国内外硬质合金生产和产品现状、发展方向

国内外硬质合金生产和产品现状、发展方向及我公司在硬质合金产品开发方面的建议五矿有色金属股份有限公司投资部石刚概述钨具有优异的物理、力学性能、稳定的化学性能和良好的可加工性，因而在工业生产中得到了广泛的应用。其主要应用领域包括：硬质合金、高比重合金、金属发汗材料、触头材料、电子和电光源材料等。硬质合金是钨最大的应用领域，被誉为工业的“牙齿”，约占钨耗量的一半以上。硬质合金广泛用于金属切削工具，金属压力加工工、模具，矿山凿岩和地质钻探工具，耐磨、耐腐蚀及耐高压结构零件等，其应用范围还在不断扩大。目前世界上有50多个国家生产硬质合金，其中硬质合金技术发展较快的国家有美国、瑞典、日本、德国等。我国是世界上钨资源最丰富的国家，素有储量、产量和出口量3个第一的美誉，上个世纪90年代以来，随着生产技术的不断进步，国内一些大厂在APT和氧化钨的生产技术、产品质量和金属的回收率等方面已经达到国际领先水平，目前已确立了在钨冶炼初级产品方面的优势地位。我国钨业既有资源优势，又有冶炼技术优势，APT、兰钨乃至钨粉等产品质量好，在国际市场上具有很强的竞争力，出口的钨制品中80％为钨酸盐和氧化钨等初级产品。钨冶炼方面，近10年来由于中国优质廉价的APT及氧化钨等初级产品大量涌入西方市场，导致国外钨矿山和钨冶炼厂纷纷倒闭和停产。与国外主要钨冶炼公司相比，APT、H2WO4、NaWO4、WO3-x及铸造碳化钨等产品的化学纯度、物理特性等都较好地满足客户要求，质量已进入世界先进水平，但在粉末粒度控制、中间产品档次等方面仍存在一定差距；而在硬质合金坯料及最终产品生产方面，我国与发达国家相比除在产量上占有一定优势外，无论在技术装备、生产工艺及产品品种、档次和质量上几乎全面处于劣势地位，企业规模较小、效益比较低下，大部分硬质合金产成品仍依赖进口，到目前仍无法摆脱低价出口原材料和低档中间产品而高价进口硬质合金产品的局面。国外生产现状：上个世纪90年代以来，由于中国优质廉价的APT及氧化钨等初级产品对西方市场造成强烈冲击，西方发达国家钨工业的产业结构也随之发生了一些明显的变化，主要表现在为以下几方面：(1).将一些能耗高、对环境污染大，附加值较低的初级产品的生产转移到发展中国家，自己主要从事附加值较高的后续产品生产。如：英国、法国已停止生产APT，奥地利、美国、日本、德国也以进口APT、兰钨、钨粉和碳化钨粉等初级产品取代钨精矿的进口。这些国家的钨合金及硬质合金工业正在向深加工转移，以增强其深加工产品的竞争能力；(2).继续保持部分钨冶炼厂的生产，对废旧钨资源的再生利用、低品位钨矿冶炼的新工艺研究仍很活跃，并取得引人注目的成果；(3).在制粉领域开展大量工作，研制成功一批新工艺，特别是超细及纳米级碳化钨粉、混和料的制取技术，形成从高等级原材料到高附加值的超细晶粒硬质合金产品的系列化生产，确保在硬质合金生产上的领先优势；(4).在硬质合金生产技术领域中进一步完善和推广新技术和新设备，如喷雾干燥塔、搅拌球磨、流化床制粒、压制/挤压成形方法、大型真空烧结炉、热等静压、烧结－热等静压、低压/真空烧结（低压热等静压）以及各种硬质合金后续处理技术等。通过工艺改进和新技术的推广应用，硬质合金质量明显提高，应用领域不断扩大；(5).在产品开发方面，研制并推广多种新型硬质合金，如超细硬质合金、金属陶瓷硬质合金、低钨少钽硬质合金、新型钢结硬质合金、新型粘结剂硬质合金、新型间隙硬质合金、新型无钴非传统硬质合金及涂层硬质合金等等。这些新型硬质合金的开发，不仅对于满足工业发展的需要，特别是满足高新技术领域的特殊需要起了重要作用，而且扩大了硬质合金的品种，开拓了新的应用领域。其中涂层硬质合金近年来得到迅速发展，产量大幅度增加，涂层技术也取得巨大进展，其应用领域不断扩大，目前涂层硬质合金刀片产量已占硬质合金切削刀片总产量的50％以上；(6).硬质合金制品正在向精密化、小型化方向发展，如微型麻花钻头、点阵打印机、精密工模具等高新技术产品已经在工业、电子等领域中得到广泛应用，目前许多硬质合金模具尺寸精度已达到微米甚至超微米级。该项技术的发展对硬质合金的加工技术、超细粉末制备及超细晶粒硬质合金的生产技术都提出了更高的要求。发达国家钨工业的产业结构改变为我国钨冶炼产品的发展创造了良好的机遇，促进了我国由出口钨精矿为主向出口钨中间产品的转化，生产技术水平和产品档次在一定程度上得到提高。但发达国家的硬质合金工业向深加工方向转移，增大了我国在硬质合金深加工产品方面的竞争难度，不利于我国硬质合金行业的全面发展。目前硬质合金出口量最大的国家是瑞典，其出口额约占世界硬质合金出口额的60％，几乎垄断了整个世界的硬质合金市场。我国若希望在国际硬质合金市场上占有一定的份额，仍需付出长期艰苦的努力。国内生产现状：进入80年代以来，我国硬质合金工业取得了明显的进步，近年来通过大规模引进国外先进技术及科技攻关，在硬质合金生产技术和工艺装备上取得了很大进步，在很大程度上提高了行业整体技术水平，对相关行业以及行业今后的发展产生积极影响。具体体现在：(1).在硬质合金的原材料如APT、氧化钨、钨粉及碳化钨粉的生产方面已达到世界先进水平，我国钨工业实现了由出口钨精矿为主向出口钨中间产品的转移后，将增加混和料、合金坯料等产品的出口比例；(2).新牌号、高精度或涂层可转位刀片产能和产量大幅度提高，将逐步满足相关行业的需求。但随着涂层可转位刀片的扩大应用，以及高功能陶瓷材料、超硬材料等新型工具材料的迅速发展，硬质合金切削刀片在硬质合金工具的总需求量中所占比例预计将由目前的32％逐渐减少到30％左右；(3).石油矿山工具逐步向国产化方向迈进；(4).硬质合金开拓了新的应用领域，包括微型钻头、上百公斤的大制品和0.2g的飞机喷油嘴等，异型制品仍将以8％左右增长；(5).深度加工技术及配套装备方面存在的问题在很大程度上得以改观，将为提高企业经济效益创造出新的增长点。如目前国内部分企业通过消化引进技术，已经能够生产出0.5m以下的超细硬质合金，并随着抑制剂、喷雾干燥及压力烧结技术的日趋成熟，超细硬质合金的后续加工生产已无根本性障碍；(6).硬质合金专用设备已经形成买方市场，其发展将与行业的发展密切相关。但是，从整体上看，我国硬质合金生产在技术装备、产品品种、档次和产品质量上与发达国家相比仍存在较大的差距，主要表现在：(1).生产技术和工艺装备在总体上仍比较落后。多数企业的设备和工艺依然处于60年代水平，产品质量的先进控制手段更为缺乏；(2).技术更新速度慢。国外企业一般5～10年就进行一次较大的更新改造，而我国多数企业由于缺乏资金，无力进行较大规模的技术改造，生产技术和装备水平多年保持不变；(3).技术开发能力不足。由于缺乏资金，企业无力进行技术开发和产品开发，无力将科研成果转化为现实的生产力，使我国硬质合金生产技术和产品基本上长期保持不变，产品不能及时更新换代，缺乏竞争力；(4).产品质量不稳定，产品结构不合理。我国APT、氧化钨的纯度已达到国际先进水平，但以上中间产品的粒度问题却一直得不到很好解决，如产品颗粒较粗且不均匀，这主要是由于生产工艺、设备和检测手段落后，工艺控制不严格所造成的，将直接影响后续产品的质量和应用范围，造成产品质量不稳定、产品品种不够齐全，特别是难以用于生产附加值较大的高档产品和高新技术产品。产品质量与规格尚未与国际市场完全接轨；(5).产品深加工水平低。如涂层研磨刀片、扦头、轧辊、顶锤、微钻、拉模、镶套、木工刀具、圆盘切片等深加工产品，在我国只占硬质合金产品的10％，而发达国家则占90％以上。深加工生产技术装备水平落后，导致深加工产品成本很高；(6).行业经济效益低。我国硬质合金的产量目前已达到9000～10000t，居世界第一，但以生产初级产品为主，产品附加值低且严重供大于求，导致国内企业相互间低价竞争、自相残杀，产值和利润均明显低于发达国家，与国外可比的产值利润率仅3％左右。尽管国外先进企业的产量比我国少，但其产品销售额和利润却比我国高十几倍甚至几十倍。国内硬质合金制品主要生产企业情况简介国内现有钨及钨合金制品生产企业200多家，其中大多数为生产APT和氧化钨（黄钨和蓝钨），能够生产硬质合金制品的企业不多，其中多数规模不大，产品水平不高，一些合资形式的硬质合金产品生产企业主要从事硬质合金的来料加工，没有形成完整的从初级到高级的产品系列。国内具有一定规模和连续化产品独立生产能力的主要企业的生产现状简介如下：株州硬质合金厂（601厂）1958年建成投产，生产包括从钨精矿冶炼生产APT到硬质合金最终产品的整个生产系列，目前年产硬质合金3000t，是我国最大的硬质合金生产企业。目前的主要产品包括：(1).标准硬质合金产品，少量硬质合金异型产品－棒材（无管、带材）；(2).钨合金制品，如钨条、钨棒、钨丝、钨片、钨坩埚等；(3).钼材制品和钽、铌产品。上世纪80年代以来，601厂进行了几次较大规模的技术改造，使其生产能力、技术水平、产品品种及质量都得到相当程度的提高，部分产品的档次和质量已达到国际先进水平：(1).1984年～1990年，对钨冶炼系统进行了技术改造。湿法冶炼部分采用碱压煮－溶剂萃取－连续蒸发结晶生产APT和APT煅烧制取蓝色氧化钨的新工艺，综合产能达到3000t（APT＋蓝色氧化钨）；粉末制备部分主要引进14管还原炉和氢气净化装置，形成先进的工艺体系，按国际标准粒度组织生产；(2).1983年～1988年，对硬质合金系统进行了技术改造。引进瑞典Sandvik公司年生产能力300t的硬质合金生产线，该生产线的生产技术和部分工艺装备从Sandvik公司引进，部分工艺装备从瑞士、德国、日本和美国引进。从Sandvik公司引进硬质合金牌号28个、型号249种，包括焊接刀片、可转位刀片、矿山刀片等，并配套引进硬质合金刀片加工和涂层技术与设备；(3).1995年～1996年，利用国内贷款、拨款1.2亿建立产能500t/a的超细碳化钨粉末生产线和产能120t/a的硬质合金大型制品（人造金刚石用顶锤、压缸，轧辊，大型模具等）生产线。此次技改中主体设备大部分采用国产设备，部分关键设备从国外引进，其中，超细碳化钨粉末生产线中的钨粉还原工序采用德国Elino公司的回转炉，碳化工序采用国产中频碳化炉和Elino公司的钼丝碳化炉；硬质合金大制品生产线中大量采用冷、热等静压工艺，并从美国引进先进的低压/真空烧结炉（低压热等静压），有效地提高了产品质量；(4).2000年以来，投资2～2.5亿建立“钻石园”，大规模引进技术、装备设立新的硬质合金生产线。主要强化涂层可转位刀片的生产，同时也开始进行硬质合金棒材和微型钻的生产，其中，硬质合金棒材的主要规格为3～6mm，微型钻目前的产量较小且档次不高；(5).2000年混合料制备技改项目：总投资2017万元，已购置了部分设备，该项目将新增1600t优质喷雾干燥混合料，该项目正在建设过程中；（中钨高新株洲分公司）(6).据悉，近来601厂正在通过引进技术对其棒材生产线进行进一步完善，预计将达到100t/a适用于生产0.3mm以下细径微型钻的高质量棒材的生产能力，主要为其控股企业深圳金洲硬质合金有限公司提供微型钻原料。（此项信息有待于进一步调研核实）(7).2000年精密陶瓷中试生产线技改：总投资3950万元，建成后主要产品为新增金属陶瓷25t，非金属陶瓷50万片，签定了488万马克（约2000万元人民币）的引进技术与设备的意向书，该项目正在建设中；（中钨高新株洲分公司）深圳金洲硬质合金有限公司，601厂控股的中外合资企业，于1986年成立。生产经营印制电路板用整体硬质合金麻花钻头、铣刀和圆片切刀，并生产加工各种硬质合金刀具、模具、耐磨零件等硬质合金制品。主要产品为从Φ0.05mm至Φ6.5mm的系列微型钻头和Φ0.8mm至Φ3.175mm的系列铣刀，产品远销欧洲、美洲、日本等国家和地区。目前年产微型钻500万支，产品所用硬质合金棒材目前基本从国外进口，所用设备为第二代瑞士磨削机床，加工精