引言
鉬因其特有的高熔點(diǎn)、良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性及優(yōu)越的抗蝕性和抗射線能力,作為舟皿、隔熱屏、高溫爐結(jié)構(gòu)件、射線靶等,廣泛應(yīng)用于電子、醫(yī)療、玻璃、鋼鐵冶金、國防軍工等行業(yè)中。隨著科技水平的不斷發(fā)展,其應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)展,其技術(shù)瓶頸不斷突破,給鉬加工業(yè)的發(fā)展帶來新的機(jī)遇,然而,在當(dāng)前的金融危機(jī)中,鉬加工業(yè)如何安全度過其冬天,如何實現(xiàn)蟄伏之后的蛻變,是我們所面臨的一次深層次思考。
1 金融危機(jī)下中國鉬加工業(yè)面臨的挑戰(zhàn)與機(jī)遇
1.1 中國鉬加工業(yè)現(xiàn)狀
我國鉬加工業(yè)的發(fā)展經(jīng)歷了從無到有,從小到大,從少到多的艱苦創(chuàng)業(yè)過程。50多年的發(fā)展所建成的鉬工業(yè)體系,加大了鉬從資源優(yōu)勢向工業(yè)優(yōu)勢轉(zhuǎn)化的力度。近20年來,由于國有企業(yè)加快擴(kuò)建和技術(shù)改造步伐,引進(jìn)技術(shù)裝備,積極對進(jìn)口設(shè)備消化、吸收、創(chuàng)新,鉬加工設(shè)備國產(chǎn)化進(jìn)程加快,新技術(shù)、新工藝的推廣應(yīng)用提高了產(chǎn)品質(zhì)量,增加了產(chǎn)品品種。同時,全國涌現(xiàn)出大批機(jī)制靈活的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)和民營企業(yè),使國產(chǎn)鉬加工材的產(chǎn)量不斷上升,產(chǎn)品的質(zhì)量、品種、規(guī)格呈現(xiàn)新格局,企業(yè)由生產(chǎn)型向生產(chǎn)經(jīng)營型轉(zhuǎn)變。
目前,美國金融危機(jī)已影響到全球?qū)嶓w經(jīng)濟(jì),我國鉬加工業(yè)由此進(jìn)入“無錢賺”時期,2008年中國鉬出口量為38 896.791 t鉬,同比減少了30.34%,出口創(chuàng)匯金額為17.53億美元,同比減少了21.25%,2009年1~8月共出口5 466 t鉬,同比大幅下降68%。其中鉬鐵出口量大幅下降86.9%,氧化鉬出口量下降65.1%。從我國上半年鉬產(chǎn)品進(jìn)出口情況(表1)來看,鉬的深加工產(chǎn)品包括鉬粉、鉬條、鉬桿、鉬型材、鉬異型材及鉬絲等均以較低的價格出口,而以較高的價格進(jìn)口。
總的來說,我國是鉬的大國但不是強(qiáng)國,鉬金屬制品質(zhì)量很難達(dá)到國際標(biāo)準(zhǔn)要求,出口量很小,高精尖產(chǎn)品仍需進(jìn)口,因此,我國的鉬深加工還需作出長遠(yuǎn)規(guī)劃,苦練內(nèi)功。
1.2 中國鉬加工業(yè)面臨的挑戰(zhàn)
(1) 企業(yè)成本壓力轉(zhuǎn)化為市場壓力的挑戰(zhàn)。目前,鉬市場依然維持弱勢運(yùn)行,由于市場需求疲軟,為了減小成本壓力,停產(chǎn)減產(chǎn)情況時有發(fā)生,生產(chǎn)企業(yè)對市場失去信心,大都持觀望態(tài)度。
(2) 企業(yè)轉(zhuǎn)型升級面臨的管理、技術(shù)、人才,以及資金、發(fā)展空間等必備要素缺乏的挑戰(zhàn)。由于我國鉬企業(yè)有相當(dāng)一部分是資源型企業(yè),也有一部分“作坊”式加工企業(yè),普遍存在著科技含量低、粗放型發(fā)展的特征,依靠資源、依靠初級產(chǎn)品來生存,在轉(zhuǎn)型時期必將受到人、財、物等方面的制約。
1.3 中國鉬加工業(yè)發(fā)展的機(jī)遇
(1) 結(jié)構(gòu)調(diào)整的機(jī)遇。金融危機(jī)雖然導(dǎo)致我國鉬產(chǎn)品外部需求大量減少,但客觀上也為我國鉬加工業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整提供了巨大的外部“倒逼”壓力。與鋁銅等大金屬相比,鉬屬于小金屬,其加工技術(shù)與水平也存在著一定的差距,其產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)存在著頭重腳輕的問題,利潤空間主要在上游產(chǎn)業(yè),因此,由低成本、低附加值、勞動密集型出口導(dǎo)向經(jīng)濟(jì),轉(zhuǎn)為低能耗、高技術(shù)、高附加值的技術(shù)創(chuàng)新型經(jīng)濟(jì),使我國鉬產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)增長方式進(jìn)行轉(zhuǎn)變、升級,已經(jīng)在投資者、政府、職工之間形成共識,這也是我國鉬加工業(yè)走向世界、做大做強(qiáng)的惟一理性選擇。
(2) 科技創(chuàng)新的機(jī)遇。目前,由湖南有色控股集團(tuán)有限公司牽頭,聯(lián)合國內(nèi)10多家高校、科研院所和企業(yè)而組成的“鎢及硬質(zhì)合金技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟”已正式成立,其目標(biāo)主要以鎢及硬質(zhì)合金行業(yè)共性、關(guān)鍵技術(shù)為重點(diǎn),大力提高鎢產(chǎn)業(yè)自主創(chuàng)新能力,解決行業(yè)在資源、能源、環(huán)境的瓶頸問題,開發(fā)鎢資源高效利用,鎢及硬質(zhì)合金精深加工重大技術(shù)和若干項具有自主知識產(chǎn)權(quán),對行業(yè)有重大影響的共性技術(shù),鎢產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康跨越發(fā)展。同時,鉬行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新也應(yīng)通過產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的方式來對鉬業(yè)的進(jìn)步起推動作用。
2 拓寬應(yīng)用領(lǐng)域,突破加工瓶頸,促進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級
2.1 拓寬鉬應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展鉬新材料是鉬加工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必由之路
2.1.1 UMo鉬合金
為了降低核擴(kuò)散的危險,自20世紀(jì)70年代起,國外致力于用低濃縮鈾(<20%U235)替代核反應(yīng)堆中所用的高濃縮鈾(>85%U235),結(jié)合鉬具有熱中子捕獲截面較小的特性,用純度為99.6%、平均粒度為75 μm的鈾和純度為99.8%、平均粒度為200 μm的鉬采用粉末冶金和熔鑄的方法制成鈾鉬合金(UMo)。鈾鉬合金用于分散燃料,其密度高于18 g/cm3,室溫時形成穩(wěn)定的立方相,在溶質(zhì)濃度相對較高時形成γ相。
2.1.2CoCrMo合金
CoCrMo合金,除了具有一定的強(qiáng)度、韌性、耐磨性和較低的摩擦系數(shù)外,其彈性與人骨比較接近。同時,由于鉬的添加,其強(qiáng)度、耐疲勞性、硬度和耐腐蝕性顯著提高。主要用于人造關(guān)節(jié)腫股骨頭、軸承狀外環(huán)和股骨柄。每年全球所需人造關(guān)節(jié)數(shù)量約為200萬個,需求量還在不斷增長中。
2.1.3 納米二硫化鉬
主要應(yīng)用于潤滑和催化方面,其中潤滑包括添加劑、涂層、薄膜、油脂、固體潤滑劑、自潤滑材料等一系列產(chǎn)品,而催化則包括載體和非載體2種,主要產(chǎn)品集中在NiCoMo系列。此外,還用作插層電池材料、高能電池用儲氫材料、太陽能電池薄膜材料、掃描電子探針、高壓吸波材料等。
2.1.4 二硅化鉬
主要應(yīng)用于高溫發(fā)熱和抗氧化方面,作為高溫發(fā)熱元件,其在空氣中的工作溫度可達(dá)到1 900 ℃,同時,作為理想的抗氧化和耐腐蝕材料,可以用作航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的葉片氣密材料、柴油機(jī)的電熱塞、工業(yè)氣體燃燒器、玻璃生產(chǎn)的電極等。
2.1.5 醫(yī)藥用鉬
在順勢療法中用鉬可以治療多種疾病,這種藥物以糖丸的形式推向市場,在一定程度上可以提高膽識、感官的知覺和自我肯定能力。手性八面體鉬鎢配合物,在抗癌藥物中具有很大的潛力。
2.1.6 鉬基復(fù)合材料
鉬基復(fù)合材料是以鉬基體,復(fù)合銅、鋁、鎳、鐵、陶瓷或高分子材料中一種或幾種所構(gòu)成的具有特殊性能的材料,有著很寬的應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展空間,其需求將隨科技的發(fā)展而日益增長。
以上所涉及的應(yīng)用和新材料只是鉬領(lǐng)域一個很小的方面,其推廣應(yīng)用和新材料研發(fā)還需要一個很長的過程和很大的人力、物力投入,也需要我們在傳統(tǒng)思維模式基礎(chǔ)上進(jìn)行大膽嘗試和探索。
2.2 突破鉬加工的技術(shù)瓶頸和管理瓶頸是促進(jìn)鉬加工業(yè)升級的保障
在很長一個時期,當(dāng)我們談起中國的鉬加工業(yè),甚至整個金屬加工業(yè)時,往往習(xí)慣于從以下幾方面來分析產(chǎn)業(yè)存在的問題:企業(yè)規(guī)模較小,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理;制造過程自動化控制水平低;技術(shù)裝備水平落后;產(chǎn)品研發(fā)力度不夠,企業(yè)缺乏核心競爭力。
以上幾點(diǎn)的確是影響我國鉬加工業(yè)水平的原因,但從深層次分析,實際上只歸結(jié)于兩方面:技術(shù)瓶頸和管理瓶頸。
2.2.1技術(shù)瓶頸
對于一些技術(shù)含量特高、規(guī)格特大、形狀特異的精品仍部分依賴進(jìn)口,如精度特高的鉬窄帶、超大規(guī)模集成電路亞微元件用的高純和超高純鉬材,冶金用大型鉬板、長鉬絲和大型鉬坩堝等。Plansee公司生產(chǎn)的大型軋制鉬環(huán)、TZM合金坯尺寸達(dá)1 300 mm/120 mm×150 mm,而我國還沒有特寬鉬板和特大鉬環(huán)件,目前,國內(nèi)大鉬制品的單重不超過200 kg,而國外鉬制品有的達(dá)到5 t多重。
2.2.2 管理瓶頸
在鉬加工領(lǐng)域,經(jīng)常會出現(xiàn)這樣一種現(xiàn)象,能生產(chǎn)出合格甚至性能超高的產(chǎn)品,但明天不能正常生產(chǎn),即生產(chǎn)過程極不穩(wěn)定,偶然性因素太多,主要緣于兩方面:一方面是技術(shù)上沒有弄清其原理,靠經(jīng)驗生產(chǎn);另一方面是管理上沒有精細(xì)化,其中后者更關(guān)鍵。
管理瓶頸是在企業(yè)的管理系統(tǒng)中制約、限制管理系統(tǒng)運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié),管是手段,理才是目標(biāo)。由于鉬生產(chǎn)流程長,從粉末冶金到壓力加工,還原溫度、氫氣流量、推舟速度、裝舟量、變形溫度、變形速度和變形程度等工藝參數(shù)均會影響產(chǎn)品的性能,因此,必須實行精細(xì)化管理,一個工序一個工序地落實,一個環(huán)節(jié)一個環(huán)節(jié)地執(zhí)行,同時,還必須改變原有輕管理重技術(shù)的思維,引進(jìn)國外的品質(zhì)管理經(jīng)驗及模式,充分利用現(xiàn)代人工智能系統(tǒng)及在線控制檢測系統(tǒng),加強(qiáng)細(xì)節(jié)的管理和控制,才能達(dá)到目的。
2.3 加大新技術(shù)的開發(fā)、推廣和應(yīng)用是做大做強(qiáng)鉬加工業(yè)的關(guān)鍵
近年來,鉬加工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步有目共睹,金堆城鉬業(yè)集團(tuán)有限公司和洛鉬高科鉬鎢材料有限公司采用“連軋開坯-長線拉伸”技術(shù),可將直徑50 mm的鉬棒直接連軋成直徑5.8 mm的線坯,線坯單重達(dá)25 kg。該生產(chǎn)線技術(shù)性能穩(wěn)定,可使產(chǎn)品成品率達(dá)到97%,比采用傳統(tǒng)工藝提高工效60倍,而能耗僅為傳統(tǒng)工藝方法的1/3。鑭鉬等熱陰極材料及制備技術(shù)、微波煅燒鉬酸銨制取高純?nèi)趸f新工藝、三氧化鉬除鎢新工藝等逐步應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。
與此同時,粉末冶金與壓力加工領(lǐng)域中的其他相關(guān)技術(shù)對推進(jìn)鉬加工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步也起到很大的作用。
(1) 選冶材一體化的高效短流程制備技術(shù)
在選冶方面,對于鉬粉末的制備,主要是采用傳統(tǒng)方法先制備高純單質(zhì),后混合的方法,造成了能耗、污染增加,且制造過程存在非均勻、低效益的問題,如果針對鉬冶煉中間產(chǎn)品,結(jié)合粉末粒度、結(jié)構(gòu)、形貌控制技術(shù),能實現(xiàn)多元鉬基制品高效短流程制備,達(dá)到節(jié)約資源和能源的目標(biāo)。
(2) 粉末冶金近凈成形技術(shù)
近10年來,粉末冶金領(lǐng)域涌現(xiàn)出了許多新技術(shù),但在鉬行業(yè)中并未得到普遍推廣和應(yīng)用,值得鉬加工業(yè)去借鑒。
a. 溫壓技術(shù)
溫壓是使用金屬粉末和特殊潤滑劑在高于室溫(約130~150 ℃) 下壓制成形,獲得高密度制品(壓坯)的技術(shù)。隨著鐵基粉末冶金溫壓技術(shù)的日趨成熟,溫壓工藝正逐漸向非鐵基材料領(lǐng)域滲透,溫壓工藝可以有效提高鉬基合金等粉末壓坯密度,此外,作為常規(guī)溫壓工藝的延伸和發(fā)展,流動溫壓工藝因具有成形復(fù)雜零件的能力,亦具有廣闊的應(yīng)用前景。
b. 注射成形技術(shù)
金屬注射成形(Metal Injection Molding,簡稱MIM)技術(shù)是將傳統(tǒng)粉末冶金技術(shù)和塑料注射成形技術(shù)相結(jié)合的一種新的粉末冶金近凈成形技術(shù),在制備具有復(fù)雜幾何形狀、均勻組織結(jié)構(gòu)和高性能的高精度近凈形產(chǎn)品方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢。隨著科技工業(yè)的發(fā)展,對異型、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鉬及其合金零部件的需求越來越大,普通壓制、燒結(jié)工藝已不能滿足社會對異型鉬及其合金小零部件的需求。因此,注射成形將在鉬及其合金制備方面擁有一席之地,中南大學(xué)、北京科技大學(xué)等高校和科研院所已開展了相關(guān)工作。
c. 粉末鍛造技術(shù)
粉末鍛造是將傳統(tǒng)粉末冶金和精密鍛造結(jié)合起來的一種新技術(shù),是將粉末燒結(jié)的預(yù)成形坯經(jīng)加熱后,在閉式模中鍛造成零件,可以制取密度接近材料理論密度的粉末鍛件,克服了普通粉末冶金零件密度低的缺點(diǎn),使粉末鍛件的某些物理和力學(xué)性能達(dá)到甚至超過普通鍛件的水平,同時,又保持了普通粉末冶金少屑、無屑工藝的優(yōu)點(diǎn)。該技術(shù)在鉬及鉬合金的等溫鍛造方面得到應(yīng)用。
(3) 粉末冶金燒結(jié)技術(shù)
a. 放電等離子快速燒結(jié)(SPS)技術(shù)
放電等離子快速燒結(jié)是在粉末顆粒間直接通入脈沖電流進(jìn)行加熱燒結(jié)的技術(shù),由于它融等離子體活化、熱壓、電阻加熱為一體,具有燒結(jié)時間短、溫度控制準(zhǔn)確、易自動化、燒結(jié)樣品顆粒均勻、致密度高等優(yōu)點(diǎn),僅在幾分鐘之內(nèi)使燒結(jié)產(chǎn)品的相對理論密度接近,而且能抑制樣品顆粒的長大,提高材料的各種性能,因而在材料處理過程中充分顯示了優(yōu)越性,廣泛應(yīng)用于納米材料、梯度功能材料、金屬材料、磁性材料、復(fù)合材料、陶瓷等材料的制備。目前,北京工業(yè)大學(xué)、北京科技大學(xué)、中科院上海硅酸鹽所已在鉬、稀土鉬等方面進(jìn)行了應(yīng)用。
b. 微波燒結(jié)(Microwave Sintering)技術(shù)
微波燒結(jié)是一種利用微波加熱來對材料進(jìn)行燒結(jié)的技術(shù)。其原理是利用材料吸收微波能轉(zhuǎn)化為內(nèi)部分子的動能和熱能,使得材料整體均勻加熱至一定溫度而實現(xiàn)致密化燒結(jié)的一種方法,是快速制備高質(zhì)量新材料和制備具有新性能的傳統(tǒng)材料的重要技術(shù)手段。具有快速加熱、燒結(jié)溫度低、細(xì)化材料組織、改進(jìn)材料性能、安全無污染以及高效節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。
(4) 壓力加工技術(shù)
a. 靜液擠壓技術(shù)
靜液擠壓是利用高壓粘性介質(zhì)對毛坯施加壓力,使毛坯材料產(chǎn)生塑性變形,通過凹模型腔出口擠出的技術(shù)。由于高壓粘性介質(zhì)對毛坯材料的三向壓力,提高了被擠材料的塑性。難熔金屬鉬因其變形抗力大、塑性差而難以加工,而且在900~1 500 ℃高溫下,這些金屬材料不能暴露在空氣中成形。采用靜液擠壓,以玻璃-石墨混合物為高壓介質(zhì),可以較好地對鉬及其合金進(jìn)行成形。
b. 超聲拉絲技術(shù)
超聲拉絲是在常規(guī)拉絲過程中疊加超聲振動處理的技術(shù),超聲拉絲技術(shù)除了可以降低鉬及其合金的變形抗力,使變形更加均勻,更有利于發(fā)揮其塑性外,還可以降低拉拔力,改變組織結(jié)構(gòu),提高耐高溫持久性,同時生產(chǎn)效率也明顯提高。
3 中國鉬加工業(yè)發(fā)展的幾點(diǎn)建議
我國的鉬加工業(yè)目前是一個發(fā)展的機(jī)遇期,對于每一個企業(yè),每一個投資者,每一個科研工作者,應(yīng)該不是觀望和徘徊,而是應(yīng)該在這個行業(yè)中給自己定好位,承擔(dān)好自己應(yīng)該承擔(dān)的責(zé)任。同時,也應(yīng)該朝以下幾方面努力。
3.1 理念創(chuàng)新
未來的中國鉬加工業(yè)應(yīng)該突破傳統(tǒng)的思維,以新的理念去迎接新的挑戰(zhàn)。選冶材一體化理念、高效短流程理念、循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念等將在鉬加工業(yè)中得到實施,同時,在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、精細(xì)化管理上進(jìn)行調(diào)整,通過大思路、大工業(yè)、大平臺、大產(chǎn)品來獲取高效率、高回報,才有可能做大做強(qiáng)我國的鉬加工業(yè)。
3.2 人才戰(zhàn)略〖HT]
目前我國鉬專業(yè)人才奇缺,研究單位少,經(jīng)費(fèi)也不足,企業(yè)研究力量不強(qiáng),自主創(chuàng)新明顯低于國外,導(dǎo)致一方面缺乏精品而另一方面經(jīng)常出現(xiàn)供過于求。20世紀(jì)90年代后期,新產(chǎn)品的研發(fā)雖然顯著加強(qiáng),但仍然是難熔金屬領(lǐng)域存在的問題之一。主要表現(xiàn)在基礎(chǔ)性研究在不斷削弱,許多單位不愿冒新技術(shù)研究可能出現(xiàn)的風(fēng)險,對新的加工技術(shù)研究少,而對傳統(tǒng)加工技術(shù)缺乏改進(jìn),致使許多精品仍依賴進(jìn)口。
因此,無論是企業(yè)、研究院,還是高校,應(yīng)該樹立起一種人才戰(zhàn)略,充分利用金融危機(jī),加緊國外人才的引進(jìn),加大國內(nèi)研究生、大學(xué)生等進(jìn)行人才儲備力度,加強(qiáng)現(xiàn)有人才的技術(shù)及管理培訓(xùn),更新知識和思想,與高校結(jié)成戰(zhàn)略同盟,建立完善的人才培養(yǎng)及智力支持體系,通過培養(yǎng)與引進(jìn)相結(jié)合的辦法,構(gòu)筑起鉬加工業(yè)發(fā)展的人才梯隊。
3.3 他山之石
有色金屬工業(yè)是借鑒鋼鐵工業(yè)發(fā)展起來的,其加工工藝和設(shè)備也與鋼鐵加工類似,鉬由于熔點(diǎn)高,存在再結(jié)晶脆性和變形抗力大等問題,涉及粉末冶金和壓力加工兩大環(huán)節(jié),與鋼鐵、銅、鋁等大金屬相比,總量偏小,其工藝和設(shè)備的進(jìn)步程度也低得多,這要求鉬加工業(yè)更應(yīng)虛心學(xué)習(xí)鋼鐵、銅、鋁加工業(yè)的成功經(jīng)驗,包括管理創(chuàng)新、工藝改進(jìn)和設(shè)備研發(fā),在生產(chǎn)經(jīng)營方面不應(yīng)追求大金屬(鋼鐵、鋁、銅)的“大型”,而應(yīng)追求其“精細(xì)”和“特質(zhì)”,通過鉬的“稀有”和“難熔”來創(chuàng)造更高的利潤。
3.4 有序發(fā)展
我國的鉬加工業(yè)總體起步較晚,很多是通過先擁有資源后延伸產(chǎn)業(yè)鏈而轉(zhuǎn)化來的,沒有一蹴而的事情,應(yīng)該加強(qiáng)鉬戰(zhàn)略資源的保護(hù),避免無序競爭,遵循有序發(fā)展的原則,做到“研發(fā)一代、生產(chǎn)一代、儲存一代”,使每一個企業(yè)擁有自己的氣質(zhì),努力成為一個成熟的企業(yè)。
4 結(jié)語
鉬加工業(yè)的冬天即將過去,在這冬去春來之際,我們每一個鉬業(yè)人更應(yīng)該攜起手來,用你的手溫暖我的手,用我的心溫暖你的心,加強(qiáng)交流與合作,用理念創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新、管理創(chuàng)新的做法,用成熟的心態(tài)去迎接鉬加工業(yè)真正春天的到來。 |