦帶所取代。另外，也為鈦進入建筑裝飾業、汽車行業提供了材料基礎。當然，為使鈦帶進入這些新的領域，還須進行許多應用研究，比如表面加工、表面改性、成形加工等工作。

鈦合金薄板和中厚板國內外都采用片式軋制。在國外鈦合金薄板只有美國的Timet、RTI，俄羅斯VSMPO等少數幾個企業生產，我國也只有寶鈦集團一家。寶鈦集團的產品質量已獲得波音、空客等國外知名企業的認可，并批量出口。國外鈦合金厚板最厚已達100 mm，組織性能比較均勻。目前，國內提供的鈦合金板，最厚達70 mm，最寬達2 700 mm。厚度70 mm以上的厚板還在試制中，存在的主要問題還是組織性能的均勻性。隨著萬噸鍛造機的投產，軋制前鍛造板坯的質量將進一步提高，它對改善厚度更厚的鈦合金板的質量將提供更好的基礎條件。

(3)鈦及鈦合金的擠壓

擠壓是為鈦及鈦合金冷軋無縫管提供空心管坯、生產熱加工成品管和生產鈦合金型材的重要工序。擠壓設備為水壓擠壓機或油壓擠壓機。國外鈦加工企業的擠壓機，大多比較老舊。我國開展鈦及鈦合金擠壓的有寶鈦集團和長城鋼廠。最近，寶鋼集團引進了6 000 t擠壓機組。

鈦是一種粘性金屬，壓力加工時極易粘結模具。國外鈦及鈦合金的擠壓都采用玻璃潤滑擠壓，擠壓管材和型材表面質量較好。由于我國玻璃潤滑擠壓技術尚未過關，鈦合金型材的生產還屬空白。鈦及鈦合金管材的擠壓仍采用包銅套或雙包套擠壓，擠壓管表面質量較好，但銅的消耗較大，加工成本較高。

(4)鈦及鈦合金管材加工

鈦及鈦合金管材分為焊接管和無縫管。鈦合金無縫管有冷軋管和熱加工管兩種，熱加工管分為熱擠壓管和斜軋穿孔+熱軋管，熱加工管大多為中、高強鈦合金管。鈦合金冷軋無縫管合金牌號不多，有民用的Ti－Pd、Ti－Mo－Ni耐蝕鈦合金和用于航空、艦船工業的 Ti－3Al－2.5V、Ti－2Al－2.5Zr和Ti－31等合金。純鈦無縫管因生產效率低，生產成本高，國外的產能很低。日本、美國的純鈦管大部分為純鈦焊管。日本每年出口的純鈦焊管達五六千噸，而每年生產的無縫管只有幾噸至十幾噸。俄羅斯既生產純鈦無縫管，也生產焊管。我國的純鈦焊管是由寶鈦集團與法國法力諾和美國Timet成立的合資公司生產，建有三條生產線，產能600 t/a，生產焊管的原料——鈦帶由Timet提供。我國由于無法生產鈦帶，國外為了壟斷鈦焊管這一產品，對我國出口的鈦帶與焊管的價格實行倒掛。因此，我國只能發展無縫管，我國成了世界上無縫管生產企業最多、產量最大的國家。由于競爭，企業間相互壓價，加上近期鈦產品的價格低迷，在國外，價格是焊管幾倍的無縫管，在我國變成是無縫管的價格低于焊管，即使出口國外的無縫管也趕不上焊管的價格，生產無縫管的企業基本無利。國內外無縫管的加工、熱處理的手段，沒什么差距。我國純鈦無縫管質量總體較好，每年都有不少出口，但大多屬于中、低端產品。而小直徑厚壁(直徑/壁厚比小于7)純鈦無縫管和鈦合金航空油管，在我國由于還有許多技術問題沒解決，還無法批量生產，只好花高價從國外進口。

(5)鈦及鈦合金小棒絲材加工

鈦及鈦合金小棒絲材主要用于航空緊固件、醫療器械、人體植入物、體育休閑用品。除了要求小棒絲材有良好組織性能外，還要求有非常高的尺寸精度、平直度和表面光潔度。我國能生產鈦及鈦合金小棒絲材的國企、民企很多，但到目前為止，能批量穩定生產組織性能符合標準，又滿足上述三高要求的幾乎沒有。有也只是小批量提供，質量還不十分穩定。這些高標準的產品大部分只能靠進口。其中，既有技術問題，也有裝備問題。目前，中科院沈陽金屬所和寶鈦集團的小棒絲材熱連軋和后續精整生產線已進入調試階段。經過設備調試和工藝技術研究，高端的鈦及鈦合金小棒絲材主要靠進口的局面將會得到改觀。

(6)鈦及鈦合金復合材

金屬復合材料既充分利用不同金屬材料的性能，又大大降低了材料的成本，因此得到廣泛應用。復合材分棒狀復合材和層狀復合材。鈦及鈦合金棒狀復合材的典型產品是鈦銅復合棒，它利用銅的導電性和鈦的耐蝕性，主要用于電解、電鍍行業。國外主要采用鈦管與銅棒拉伸復合，屬機械結合，界面電阻較大。寶鈦集團從20世紀80年代初開始用擠壓法生產鈦銅復合棒，復合界面屬冶金結合，界面電阻小，界面復合強度高。

鈦及鈦合金層狀復合材(即復合板)的覆材為鈦及鈦合金板，基材為鋼、不銹鋼、銅等。主要用于化工、冶金、制鹽、制堿、電站煙筒等，應用領域十分廣闊，用量很大，例如一個電站煙筒就需上千噸鈦鋼復合板。復合板的加工有爆炸復合、軋制復合和爆炸+軋制復合三種。西北有色金屬研究院和寶鈦集團是我國生產鈦及鈦合金復合板的兩個主要企業，都掌握三種復合方式的相關技術。復合板的發展方向是復合面積更大(達20 m2以上)、覆層更厚和多金屬復合(如鋯、鈦、鋼三層復合)。針對這些發展趨勢還有一些技術問題需要解決。復合板復合前覆材和基材表面處理、復合后熱處理、矯直、精整工作量很大，目前生產規模還比較小，面對廣闊市場，企業具有擴大規模的空間。

(7)鈦設備制造

所有的鈦及鈦合金材都必須進行進一步的深加工，或加工成零部件，或制作成設備才能發揮它的作用。我國鈦材應用領域以民用為主，占80%左右，這些鈦材全部制成鈦設備以供使用。鈦設備或由專業制造企業或由鈦設備最終用戶自己加工制作。專業的鈦設備制造企業對我國鈦工業的發展，對鈦在民用領域的推廣應用做出了重大貢獻。我國鈦設備制造企業很多，規模和裝備水平差別很大。只有在幾個較具規模的鈦設備制造企業才有數控車床、數控鉆床和自動焊機。專業鈦設備制造企業不僅能制作鈦設備，用同樣的裝備也可以制作鋯設備和耐蝕鎳基合金設備。通過裝備更新和加強加工制作過程的質量控制，提高產品質量，努力開拓國內、國外市場，在我國建成幾個具有較大規模的在國內外具有影響力、競爭力的鈦設備制造企業是有可能的。

1.2.4 鈦及鈦合金近凈成形

鈦及鈦合金近凈成形技術是指零件成形后，僅需少量加工或不再加工，就可用做機械構件的成形技術，可以實現降低成本，減少加工周期等目的。在鈦及鈦合金加工領域，主要包括等溫模鍛、粉末冶金成形、精密鑄造以及近年來發展的激光快速成形等。

寶鋼集團在鈦合金的等溫模鍛方面居于國內先進水平，已經形成了由500、800、2 000、3 000、6 300和10 000 t壓機組成的系列等溫模鍛生產線，形成了8 000件/a，最大鍛件投影面積達2.0 m2的生產能力。

鈦的粉末冶金成形技術是20世紀70年代發展起來的先進的鈦合金生產制備技術，國外美國、日本的技術較高，在航空航天諸多領域得到廣泛應用，國內在鈦合金粉末冶金技術方面也開展了不少工作，但對可用于關鍵結構件的高性能粉末鈦合金成形技術的研究很少，所以雖然初步形成了粉末冶金的生產線，但由于市場的原因，其應用還不成熟。

國外利用凝殼爐和熔模精密鑄造以及金屬造型(型殼)、陶瓷造型(型殼)的發展，為許多大型復雜的薄壁精密鈦鑄件縮短生產周期、降低成本、提高性能展現了一定的空間，尤其是電腦輔助設計和電腦輔助機加工(CAD/CAM)以及過程數模化的應用明顯提高了精密鑄造的能力和質量。其技術及生產較為成熟。國內北京航空材料研究院和洛陽船舶研究所在鈦合金的精密鑄造方面具有較強的實力，擁有完備的生產線，研究開發了許多新產品，涉及航空、航天、汽車、體育休閑等領域，尤其是高爾夫球頭在國際市場中占據相當大的份額。

激光快速成形技術是以金屬粉末或絲材為原料，通過高能激光束對金屬原材料的逐層熔化堆積，直接由零件CAD模型一步完成全致密、高性能、大型復雜金屬零件的近終成形制造技術，是一種具有變革性意義的數字化、短周期、低成本的近凈成形制造新技術。迄今為止，國外只有美國AeroMet公司實現了激光成形鈦合金結構件在飛機上的應用。國內開展過鈦合金激光快速成形技術研究的只有北京有色金屬研究總院、西北工業大學和北京航空航天大學等少數幾家單位，但除北京航空航天大學外，尚未實現在飛機上的裝機應用。

1.3 鈦工業的發展趨勢

目前國內外的鈦工業的發展趨勢為:①航空工業是鈦合金的主要應用領域，在飛機結構設計中，為延長飛機壽命、提高結構效益和安全性，大量采用鈦合金大型鍛件、承力結構件和連接件，鈦合金材料在規格上向兩極發展，即更大、更薄、更寬、更厚;②在鈦的冶煉、熔煉、鍛造、軋制及其他的加工成形、熱處理過程中采用計算機自動控制，并向系統化、集成化方向發展，體現在產品的質量穩定性、一致性及生產效率大大提高;③開發先進的冶煉、熔煉、加工技術，其目的在于提高質量或降低成本，比如電解法等新法制鈦技術，電子束或等離子束冷床爐熔煉技術，快鍛技術，帶材軋制技術，近凈成形技術等;④開發新型鈦合金，開拓鈦及鈦合金的新應用領域;⑤鈦的熔煉—加工—性能—組織計算機模擬;⑥鈦冶金及加工過程的節能降耗和清潔化生產。

1.4 中國鈦工業的巨大成就

在黨和政府的直接關懷和領導下，中國鈦工業從1954年開始起步，經過56年的發展，取得了巨大的成就，建立了鈦的開采—冶煉—加工—應用—科研這一完整的鈦工業體系。研制了70多個牌號的鈦合金，形成了高溫、高強、耐蝕、船用、醫用等系列，并獲得了工業化的生產及應用。建立了比較完整的鈦工業標準體系，目前制定的相關鈦的國家標準、國家軍用標準達54個。

尤其是進入21世紀后，中國的鈦工業駛入了發展快車道，使中國發展成為世界鈦工業大國，擁有海綿鈦產量過萬噸的世界級海綿鈦大廠——遵義鈦廠，鈦加工材產量過萬噸的世界級鈦材大廠——寶鈦集團有限公司。8年內，海綿鈦產量增長26倍，鈦材產量增長13.8倍，2008年，中國海綿鈦產量接近5×104t，約占世界總量的30.5%，鈦材產量接近3×104t，約占世界總量的26.6%，成為世界海綿鈦第一生產大國和鈦材生產第二大國，同時鈦加工材消耗量為24 068 t，居世界第二位。

1.5 鈦工業未來發展預測

從宏觀上來說，需求是拉動行業發展的決定性因素。從整個工業結構來看，鈦工業屬先導型材料工業，與整個社會經濟的發展密切相關。經濟高速發展時，則鈦工業會更快地跳躍式發展;經濟減速時，則鈦工業往往會過減速。進入21世紀后的鈦工業就很好的詮釋了這一點。2001—2007年，航空工業和世界經濟高速發展帶動世界鈦工業的跳躍性發展，2008年，美國信貸危機引起了的世界性經濟震蕩，導致了鈦工業發展的低迷。而對于未來鈦工業的發展，在鈦工業界存在著以下的共識。

估計鈦工業低迷期將持續至2010年，其停滯期為2008—2010年的3年，世界性海綿鈦需求估計從2011年將開始再次進入增長期。

在經歷鈦工業低迷期后，各國鈦企業的擴能投資規劃，大部分都沒有縮減，而是調整了期限。

預計“十二五”期間，國際鈦市場將有較大的發展，尤其是航空航天市場，軍機、民機訂單的恢復及增加，包括中國大飛機項目的啟動，當鈦的航空需求恢復后，鈦的需求量將會迅速增長。

鈦的一般工業應用仍保持強勁需求，其需求量會逐年遞增。主要表現在海水淡化設備、液化天然氣設備、核電站、苛性鈉電解設備、PTA設備、大型建筑物的屋頂、船舶的板式換熱器等領域。

全球鈦生產企業都在挖掘金屬鈦的新應用領域，未來將向汽車、能源電力、體育休閑、醫療等領域不斷深入，預測到2013年，新應用領域用鈦量將由占世界鈦加工材總量的10%提高到20%，甚至更多。

在鋼鐵中的應用潛力也很巨大。鈦作為鋼的微合金化元素，主要針對海綿鈦及殘鈦，可以提高鋼的強度和韌性，與金屬釩、鈮相比，其目前價位較低，優勢明顯，國外應用量達(5～7)×104t，而中國目前僅5 000～6 000 t，需求潛力巨大。

根據以往的經驗，當世界經濟出現急劇變動時，鈦工業暫時地調整或短時間的跳躍式發展是存在的，當社會處于穩定發展之中時，世界鈦工業保持年增長率5%～7%是可期的。而從中國逐步增強的經濟實力及其鈦工業的中長期發展前景來看，中國鈦工業保持兩位數的增長態勢是可能的。

2 “十二五”鈦行業發展的指導思想及主要目標

2.1 指導思想

以黨的以人為本、全面、協調、可持續發展的科學發展觀為指導，繼續深化企業改革，拓寬企業融資渠道，鼓勵企業兼并重組，做大做強;大力推動行業的技術進步和技術改造，轉變增長方式，節能減排，開發新產品;大力發展國內國外兩個市場，基本滿足國民經濟發展的需要，把中國初步建設成為世界鈦工業強國。

2.2 “十二五”期間的主要目標

“十二五”期間的主要目標:①鈦材用海綿鈦的產能控制在10×104t/a以內，其中海綿鈦零級品率70%以上，能批量生產布氏硬度分別低于90和95的高品質海綿鈦產品;②提高鈦產業的聚集度，形成3～5家世界級的大企業(海綿鈦或鈦錠的產量過萬噸)，發揮規模效益優勢;③節能減排取得實效，全流程海綿鈦能源單耗降到26 000 kWh/t，尾氣穩定達標排放;④大力推動科技進步，促進產業結構調整，開發鈦的高端產品，實現材料國產化，填補國內空白，滿足國民經濟發展的需要;⑤有力促進鈦制品的出口，力爭實現海綿鈦和鈦加工材出口率(出口量和生產總量的比值)均達30%;⑥嘗試建立穩定、互贏的產銷主渠道，形成既競爭又合作的同業關系;⑦大型企業科技投入占銷售收入的比例保持在3%以上，鼓勵成立產學研聯盟，重視鈦產業基礎研究和新技術開發，加強鈦合金科技人員隊伍建設，注重培養工程技術人員。

3 鈦行業發展和結構調整的主要任務和重點發展項目

3.1 主要任務

3.1.1 海綿鈦產業主要任務

(1)海綿鈦原料的升級。鼓勵骨干企業建立高鈦渣生產基地，使富鈦料的TiO2含量達到90%以上，并顯著降低鈣、鎂等雜質含量，為優質海綿鈦生產和鈦冶煉的節能減排打好基礎。

(2)鈦冶煉(金屬鈦的生產)是發展鈦工業的首要難關。鈦冶煉的發展既要立足當前，完善以鎂法為主的現行海綿鈦工業，又要著眼長遠，重視“新法煉鈦”工藝的探索，結合我國鈦資源特點，力爭開發出具有國際領先水平的煉鈦新技術。

(3)提升海綿鈦生產的核心競爭力，提高產品質量，促進節能減排。要通過新技術開發應用，使氯化、精制、還蒸、鎂電解工序的技術全面提升，使海綿鈦的質量(純度、粒度、硬度、批次均勻穩定性及零級品率等)顯著提高。同時要大幅度降低海綿鈦生產中的能耗和物耗，使海綿鈦的總電耗由32 000 kWh/t降低到26 000 kWh/t以下，鎂耗和氯耗分別降到30 kg/t和1 000 kg/t以下，接近發達國家(日本)的水平。

3.1.2 鈦加工材產業主要任務

(1)在全面掌握鈦及鈦合金真空電弧爐熔煉技術基礎上，要發展冷床爐熔煉技術，生產出符合國際航空技術標準的大型鈦錠，并促進鈦殘料的回收。

(2)豐富鈦材的品種規格。重點是解決大規格、高性能鈦合金棒材，寬幅板材(包括中厚板和薄板)，大卷重鈦帶，鈦型材，小徑厚壁管、大直徑管材及焊管，高精度、高性能的航空用棒材等問題。

(3)提高產品質量。高端鈦材的質量(成分、組織、性能、尺寸精度、表面質量等)要滿足大飛機、嫦娥工程、核能工程的需求，實現關鍵鈦材的國產化。

(4)發展鈦－鋼、鈦－不銹鋼類層狀復合材，滿足大型化工裝備和電站等對鈦－鋼復合板的需求，努力實現大型鈦設備的國產化。

(5)發展先進鈦粉生產技術，實現優質鈦粉批量化生產。

(6)大力發展高附加值的鈦深加工產品，包括鈦等溫鍛造、超塑成形/擴散連接、精密鑄造、粉末冶金等近凈成形產品和鈦設備。

(7)促進鈦的應用推廣，努力開拓市場，并促進鈦產品打入國際市場。

(8)拓寬鈦行業的融資渠道。支持和鼓勵有技術實力、有發展后勁的企業上市融資;對鈦行業的技術改造、重組、并購項目在發行股票、企業債券和銀行貸款方面給予支持。

(9)以國內骨干企業為依托，打造中國“鈦谷”——鈦及稀有金屬加工材生產科研基地，促進資訊、科研、開發、生產、銷售、物流的有效互動，加速科研成果的產業化，形成鈦產業的大集群。

3.2 重點發展項目

3.2.1 海綿鈦的質量升級

通過技術改造和技術創新，改進氯化、精制、還蒸、鎂電解、破碎等工藝過程，提升海綿鈦的質量，并實現節能減排的目標。

3.2.2 海綿鈦生產技術基礎研究

重點研究氯化過程中的流體場分布及其對氯化過程的影響，還蒸過程中的溫度場分布及其對還原過程的影響，為節能減排、提高產品質量打下堅實的基礎。

3.2.3 新法煉鈦技術研究

開展TiO2電解制備金屬鈦的研究，探索新的金屬鈦的制備方法。

3.2.4 鈦及鈦合金先進加工技術開發

(1)大規格優質鈦及鈦合金錠坯制備技術開發，包括真空電弧熔煉技術改進及冷床爐熔煉技術的開發，提高鑄錠成分的均勻性及潔凈度。

(2)鈦合金棒材技術開發，主要解決φ350 mm以上航空級棒材質量穩定性問題。

(3)寬幅優質鈦及鈦合金板材(包括中厚板及薄板)加工技術的開發，提升2 000 mm以上熱軋板和1 000 mm以上冷軋板產品質量和批次穩定性。

(4)小規格高精度鈦合金棒絲材開發，滿足航空及醫療等行業對鈦棒絲材的需求。

(5)鈦及鈦合金擠壓技術開發，生產出滿足航空航天、艦船和海洋油氣開采所需的擠壓型材和管材，滿足國內的急需。

(6)鈦帶制備技術開發，生產出能滿足鈦焊管、板式換熱器用的鈦帶卷，替代進口產品，滿足國民經濟發展的大量需求。

(7)大規格鈦－鋼、鈦－不銹鋼類復合板制備技術開發，實現鈦復合板制備的產業化、規模化，形成過百億元的產業集群，促進鈦設備制造業的普及和升級。

(8)鈦的近凈成形技術(等溫鍛造、超塑成形、精密鑄造、粉末冶金等)開發，生產出多樣化的高附加值產品，如精密鑄造的航空、汽車、醫療產品等，并實現產業化。

(9)化工、石化、冶金、電力等行業用大型、關鍵鈦設備的國產化，大力開發化工、石化、冶金、電力等行業的大型關鍵鈦、鎳、鋯設備，替代進口，形成過百億元的產業集群。

(10)優質鈦及鈦合金粉末及其多孔材料開發，促進鈦粉末冶金行業的技術進步和產業化。

3.2.5 骨干企業的增效、節能、降耗技術改造

促進重點骨干企業的轉型和升級，努力打造世界級的鈦企業。

3.2.6 鈦及鈦合金的新應用開發

(1)現有牌號鈦及鈦合金的新工程應用開發，開展現有合金的系統性研究，促進其新應用。

(2)新型鈦合金的中試及產業化，如鈦鋁基新合金產品產業化。

3.2.7 大型先進鈦冶煉加工專用設備的開發

如電子束冷床爐、等離子束冷床爐、8 t以上真空自耗電弧爐和大型凝殼爐的開發，促進大型加工裝備的國產化。

3.2.8 國家鈦產品表征與評價中心建設

該中心應具有高水平、寬范圍的鈦產品檢測能力，擬訂標準能力，培訓能力，資質認證能力及數據庫建設能力，特別是應具有鈦材在不同行業應用的性能評價和加工技術推薦的能力。

4 鈦產業發展的政策措施與建議

(1)鈦是市場前景非常好的戰略金屬，中國鈦產業有了相當發展，但總體還處于非常脆弱、需要精心呵護的“搖籃期”。鈦產業的發展存在較高的技術風險、市場風險和投資風險。為使我國鈦產業做大做強，希望國家對鈦產業給以戰略新興產業地位，予以長期、穩定的支持。

(2)經過50多年的發展，中國鈦產業規模已基本位居世界前兩位，但產品質量偏于中、低檔，并有若干品種規格空白，還不能完全滿足國家需要。中國鈦產業已站在一個新的歷史起點，要把加強技術創新、提高產品質量、開發新品種、優化技術經濟指標，做為產業發展的主要方向。提升產品質量和優化產業結構要優先于產業規模的擴張。

(3)對海綿鈦產業要有保有壓。既要支持技術較先進的海綿鈦廠，促進其技術升級，提高產品質量和經濟效益，做大做強，又要設置必要的技術門檻和節能減排門檻，鼓勵半流程的海綿鈦廠進行全流程的技術改造。對無明顯技術特色或屬重復建設的大項目，“十二五”期間應不予以立項。

(4)對鈦加工材產業也要區別對待。要鼓勵國有骨干企業實行技術改造，著重解決國家大型工程所需的大規格、高性能鈦材的規模化生產問題，又要鼓勵有一定實力的中小企業開發多樣化的鈦產品，促進鈦的應用推廣，以滿足國民經濟各部門和日用生活領域對鈦材或鈦深加工產品的需求。建議設立“鈦新技術與新產品開發專項基金”，以鼓勵鈦加工技術創新和擴大鈦市場。同時，鑒于中小鈦加工企業對活躍市場、促進鈦的應用起著重要的作用，建議國家設立“中小鈦加工業企業專項發展基金”，重點支持中小加工企業做精、做專、做強，提升行業整體素質。

(5)鼓勵形成多個產學研戰略聯盟，搞好產學研用結合:一是加強鈦及鈦合金的應用基礎研究;二是為鈦行業培養高層次人才，提高行業的整體素質;三是促進高技術產業的發展，促進產業結構升級;四是加強鈦產業鏈上中下游協調與配合。

(6)進一步完善鈦產品的出口稅收政策。維持和穩定鈦加工材的出口退稅政策;真正把海綿鈦當作高技術產品，實行9%的退稅政策;鈦粉是在海綿鈦的基礎上，進一步以氫化法或霧化法等方法進一步加工而成的，具有較高的技術含量和附加值，建議退稅率為13%;鈦加工材是國家重點發展的新材料，建議實行17%的退稅政策。

(7)堅持“走出去”與“請進來”的開放方針，加強鈦領域內的國際交流與合作。在著重自主創新的同時，努力開拓國際合作渠道，創新國際合作模式，提升國際合作層次，加強對國外先進經驗、先進技術的引進和吸收，充分利用國內國外兩種資源，開拓國內國外兩個市場，使鈦產業成為一個非常開放的、生氣勃勃的產業。

(8)為促進鈦的應用推廣，要支持和鼓勵開展鈦的基礎性研究和公益性活動(制定標準，辦鈦刊物，編輯出版專業書籍、手冊;舉辦展覽、學術活動、技術培訓等)。進一步發展鈦鋯鉿協會在鈦應用推廣中的作用。

(9)建議國家有關部門定期召開與行業協會的聯席會，全面掌握鈦行業發展動向，及時采取必要政策與措施，引導鈦產業健康發展。

(10)建議國家支持建立鈦及稀有金屬加工材生產科研基地，打造中國的“鈦谷”，促進鈦資訊、科研、開發、生產、銷售、物流的有效互動，加速鈦科研成果的產業化，形成鈦產業的大集群，提高中國鈦工業的整體水平。