钛工业主要分为钛材与钛白粉两条分支,其中军工合金所依托的钛材链条可拆为海绵钛提纯、钛锭熔炼、钛材锻造三段。价值分配的核心变量不是环节位置,而是纯度等级、熔炼装备能力与锻造设备规格:海绵钛环节以镁还原法为主,航空级需0级以上、化工级约2级,纯度等级直接决定价值;钛锭环节以VAR(真空自耗电弧熔炼)为主流,设备与工艺门槛较高;钛材环节靠自由锻、模锻、辗环三种工艺加工,设备规格与工艺覆盖面决定加工能力的差异。
一、海绵钛:纯度等级决定价值分层
海绵钛是钛材链条绕不过去的一环,提纯的关键工艺是镁还原法。这一方法本身存在高能耗、高污染等弊端,海外企业也在研发电化学还原等更节能的路线,但目前全球最主流的方法仍是镁还原法。
海绵钛按含钛量高低分为7个等级,等级越高、含钛量越大、布氏硬度越低。用于航空领域的海绵钛往往是0级以上,用于化工领域的一般是2级左右,也称工业级海绵钛。 同一条产线,产品落在哪个等级,直接对应不同的下游与价值区间——这是海绵钛环节价值分配的起点。
二、钛锭:VAR是主流,设备能力拉开差距
钛锭的制造工艺与高温合金颇为相似,都是通过熔炼完成铸锭,主流熔炼设备为VAR。但VAR的局限在于,即使三次熔炼也无法完全消除高熔点金属夹杂,冷床炉熔炼(CHM)因此应运而生。
冷床炉设备主要进口自海外厂商。国内进度较靠前的是宝钛集团旗下装备公司,其自主研制的真空电子束熔炼炉(EB炉)在江苏泰州某用户生产现场完成首锭出炉。从国内主要钛合金上市公司的熔炼设备看,宝钛股份配置了2400kW电子束冷床炉、15t/10t真空自耗电弧炉等,西部超导、西部材料则以真空自耗电弧炉等为主。是否具备冷床炉能力,是钛锭环节价值分配的显著分水岭。
三、钛材:三种锻造工艺,设备规格定分工
钛锭只是中间形态,终端产品还需二次加工。常见锻造工艺有三种:自由锻、模锻、辗环。前两种偏传统,辗环主要用于制作无缝环件。工艺本身无优劣之分,各有适配的下游产品,加工能力与设备规格才是价值分配的关键变量。
| 公司 | 锻造工艺 | 主要设备 |
|---|---|---|
| 三角防务 | 自由锻、模锻 | 自由锻:31.5MN快锻机;模锻:400MN大型模锻液压机 |
| 万航模锻 | 模锻 | 800MN大型模锻液压机 |
| 陕西宏远 | 模锻、辗环 | 25MN快锻机、100MN油压机、200MN油压机、80MN螺旋压力机、辗环机 |
| 贵州安大 | 自由锻、辗环 | — |
| 派克新材 | 自由锻、辗环 | 自由锻:12.5MN快锻机、31.5MN快锻机;辗环:1.2m辗环机、2.5m辗环机 |
| 航宇科技 | 辗环 | 25MN液压机、63MN液压机、8MN快锻机、1.6m辗环机、2.5m辗环机、4.5m辗环机 |
其中陕西宏远、贵州安大均为中航重机旗下全资子公司,中航重机另有一家非全资子公司景航锻铸,从规模看是国内最大的钛合金锻造企业。
常见问题
海绵钛的等级如何影响价值分配?
海绵钛按含钛量分为7个等级,等级越高含钛量越大、布氏硬度越低。航空领域通常使用0级以上,化工领域一般为2级左右。不同等级对应不同下游与价格区间,纯度是海绵钛环节定价的核心依据。
为什么钛锭环节强调冷床炉能力?
VAR即使三次熔炼也无法完全消除高熔点金属夹杂,冷床炉熔炼(CHM)正是针对这一问题的技术路线。但冷床炉设备主要进口自海外厂商,国内仅宝钛集团等少数企业具备自主装备能力,装备的有无直接决定企业能否切入更高要求的钛锭供应。
钛材加工环节的价值差异体现在哪里?
差异主要来自锻造工艺与设备规格。自由锻、模锻、辗环各有适配的下游产品,企业配置的快锻机、模锻液压机、辗环机吨位与尺寸不同,可承接的件型与材料范围也不同。设备规格与工艺覆盖面,是判断钛材加工企业分工位置的主要依据。