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钛工业产品质量发展“十二五”规划

浏览次数: 日期:2012.3.28

  钛工业产品质量发展“十二五”规划

  一、 钛工业产品质量发展现状

  中国钛工业是在党和国家的统筹规划和领导下,于1954年起步,

  经过试验研究、工业化生产的定点布局、应用推广和不断的技术进步,逐步发展起来的。特别是新世纪以来,在国家需求的拉动下,在改革开放政策的推动下,中国钛工业更是突飞猛进:2008年中国海绵钛的产量达到49632t,比2000年增加了25.1倍;钛加工材达到27737t,比2000年增加了11.4倍。

  2008年,中国海绵钛产量已居世界第一位,钛加工材产量仅落后于美国居世界第二位,从规模和产量上看中国已是世界钛工业大国。但是与国家的需求相比,与美国、俄罗斯和日本这些世界钛工业强国相比,中国钛工业在制品的品种和质量上,还存在明显的不足。

  (一)、成绩

  在生产规模不断扩大的同时,中国海绵钛生产技术和产品质量也在不断提高。以遵义钛厂为例,近年来,TiCl4精制过程和海绵钛的还原蒸馏过程均已实现计算机控制;还原蒸馏的装置和技术得到进一步优化,还原蒸馏时间大幅缩短60小时以上,既降低了能耗,又提高了产品质量;2000年该厂零级海绵钛比例仅占5%左右,2009年该厂海绵钛的零级品已占全年总产量的约40%,95钛(HBW硬度小于95)已占到总产量的8%。

  2000年以来,中国钛加工的装备技术水平也在不断提高:大批引进德国3-10t真空自耗电弧炉,引进了大型电子束冷床炉并正在引进大型等离子冷床炉,有效地提高了钛及其合金的熔铸生产技术;装备了4000-6000t大型快锻机,改善了钛及其合金的锻造系统,提高了锻造的水平和能力;改造了钛合金薄板生产线,提高了薄板的生产技术水平和能力;改造和完善了钛及其合金复合板生产线;改造和完善了残钛回收生产线;改造和完善了钛及其合金的等温模锻生产线;改善和完善了钛及其合金的精铸生产线等。

  2000年以来,中国一大批钛制品取得了国外大公司的定点生产认证,计有:遵义钛业通过了德国克虏勃公司的航空级海绵钛质量认证。宝钛集团多个产品获得了美国波音公司、英国罗罗公司、欧洲空客公司、法国Snecma公司、Forteth公司、美国Goodrich起落架公司、加拿大庞巴迪飞机制造公司的质量认证。西部超导公司部分钛产品通过了国际宇航AS9100质量认证,西部钛业部分产品通过了欧洲摩迪公司的质量认证等。

  (二)、存在的问题

  1、海绵钛产品的质量与美、日、俄的相比仍有一定差距,能耗也较高。俄罗斯TG-90约占总产量的30%,TG-100约占总产量的40%,这样TG-100以上品级率占总产量的70%。而中国遵义钛厂90钛还不能批量生产,95钛仅占8%,零级钛(相当于TG-100)以上产品率仅40%左右。

  遵义钛业全流程海绵钛的能耗为:32000-34000kwh/t,而日本仅25000-26000 kwh/t。

  2、将海绵钛熔炼-浇铸成钛锭的过程(即熔炼过程)是一切后续钛加工过程的基础,只有化学成分和组织成分均匀,无高、低密度夹杂物夹杂缺陷的大型优质钛锭,才能后续加工制作成优质的、批次性能稳定的各种钛及其合金材。然而,目前作为钛锭主要生产设备的真空自耗电弧炉,是在保护气氛下,进行区域熔化制备钛锭的,既不能去除夹杂,又不能使整个钛锭同时熔化而使其化学成分和组织成分充分均匀化。因此,航空用优质钛合金锭往往三次熔炼而难以得到化学和组织成分均匀的产品。目前,中国已有一台大型电子束冷床炉,正在安装调试大型电子束冷床炉和等离子冷床炉各一台,但目前均未能生产合格的钛合金锭。

  中国优质钛合金锭的生产技术和装备与国外先进水平相比,还有很大的差距。

  3、我国钛制品的产品结构尚存在着明显缺陷,还不能充分满足航空航天等部门的高端需求。

  “十二五”期间,将是我国航空航天、舰船和海洋石油开采、甚至医疗和体育休闲等国民经济的各个部门均对钛及其合金的挤压型材和挤压管材提出了明确而强烈的需求,然而国内至今仍不能批量生产钛及其合金型材挤压和管材。

  钛带也是钛制品的高端产品,可用来生产钛焊管、钛制板式换热器、钛复合板,也可直接代替钛标准板,需求在万吨以上,广泛用于航空、舰船、核电、化工、冶金等领域。不仅如此,钛带广泛使用后,还会引发中国钛制品的升级换代,促进中国钛制品向高端发展。然而,中国宝钢特钢、宝钛集团、湖南金天等企业仍在进行该项目的建设,要全面地掌握生产技术,工业化地生产钛带,还有很长的路要走。

  (三)、“十二五”期间钛的发展重点和趋势

  1、从世界范围来说

  进一步开发新型钛合金,如TiAl等,以扩大钛在航空中的应用;

  进一步开发先进加工技术,如钛的近净成型加工技术,以扩大钛的高端应用;

  进一步降低钛及其合金的成本,以扩大钛的应用,如在汽车中的应用,在日常生活中的应用等。

  2、对中国来说

  中国的大飞机计划(大客和大运)、嫦娥工程、轨道站计划、核电站计划、海洋工程(舰船制造、海洋石油开采和海水淡化等)以及中国持续发展的国民经济都对钛及其合金材提出了更高的质量,更大的数量的要求。因此,努力提高钛制品的质量,努力开发钛带、钛及其合金挤压管材和型材等新产品,以满足国家建设的需要,是目前中国钛行业发展的主要任务。

  二、发展目标

  以航空航天、舰船、核电站以及国民经济的重大需求为导向,通过技术改造和技术创新,通过严格的生产过程控制,全面提高钛制品的质量水平,大力发展高端钛产品,特别是国家和市场急需的、环保节能的钛制品,在“十二五”末期时,使高端钛制品基本满足国家需要,钛制品的出口率稳定在20%-40%。

  三、 发展思路及优先主题

  (一)、发展思路

  通过海绵钛冶炼技术攻关,通过钛熔炼和加工技术攻关,建立严格的质量控制制度(即过程控制体系),大力发展国家急需的高端钛制品,全面提高钛制品质量。

  (二)、优先主题

  1、提高质量

  全面提高海绵钛质量,使零级海绵钛产成品率达70%以上。95钛(即HBW硬度小于95)产成品率达35%,能够批量生产HBW硬度小于90(其中杂质铁含量≤0.05%,氧含量≤0.04%)的高端海绵钛。

  全面提高钛及其合金锭的质量,能批量生产化学和组织成分均匀、基本无冶金夹杂缺陷的优质钛合金锭。

  以优质海绵钛和钛合金锭为基础,通过技术改造、技术创新和严格的质量过程控制,全面提高钛加工材在质量和表面质量。

  2、开发新品种

  90钛、冷床炉生产的优质钛合金锭、钛带及其延伸钛制品。钛及其合金挤压型材、管材等。

  3、更新装备

  重点支持海绵钛冶金设备的改造、更新,钛锭熔炼设备的改造、更新,钛型材和挤压材设备的配套,钛分析检测设备和软件的更新配套等。

  四、重大质量专项和重点工程

  (一)、重大质量专项

  名称:航空航天、舰船、核电、医疗、化工等领域用钛制品质量升级专项。

  内容:通过提高海绵钛、钛锭等钛制品质量,开发钛型材、管材和带材新品种,全面提高中国钛制品质量,基本实现钛制品的升级换代,促进钛行业产品结构向高端转移。

  (二)、重点工程

  1、海绵钛的质量升级工程

  通过技术改造和技术创新,以及严格的过程控制,降低海绵钛的能耗,提高海绵钛的质量,使其零级钛达到70%以上,95钛达到35%以上,工业化地生产90钛,并形成自主的知识产权。

  2、钛合金锭的质量升级工程

  通过技术改造和技术创新,以及严格的过程控制,工业化地生产化学和组织成分均匀、基本上无冶金夹杂缺陷的优质钛合金锭,并形成自主的知识产权。

  3、钛挤压型材和管材的装备和技术开发

  通过技术开发和创新,以及严格的过程控制,批量地生产航空用典型的钛合金型材,满足国家的急需,并形成自主的知识产权。

  4、大卷重钛带的装备和技术开发

  通过技术开发和创新,以及严格的过程控制,工业化地生产大卷重钛带,以满足国内的急需,并形成自主的知识产权。

  5、成立国家钛产品表征与评价中心

  该中心应承担以下功能,以促进中国钛制品质量的全面提高,大力促进钛制品的新应用。

  1)、承担各种钛产品的检测任务,代表行业与国家的最高水平。

  2)、检测范围广,测量精度高。可测试钛及其合金、含钛化合物,可测试原料、半成品、成品;可测试不同状态的产品:致密件、多孔件、粉末、纤维、涂层等;可进行物理(热声电光等)、化学、力学(各种机械性能)、微观组织及结构的测试;能承担某些极端条件下(如超高温)的性能测试等。

  3)、与使用单位共同确定钛材料的使用条件和参数。

  4)、参与钛制品的行业和国家标准的制订或修订。

  5)、承担检测人员的培训及检测资格的认证事宜。

  6)、钛及其合金性能及使用情况的数据库建设。

  五、重要的政策和措施

  (一) 、建议国家加大对钛产业技术进步、技术改造和质量升级的投入,重点加强对钛行业新技术、新产品、新应用和节能减排项目的支持,促进钛行业的产业结构升级。

  (二)、建议将海绵钛、钛粉列入国家高新技术产品目录,实行9%的出口退税率。

  (三)、建议将钛带、Ti/Al合金、Ti/3Al合金、钛镍形状记忆合金、铌钛超导合金、精铸、钛粉末冶金产品等钛制品中的高端技术产品实行17%的出口退税率。

  中国钛锆铪协会

  2010-06-07

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