鈦及鈦合金具有密度小、質(zhì)量輕、比強(qiáng)度高、耐高溫、耐腐蝕、低溫韌性好、無磁性等優(yōu)越性能,廣泛用于航空、航天、船舶、海洋、化工、醫(yī)療、體育、建筑等多個(gè)領(lǐng)域,被譽(yù)為“太空金屬”、“海洋金屬”、“智慧金屬”,是21世紀(jì)重要的戰(zhàn)略金屬(表1)。鈦產(chǎn)業(yè)是《中國制造2025》和《新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展指南》中的重點(diǎn)。我國是世界鈦大國,已經(jīng)初步建立了完整的鈦產(chǎn)業(yè)體系。
一、發(fā)展現(xiàn)狀
1.海綿鈦和鈦錠“去產(chǎn)能”出現(xiàn)分化
一方面,由于行業(yè)需求不足,海綿鈦價(jià)格下降,多家企業(yè)因經(jīng)營困難、資金鏈斷裂而陸續(xù)減產(chǎn)或停產(chǎn),2015年海綿鈦產(chǎn)能比2014年的15萬t大幅降低41.3%,僅為8.8萬t,行業(yè)內(nèi)海綿鈦進(jìn)入實(shí)質(zhì)階段,海綿鈦去產(chǎn)能較充分。2015年海綿鈦產(chǎn)量6.2萬t,比2014年的6.8萬t下降8.5%,產(chǎn)能利用率為70.5%(圖1)。
另一方面,由于天工國際等國內(nèi)大中型企業(yè)鈦錠產(chǎn)能擴(kuò)張,2015年中國鈦錠的產(chǎn)能達(dá)到13.5萬t/a,比2014年產(chǎn)能(12.4萬t/a)增長8.9%。2015年全國共生產(chǎn)將近6萬t鈦錠,鈦錠的產(chǎn)能利用率僅為44.3%。并且,在市場低迷的情況下,鈦熔煉企業(yè)將低價(jià)、不易存儲(chǔ)的海綿鈦熔煉成鈦錠存儲(chǔ)備用,使得鈦錠產(chǎn)量同比增長4.7%。未來,隨著主流爐型由2t以下逐漸被5t以上的大型真空自耗爐、電子束爐冷床爐等爐型所替代,再加上過高的鈦錠庫存,鈦錠的去產(chǎn)能、去庫存壓力巨大。
2.我國鈦材產(chǎn)品結(jié)構(gòu)性過剩
美國鈦加工材以鈦合金為主,約占80%,特別是TC4合金占到56%;鈦加工材以鍛壓件為主,其次是板帶材和棒絲材;鈦材產(chǎn)品的50%出口到國外。俄羅斯鈦材以鈦合金為主,主要生產(chǎn)高附加值的鈦模鍛件和鍛件;VSMPO-AVISMA公司2015年航空用鈦材產(chǎn)品產(chǎn)量占比達(dá)到75%,且60%鈦材產(chǎn)品出口到國外。日本鈦加工材以純鈦為主,主要是帶材、冷軋板和以純鈦薄板為母材的焊接管,占比分別達(dá)到45%、20%、10%(圖2)。
我國鈦加工材以中低端的板材、棒材和管材為主,約占鈦材總產(chǎn)量的50%、20%和10%。其中,鈦板材產(chǎn)品以“片式”軋板為主,冷熱軋帶卷產(chǎn)品少;管材產(chǎn)品以無縫管為主,焊管少(圖3)。我國鈦加工材以中低端產(chǎn)品為主,產(chǎn)品附加值低。隨著“十二五”期間行業(yè)的無序擴(kuò)張,使得鈦材產(chǎn)品出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性過剩,產(chǎn)品價(jià)格持續(xù)下降。截止到2016年底,民用鈦加工材價(jià)格僅7萬~8萬元/t,而原材料海綿鈦的價(jià)格已接近5萬元/t,低端鈦材加工企業(yè)生存艱難。
3.鈦材下游應(yīng)用水平不高
美國大約80%的鈦材用于航空領(lǐng)域。俄羅斯鈦材生產(chǎn)占獨(dú)聯(lián)體鈦材加工總量的90%以上,其鈦材在發(fā)動(dòng)機(jī)和航空制造領(lǐng)域的占比超過50%。2015年,VSMPO-AVISMA公司在俄羅斯和獨(dú)聯(lián)體市場的主要鈦材產(chǎn)品應(yīng)用占比為:發(fā)動(dòng)機(jī)制造30%,航空制造20%,船舶制造26%。日本近90%的鈦材用于非航空領(lǐng)域,且需求較為分散,其中化工和電力占比超過40%,汽車與摩托車是日本發(fā)展最快的鈦應(yīng)用領(lǐng)域。
盡管近年來,我國在傳統(tǒng)的化工、冶金、電力、制鹽等領(lǐng)域的鈦材用量均呈現(xiàn)不同程度的減少,在航空航天、船舶、醫(yī)藥等高端領(lǐng)域出現(xiàn)增長,航空航天用鈦從2013年的11%增加到2015年的16%。但我國鈦材消費(fèi)仍主要集中于化工、電力等民用工業(yè),占比超過60%。
4.鈦加工產(chǎn)業(yè)集中度低
當(dāng)前鈦材市場高度集中,北美占據(jù)主導(dǎo)地位,大多數(shù)制造商都建在這個(gè)地區(qū)。熔煉和軋材制品主要分布于美國、日本、法國、德國、意大利、俄羅斯、中國和英國。美國鋁業(yè)、阿勒格尼技術(shù)有限公司(ATI)、寶雞鈦業(yè)股份有限公司、美國精密鑄件公司和俄羅斯VSMPO-AVISMA公司占據(jù)著50%~60%的鈦材市場份額。俄羅斯VSMPO-AVISMA公司是航空領(lǐng)域最大的軋材制品供應(yīng)商。
我國鈦材生產(chǎn)重點(diǎn)企業(yè)有30余家,鈦材綜合產(chǎn)能約5萬t/a,但生產(chǎn)、應(yīng)用、研究鈦材的骨干企業(yè)不超過10家。僅有一家世界級(jí)的鈦材加工企業(yè),鈦加工材產(chǎn)量達(dá)到1萬t左右。1 000~3 000t/a的企業(yè)共計(jì)12家,一半企業(yè)產(chǎn)量低于1 000t/a。寶雞市400多家鈦材加工企業(yè)2014年完成工業(yè)總產(chǎn)值330億元。
5.高端鈦材產(chǎn)品開始涌現(xiàn)
經(jīng)過不斷的創(chuàng)新發(fā)展,我國高端鈦材產(chǎn)品開始涌現(xiàn)。寶雞鈦業(yè)股份有限公司自主研制的高比強(qiáng)度TC4鈦合金厚板和4 500m鈦合金載人艙用于“蛟龍”號(hào)載人深潛器,建立了國內(nèi)唯一的航空用鈦合金薄板材生產(chǎn)線,產(chǎn)品用于C919大飛機(jī)。中國船舶重工集團(tuán)公司七二五所自主開發(fā)的400MPa級(jí)鈦合金管材用于南海島礁的地震觀測井;江蘇宏寶集團(tuán)自主研發(fā)的特殊牌號(hào)的生產(chǎn)70余t制管鈦合金,首次在中石化元壩長興氣田替代鎳基合金作為完井油管使用,后續(xù)可用于中石油海相完井投產(chǎn)試氣;張江港華裕有色金屬材料有限公司研發(fā)出替代空調(diào)及制冷用無縫銅合金管材的鈦管,已開始大批量生產(chǎn)和使用;湖南湘投金天鈦金采用德國進(jìn)口的20輥軋機(jī)軋制出極限厚度0.27mm的鈦帶卷;云南鈦業(yè)“氬氣保護(hù)鈦帶卷退火工藝及裝備”獲德國發(fā)明專利;攀鋼成功軋制1 800mm寬幅純鈦卷。
與此同時(shí),在全球鈦市場遇冷的大環(huán)境下,2015年我國鈦加工材進(jìn)口量仍增加了11.4%,主要是高品質(zhì)鈦帶、棒材及焊管的進(jìn)口量均有一定的增長,國產(chǎn)產(chǎn)品的品質(zhì)亟待進(jìn)一步提升。
6.鈦行業(yè)開始走出去
美日俄鈦業(yè)相互依賴。海外鈦生產(chǎn)企業(yè)集中在美國、日本和俄羅斯。美國鈦工業(yè)原材料主要來自外購,日本、中國、哈薩克斯坦及俄羅斯是其主要供應(yīng)商,鈦業(yè)三巨頭TIMET、RTI、ATI產(chǎn)品多用于航天領(lǐng)域。VSMPO-AVISMA公司鈦產(chǎn)品品類齊全,客戶主要包括波音、空客、古德里奇、歐洲宇航防務(wù)集團(tuán)等。神戶制鋼是日本鈦產(chǎn)業(yè)鏈最齊全的公司。
“十二五”期間,寶鈦集團(tuán)與龐巴迪、美國SSA、中國航空器材集團(tuán)等首次簽署長期供貨協(xié)議;南京寶色出口美國63臺(tái)套大型反應(yīng)器等設(shè)備(2.5億元),設(shè)備數(shù)量和產(chǎn)值均創(chuàng)外貿(mào)單個(gè)項(xiàng)目之最;陜西興盛金屬有限公司為蘋果公司提供近百t蘋果手機(jī)用TC4異型絲;云南鈦業(yè)股份有限公司與獨(dú)聯(lián)體鈦協(xié)合作發(fā)展高端產(chǎn)品;我國已開始出口可用于石油鉆井、造船領(lǐng)域的鈦焊管。我國鈦材加工企業(yè)開始進(jìn)入國際供應(yīng)鏈。
二、發(fā)展趨勢
1.全球鈦行業(yè)發(fā)展與經(jīng)濟(jì)冷暖密切相關(guān)
鈦材行業(yè)的發(fā)展與全球經(jīng)濟(jì)冷暖密切相關(guān)。至今鈦材行業(yè)經(jīng)歷了3次繁榮期和3次蕭條期,3次繁榮期都開始于經(jīng)濟(jì)繁榮期,而3次蕭條期都始于全球經(jīng)濟(jì)的低谷,體現(xiàn)出較強(qiáng)的周期性,這主要是因?yàn)殁伈闹匾南掠螒?yīng)用領(lǐng)域多體現(xiàn)為強(qiáng)周期性行業(yè)(圖4)。隨著全球經(jīng)濟(jì)的弱勢復(fù)蘇,不同行業(yè)對(duì)高強(qiáng)度和輕質(zhì)材料的需求不斷增長,對(duì)鈦材產(chǎn)品的需求也隨之增加,電力、醫(yī)療、化學(xué)和航空航天領(lǐng)域的增長可能引領(lǐng)鈦材行業(yè)的發(fā)展,在全球創(chuàng)造更多的需求。國際鈦業(yè)協(xié)會(huì)預(yù)計(jì)全球鈦材行業(yè)在2015-2020年復(fù)合年增長率將達(dá)到3%。
2.我國鈦行業(yè)總體仍呈上行趨勢
近年來,受益于我國整體經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,鈦加工材消費(fèi)不斷創(chuàng)新高。2012年中國鈦材消費(fèi)突破5萬t,達(dá)到歷史最高點(diǎn)。由于下游應(yīng)用以強(qiáng)周期行業(yè)為主,受近兩年宏觀經(jīng)濟(jì)下行壓力影響,鈦材消費(fèi)有所回落。
“十三五”期間,一方面,隨著國產(chǎn)大型運(yùn)輸機(jī)運(yùn)20的正式列裝、國產(chǎn)大型滅火/水上救援水陸兩棲飛機(jī)AG600總裝下線、ARJ21和C919產(chǎn)業(yè)化和國產(chǎn)化推進(jìn),我國航空工業(yè)和發(fā)動(dòng)機(jī)制造進(jìn)入發(fā)展的快車道,此外波音和空客飛機(jī)的大量結(jié)構(gòu)件開始交由國內(nèi)較大的航空制造商進(jìn)行制造,我國航空產(chǎn)業(yè)的跨越式增長將帶動(dòng)高端鈦材需求的持續(xù)增長;另一方面,載人、無人潛水器實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,將帶動(dòng)深海油氣勘探、資源開發(fā),海工裝備制造、海軍裝備等新興產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展,將進(jìn)一步推動(dòng)鈦材的應(yīng)用。此外,隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,有望直接拉動(dòng)國內(nèi)民用鈦材需求,國內(nèi)鈦材消費(fèi)總體上仍呈上行趨勢(圖5)。
三、發(fā)展機(jī)遇、挑戰(zhàn)和建議
1.發(fā)展機(jī)遇
“十三五”規(guī)劃綱要把發(fā)展鈦材料作為國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重點(diǎn)扶植對(duì)象,政策的支持為鈦工業(yè)提供了發(fā)展機(jī)遇。在當(dāng)前新形勢下,圍繞《中國制造2025》重點(diǎn)任務(wù),特別是航空航天、海工裝備、汽車制造、軌道交通裝備等高端裝備制造,迫切需要發(fā)展鈦產(chǎn)業(yè)?!缎虏牧袭a(chǎn)業(yè)發(fā)展指南》重點(diǎn)支持發(fā)展先進(jìn)鈦合金等先進(jìn)基礎(chǔ)材料。在《工業(yè)強(qiáng)基工程實(shí)施指南》中,航空航天裝備“一攬子”突破行動(dòng)和新材料“一攬子”突破行動(dòng),均提出發(fā)展高端鈦材,針對(duì)節(jié)能和新能源汽車及先進(jìn)軌道交通等高端裝備輕量化需求,開展鈦材等輕量化材料精密成形“一條龍”應(yīng)用。“十三五”期間鈦加工材年產(chǎn)量達(dá)到8萬t左右。
地方政府高度重視鈦產(chǎn)業(yè)發(fā)展,寶雞提出打造集科研、加工、制造、檢測、交易、展示為一體的國際化鈦工業(yè)科研生產(chǎn)基地,推動(dòng)鈦產(chǎn)業(yè)規(guī)模化發(fā)展。云南楚雄州將以現(xiàn)有鈦產(chǎn)業(yè)鏈為基礎(chǔ),大力發(fā)展以鈦材為主新材料產(chǎn)業(yè),建設(shè)祿豐—武定鈦產(chǎn)業(yè)園區(qū),打造以鈦產(chǎn)業(yè)為主導(dǎo)的“中國綠色新鈦谷”。
2.面臨挑戰(zhàn)
一方面,韓國產(chǎn)業(yè)部于2016年1月提出了“鈦產(chǎn)業(yè)培育政策”,依托浦項(xiàng)制鐵在慶尚北道建設(shè)韓國鈦產(chǎn)業(yè)基地,重點(diǎn)是通過航空、醫(yī)療部件的國產(chǎn)化,大力開發(fā)鈦材料,2021年成為全球第5大鈦產(chǎn)業(yè)強(qiáng)國。另一方面,俄羅斯VSMPO-AVISMA公司計(jì)劃在2014-2017年投資幾個(gè)生產(chǎn)線,包括保證鑄錠和板坯的生產(chǎn)、擴(kuò)大爐料中的屑料添加量、發(fā)展鍛造-擠壓生產(chǎn)、發(fā)展模鍛件機(jī)械加工生產(chǎn)基地、保證焊管生產(chǎn)、發(fā)展能源動(dòng)力供應(yīng)項(xiàng)目、完善和擴(kuò)大環(huán)形軋機(jī),保證鈦環(huán)、模鍛件和圓盤的生產(chǎn)。計(jì)劃在2020年前將鈦產(chǎn)量提高到40 000t/a,鈦模鍛件的產(chǎn)量占總量的40%以上。
3.建議
①以《中國制造2025》制造業(yè)創(chuàng)新中心建設(shè)和新材料產(chǎn)業(yè)“十三五”發(fā)展為契機(jī),組建國家先進(jìn)鈦材料制造業(yè)創(chuàng)新中心,以市場化運(yùn)作為核心,以網(wǎng)絡(luò)化協(xié)作為紐帶,以共性關(guān)鍵技術(shù)和跨行業(yè)融合性技術(shù)協(xié)同開發(fā)、轉(zhuǎn)移擴(kuò)散和商業(yè)應(yīng)用為主要任務(wù),重點(diǎn)開展技術(shù)聯(lián)合攻關(guān)、中試及工程化試驗(yàn)、應(yīng)用模擬及服役檢測、專業(yè)人才培訓(xùn)等工作,推動(dòng)鈦產(chǎn)品提檔升級(jí),加快新型鈦合計(jì)開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化。
②建設(shè)高端鈦材料生產(chǎn)應(yīng)用示范平臺(tái)。圍繞大型飛機(jī)、核電、海洋工程等領(lǐng)域,依托鈦材龍頭生產(chǎn)企業(yè)和下游用戶,建立高端鈦材料生產(chǎn)應(yīng)用示范平臺(tái)。重點(diǎn)針對(duì)下游用戶產(chǎn)品應(yīng)用開展鈦材工藝技術(shù)與應(yīng)用技術(shù)開發(fā),完善材料全尺寸考核、服役環(huán)境下性能評(píng)價(jià)及應(yīng)用示范線等配套條件,實(shí)現(xiàn)材料與終端產(chǎn)品同步設(shè)計(jì)、系統(tǒng)驗(yàn)證、批量應(yīng)用與供貨等多環(huán)節(jié)協(xié)同促進(jìn)。
③加大下游應(yīng)用推廣。依托行業(yè)協(xié)會(huì),搭建信息、資源的共享平臺(tái),組織骨干企業(yè)對(duì)航空航天、海洋工程、交通、醫(yī)療、建筑、生活用品等領(lǐng)域進(jìn)行市場調(diào)研、應(yīng)用開發(fā),加強(qiáng)與設(shè)計(jì)單位及用戶的溝通和合作,強(qiáng)化與相關(guān)行業(yè)協(xié)會(huì)和政府組織交流,以行業(yè)合作為紐帶拓寬鈦的應(yīng)用市場。
④推進(jìn)鈦行業(yè)供給側(cè)改革。一是鞏固海綿鈦去產(chǎn)能成果,積極推動(dòng)鈦錠去產(chǎn)能、去庫存,進(jìn)一步提高高端鈦材研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化;二是參考稀土大型企業(yè)集團(tuán)組建,推動(dòng)鈦資源、鈦加工行業(yè)間兼并重組,提高產(chǎn)業(yè)集中度,構(gòu)建從資源-加工-應(yīng)用的鈦大型企業(yè)集團(tuán),提高行業(yè)國際競爭力,實(shí)現(xiàn)中國鈦工業(yè)由大變強(qiáng)。