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國內高溫合金產業(yè)鏈包括上游母合金冶煉、中游零部件毛坯件成形(包括重熔鑄造、鍛造、粉末冶金等工藝)以及下游成品零部件加工、零部件組裝和設總裝。
產業(yè)鏈上游母合金冶煉企業(yè)采購電解鎳、金屬鉻、金屬鈷等原材料,利用真空感應爐等設進行高溫合金熔煉形成鑄錠,供給產業(yè)鏈中游企業(yè)。對于變形高溫合金來說,根據產業(yè)鏈中游企業(yè)需要不同,上游企業(yè)可供給棒材、板材、管材、線材等多種形式的高溫合金材料。
產業(yè)鏈中游企業(yè)從事零部件毛坯件成形,加工方式包括鑄造、鍛造和粉末冶金。航空發(fā)動機零部件中,高溫合金鑄造一般用于機匣等復雜薄壁件和渦輪葉片的制造;高溫合金鍛造包括自由鍛、模鍛、輾環(huán)等多種工藝,一般用于渦輪盤、渦輪軸、機匣、環(huán)形鍛件的加工;高溫 合金粉末冶金一般用于渦輪盤的制造。
產業(yè)鏈下游企業(yè)從事成品零部件加工、零部件組裝和設總裝業(yè)務。產業(yè)鏈下游企業(yè)對中游供給的葉片、盤/軸類、機匣等零部件毛坯件進行切削加工,此外,對于航空發(fā)動機渦輪葉片等熱端部件的冷卻孔道需要采用超快激光加工。完成加工的零部件由產業(yè)鏈下游企業(yè)進行零部件組裝和設整機總裝。
以 GH4169 合金渦輪盤為例,其主要生產方式為由特鋼企業(yè)進行棒材冶煉(產業(yè)鏈上游),之后轉由鍛造企業(yè)鍛造成盤坯(產業(yè)鏈中游),再由發(fā)動機制造企業(yè)加工成盤件(產業(yè)鏈下游)。
產業(yè)鏈上游從事高溫合金冶煉的企業(yè)主要包括特鋼生產企業(yè)、科研院所及相關企業(yè)、少量民企等。特鋼生產企業(yè)以撫順特鋼、寶鋼特鋼、長城特鋼等企業(yè)為代表,產品以變形高溫合金為主;科研院所及相關企業(yè)以中科院金屬所、北京航材院、鋼研高納為代表,產品覆蓋面廣、部分企業(yè)具有生產柱晶/單晶等高溫合金的能力。民企數量較少,如圖南股份、隆達股份等,憑借各自特色與優(yōu)勢成功進入了高溫合金行業(yè)。
產業(yè)鏈中游零部件毛坯件成形工藝包括鑄造、鍛造和粉末冶金等,承擔產業(yè)鏈中游業(yè)務的企業(yè)較多。國內航空發(fā)動機主機從事一部分高溫合金鑄造和鍛造業(yè)務。此外,從事高溫合金鑄造的企業(yè)包括航材院、鋼研高納、中科院金屬所、貴州安吉、圖南股份、應流股份和萬澤股份等;從事高溫合金鍛造的企業(yè)包括中航重機所屬的貴州安大和陜西宏遠、派克新材、三角防務、萬航模鍛、航宇科技和西南鋁業(yè)等。國內從事粉末高溫合金制造的企業(yè)主要為航材院和鋼研高納。
產業(yè)鏈下游對高溫合金的需求主要來自航空發(fā)動機和燃氣輪機的制造。在航空發(fā)動機領域,產業(yè)鏈下游從事高溫合金成品零部件加工、零部件組裝及設總裝的企業(yè)主要是中國航發(fā)集團下屬各主機,此外,航亞科技等也有部分下游成品零部件加工業(yè)務;在燃氣輪機領域,目前國產燃氣輪機特別是國產重型燃氣輪機投入使用不多,未來隨著各型號國產燃氣輪機陸續(xù)具有批產能力,燃氣輪機制造對高溫合金的需求有望大幅提升。
產業(yè)鏈上游包括撫順特鋼、鋼研高納、圖南股份等企業(yè)從事高溫合金熔煉。從事高溫合金冶煉的商,原材料是其主要成本。
從近幾年數據來看,撫順特鋼的高溫合金產品,其原材料成本占比在85%以上;圖南股份的變形高溫合金產品原材料成本占比65%左右,鑄造高溫合金母合金原材料占比90%左右(2018年、2019年);鋼研高納原材料在產品成本構成中所占比60%左右。
從成本率(成本/營業(yè)收入)方面來看,撫順特鋼高溫合金產品、圖南股份變形高溫合金產品和鑄造高溫合金母合金產品的材料成本率近幾年在50%-60%之間。撫順特鋼高溫合金產品制造費用成本率低于圖南股份變形高溫合金產品,因而有更高的毛利率。
圖南股份鑄造高溫合金母合金的制造費用成本率由2017年的10.06%降低至2019年的4.94%。
鎳基高溫合金中鎳的質量占比在50%以上。不同牌號的高溫合金,各元素含量一般不同。以GH4169為例,鎳元素、不銹鋼精密鑄造鉻元素、鈷元素和鉬元素質量分數分別為53.00%、19.00%、1.00%和3.00%。GH4141、GH4738等不含鐵的鎳基高溫合金中,鈷元素占比更高,例如GH4141 的鈷元素質量分數達11.00%。
電解鎳屬于國家戰(zhàn)略性物資,國內主要生產家為金川集團、吉林吉恩鎳業(yè)股份、新疆有色金屬工業(yè)(集團)阜康冶煉等少數幾家。
金川集團在全球30多個國家和地區(qū)開展有色金屬礦產資源開發(fā)合作,具鎳20萬噸、鈷1萬噸的年生產能力。鎳產量居世界第4位,鈷產量居世界第3位。
產業(yè)鏈上游高溫合金冶煉企業(yè)包括撫順特鋼、鋼研高納、圖南股份等一般采用“成本加成”方式定價。
高溫合金冶煉企業(yè)在訂單確認后鎖定相應原材料價格,以原材料采購成本上浮一定比例的加工費,同時參考市場行情、客戶的需求量、付款條件等因素作為定價基礎,從而一定程度上規(guī)避原材料價格波動風險。
產業(yè)鏈上游企業(yè)雖然以“成本加成”定價,但也存在無法將原材料價格上漲傳遞給下游的可能。
特別是對于軍品來說,軍品價格審定后,一般在批量生產周期內基本保持穩(wěn)定,因此,上游原材料價格變化對軍品業(yè)務收入的毛利率影響較為顯著。以撫順特鋼為例,高溫合金原材料價格變化對高溫合金產品單價有一定影響。
從單價上看,不銹鋼精密鑄造2019年,金屬鎳、鉻價格同比上漲,金屬鈷價格降低41.86%,但金屬鈷在合金中占比不大。因此,2019年撫順特鋼高溫合金原材料成本上漲,同時高溫合金銷售價格上漲2.70%至19.11萬元/噸。
2020年,金屬鎳價格小幅下跌、金屬鈷價格小幅上漲、金屬鉻價格降低26.72%。因此,2020年撫順特鋼高溫合金產品原材料成本有所降低,但高溫合金銷售價格上漲4.37%至19.94萬元/噸。
撫順特鋼近幾年高溫合金銷量增速較快,銷售收入與原材料采購金額上漲基本同步。2018 年、2019年和2020年,撫順特鋼高溫合金產品原材料成本分別為4.39億元、5.77億元(+31.33%)和 5.94 億元(+2.98%)。2018年、2019年和2020年,撫順特鋼高溫合金產品營業(yè)收入分別為 7.86 億元、10.48 億元(+33.35%)和 11.60 億元(+10.74%)。
從事高溫合金冶煉業(yè)務的上市有撫順特鋼、鋼研高納、圖南股份、隆達股份、中科三耐和西部超導等企業(yè)。營收規(guī)模方面,撫順特鋼是產業(yè)鏈上游的龍頭企業(yè)。2020年,撫順特鋼高溫合金業(yè)務營收 11.60 億元,遠超過圖南股份高溫合金業(yè)務 3.88 億元營收、隆達股份高溫合金 1.84 億元營收、中科三耐高溫合金母合金 0.69 億元營收和西部超導高溫合金 0.342 億元營收。
撫順特鋼高溫合金業(yè)務近 3 年毛利率持續(xù)提升,2020年毛利率達40.38%,遠高于圖南股份變形高溫合金業(yè)務的毛利率25.65%和隆達股份高溫合金業(yè)務的28.79%。此外,圖南股份鑄造高溫合金母合金業(yè)務也有較高的毛利率,近幾年毛利率在35%左右。
高溫合金精密鑄件主要用于航空發(fā)動機、燃氣輪機熱端部分的關鍵部件,包括機匣類大型復雜薄壁結構件、渦輪轉動及導向葉片、整體葉盤、擴壓器等。按照凝固結晶組織不同,鑄造高溫合金分為等軸晶鑄造高溫合金、定向凝固柱晶高溫合金和單晶高溫合金,其使用性能和制難度依次提高。高溫合金精密鑄造主要設包括真空澆注爐、壓蠟機、真空熱處理爐 等。
例如,圖南股份擁有多型號真空澆注爐,可批量生產澆注重量650kg以內、直徑1500mm 的精密鑄件。
對于定向凝固柱晶鑄造來說,還需要真空感應定向凝固爐,例如鋼研高納引進的VIM IC 10 DS/SC真空感應定向凝固爐真空,由德國ALD生產,是國內進的大型定向凝固生產設,可生產高度達350mm的定向凝固渦輪葉片。
單晶的鑄造需要在定向凝固技術基礎上增加選晶器,使單獨一個晶粒優(yōu)先生長。選晶法是鎳基單晶高溫合金葉片制中常用的方法,螺旋型選晶器是應用廣泛的選晶器。
國內從事高溫合金鑄造業(yè)務的企業(yè)主要包括中國航發(fā)集團下屬鑄造商、航材院、鋼研高納、中科院金屬所、貴州安吉、圖南股份、應流股份和萬澤股份等。
航材院的鑄造高溫合金主要針對發(fā)動機渦輪葉片和大型、整體復雜薄壁結構件,進行高性能定向、單晶及金屬間化合物材料的設計、研制及其鑄造工藝技術研究。
航材院的高溫合金鑄件產品包括高溫合金渦輪盤類、導向器、機匣類、等軸晶空心葉片和定向凝固空心葉片等。
鋼研高納擁有先進的高溫合金精密鑄件生產線,并擁有高溫合金渦輪導向器整體精密鑄造及重型燃機用大尺寸高溫合金葉片鑄造等核心技術。
產品包括渦輪轉子、導向器、發(fā)動機機匣、渦輪葉片、導向葉片等等軸晶鑄件,渦扇發(fā)動機渦輪葉片、重燃用大尺寸渦輪葉片等定向凝固鑄件和渦輪葉片單晶鑄件等。
中科院金屬所高溫合金研究部先后研發(fā)了系列(等軸晶、柱晶和單晶)鑄造高溫合金材料。中科院金屬所控股的中科三耐主要從事耐高溫、耐腐蝕、耐磨損高溫合金材料及其精密鑄件的開發(fā)與生產,主要產品包括高溫合金母合金材料、中小型燃氣輪機熱端渦輪葉片、重型燃氣輪機熱端透平葉片、航空航天發(fā)動機用渦輪葉片、増壓器葉片、玻璃棉噴吹離心器等。
圖南股份擁有先進的特種冶煉、精密鑄造、制管等裝,建立了特種熔煉、鍛造、熱軋、軋拔、鑄造的全產業(yè)鏈生產流程,是國內少數能同時批量化生產變形高溫合金、鑄造高溫合金(母合金、精密鑄件)產品的企業(yè)之一。圖南股份的高溫合金精密鑄造產品主要應用于航空 領域。
安吉精鑄是航空工業(yè)集團下屬的專業(yè)化精密鑄造企業(yè),主要為不同類型的飛機、航空發(fā)動機、機載設提供各類鈦合金、鋁合金、高溫合金、鎂合金、耐熱鋼、不銹鋼、結構鋼、銅合金和合金鑄鐵等優(yōu)質鑄件產品。擁有熔模精密鑄造、離心鑄造、陶瓷型鑄造、冷凝樹脂砂鑄造、金屬鑄造等各類工藝方法,大型復雜高溫合金整體精密鑄造技術達到國內水平。
應流股份計劃建成等軸晶葉片生產線、定向和單晶葉片生產線、機匣及航空結構件生產線,涉及高溫合金產品主要包括葉片、機匣及航空結構件等。
萬澤股份在高溫合金業(yè)務方面,致力于研發(fā)、生產精密鑄造葉片、粉末冶金盤件、高溫合金母合金及合金粉末等。
目前,從營收上看,高溫合金業(yè)務營收占比較低。2020年,高溫合金業(yè)務營收0.34 億元,占營收的6.14%。
營收規(guī)模方面,承擔高溫合金鑄造業(yè)務的上市中,鋼研高納鑄造高溫合金業(yè)務營收規(guī)模。鋼研高納鑄造高溫合金業(yè)務產品包括高溫合金母合金、精密鑄造合金制品、高溫合金葉片、高溫合金離心鑄管及靜態(tài)鑄件等,涵蓋航空、航天、石化、冶金等行業(yè)。
近幾年,鋼研高納鑄造高溫合金業(yè)務營收規(guī)模持續(xù)增長,2020年,鋼研高納鑄造高溫合金業(yè)務營收9.94億元。
盈利能力方面,圖南股份的高溫合金鑄件產品毛利率較高。圖南股份高溫合金精密鑄件主要用于航空領域,主要規(guī)格型號產品通過前期實驗論證長試考核后達到量產階段,盈利能力較強。
圖南股份的高溫合金鑄件產品包括了母合金冶煉和精密鑄造的生產流程。其中,母合金冶煉屬于產業(yè)鏈上游而精密鑄造屬于產業(yè)鏈中游。若按圖南股份高溫合金母合金產品毛利率剔除母合金冶煉環(huán)節(jié)的影響,圖南股份的高溫合金鑄造業(yè)務毛利率為54.94%(2017年)、58.30%(2018年)和60.87%(2019年)。
航空發(fā)動機和燃氣輪機上,高溫合金鍛件主要用于渦輪盤等盤類件、機匣、環(huán)類件以及軸類件等。根據鍛件的尺寸和形狀、采用的工裝模具結構和鍛造設的不同,鍛造主要分為自由鍛、模鍛、輾環(huán)。
自由鍛:指用簡單的通用性工具,或在鍛造設的上、下砧之間直接對坯料施加外力,使坯料產生變形而獲得所需的幾何形狀及內部質量的鍛件的加工方法。自由鍛以生產批量不大的鍛件為主,采用鍛錘、液壓機等鍛造設對坯料進行成形加工,以獲得合格鍛件。
自由鍛件的核心制造設是快鍛機??戾憴C一方面可以用于自由鍛件生產,另一方面也用于模鍛的制坯。國內用于高溫合金自由鍛的快鍛機設包括三角防務的 31.5MN 快鍛機、派克新材的 31.5MN 快鍛機等。
模鍛:指金屬坯料在具有一定形狀的鍛模膛內受壓變形而獲得鍛件,模鍛一般用于生產重量不大、批量較大的零件。模鍛液壓技術主要用于對尺寸大且內部微結構要求高的航空金屬部件制造,實現常規(guī)鍛造、切削、鏜銑等加工方法難以實現的工藝要求。
大噸位模鍛液壓機是模鍛工藝的核心設。我國大噸位模鍛液壓機的裝始于1967年,由中國重型機器建造的300MN級模鍛液壓機,裝于重慶西南鋁加工,該設于1973 年投產,使用至今。近年來,我國陸續(xù)裝大噸位模鍛液壓機,包括萬航模鍛的800MN模鍛液壓機和三角防務的MN模鍛液壓機。
輾環(huán):又稱為環(huán)形軋制,借助輾環(huán)機使環(huán)件產生連續(xù)局部塑性變形,進而實現壁厚減小、直徑擴大、截面輪廓成形的塑性加工工藝。與傳統(tǒng)自由鍛、模鍛等工藝相比,輾環(huán)可大幅度降低設噸位和投資,具有振動沖擊小、節(jié)能節(jié)材、生產效率高、生產成本低等顯著優(yōu)點,屬 于無縫環(huán)件的先進加工技術。
碾環(huán)機設較輕、投資較低,輾環(huán)行業(yè)壁壘主要體現在技術工藝、資質、人才、質量管理等方面。高溫合金為難變形金屬材料,鍛造過程難點包括材料塑性差、變形抗力高、流動性差、鍛造溫度范圍窄、鍛造過程變形難以控制、微觀組織性能難以控制等。因此,有較高的技術工藝壁壘。在人才方面,難變形金屬材料環(huán)鍛研發(fā)人員和技術工人培養(yǎng)一般需要 3 到 5 年時間,人才儲也是行業(yè)重要壁壘。
國內從事高溫合金鍛造業(yè)務的企業(yè)除中國航發(fā)集團體系內的商外,主要有中航重機所屬的貴州安大和陜西宏遠、派克新材、三角防務、萬航模鍛、航宇科技和西南鋁業(yè)等。
其中,陜西宏遠、萬航模鍛和三角防務以模鍛業(yè)務為主,貴州安大、派克新材和航宇科技以輾環(huán)業(yè)務為主。
從成本率方面看,高溫合金鍛造企業(yè)的材料成本率較高,中航重機、派克新材的鍛造產品中材料的成本率在45%-55%之間,航宇科技的材料成本率更高,在55%以上。
近幾年,隨著航宇科技制造費用成本率的降低,其毛利率逐年提升。三角防務模鍛業(yè)務有較低的材料成本率,其模鍛業(yè)務毛利率較高。
營收規(guī)模方面,擁有貴州安大和陜西宏遠兩家鍛造業(yè)務子的中航重機規(guī)模。兩家子中,貴州安大產品以航空環(huán)鍛件為主,同時從事一定規(guī)模的模鍛件業(yè)務;陜西宏遠以航空模鍛件為主,同時從事一定規(guī)模的航空環(huán)鍛件業(yè)務。貴州安大和陜西宏遠是國內早從事 航空鍛件業(yè)務的企業(yè),擁有一定的技術先發(fā)優(yōu)勢。
盈利能力方面,三角防務的模鍛業(yè)務毛利率。2020年,中航重機(鍛造業(yè)務)、派克新材、航宇科技和三角防務(自由鍛產品)業(yè)務毛利率在25%-30%,各企業(yè)毛利率相差不大。三角防務模鍛業(yè)務擁有MN大型模鍛液壓機,生產設,業(yè)務毛利率也處于位置,2020年毛利率達46.03%。
用粉末冶金的方法生產高溫合金是 20 世紀 70 年代出現的一項新技術。粉末高溫合金是將高溫合金霧化成粉末,再經熱等靜壓成型或熱等靜壓加鍛造成型的生產工藝制造出高溫合金產品,具有金屬利用率高、成本低的特點。
粉末冶金技術解決了傳統(tǒng)鑄鍛材料合金化程度低、組織宏觀偏析、加工性能差等缺陷,制的材料具有晶粒細小、組織均勻、無宏觀偏析、合金化程度高、屈服強度高及疲勞性能好等優(yōu)點,被認為是制造高速轉動熱端部件的材料,代表性應用包括航空發(fā)動機用渦輪盤等。
粉末高溫合金制造的原材料為經過真空感應熔煉的母合金,工藝流程包括粉末制、粉末處理、脫氣裝套封焊、熱等靜壓(HIP)成形、機加工、熱處理、超聲無損檢測、性能測試等。鋼研高納采用等離子旋轉電極工藝(PREP)制高溫合金粉末。
航材院的粉末高溫合金業(yè)務包括粉末制、坯料制和制件,材料牌號包括 FGH4095、FGH4096 等,產品包括粉末高溫合金渦輪盤等。
鋼研高納粉末高溫合金產品包括熱等靜壓成形產品和熱等靜壓加鍛造成形產品兩類。熱等靜壓成形產品中,鋼研高納可生產 FGH4095、FGH4096、FGH4097、FGH4091 和 FGH4098 等牌號高溫合金的粉末、坯料以及環(huán)、軸、盤等制件;熱等靜壓加鍛造成形產品中,鋼研高納可生產 FGH4095、FGH4096 和 FGH4098 等牌號的高溫合金盤、環(huán)類鍛件。鋼研高納研制的 FGH4095、FGH4096 和 FGH4097 高溫合金已批量用于國內多型號航空發(fā)動機。
其他高溫合金制造工藝包括氧化物彌散強化高溫合金(ODS 高溫合金)、高溫金屬基自潤滑材料等。
ODS 高溫合金:ODS 高溫合金采用機械合金化(MA)技術,通過高能球磨的方法將高熱穩(wěn)定性的超細氧化物強化相均勻分散到合金基體中形成氧化物彌散強化(ODS)高溫合金。
該技術工藝復雜,生產難度大,不銹鋼精密鑄造目前屬于國外對中國封鎖技術,鋼研高納是國內目前一家可以生產 ODS 高溫合金產品的企業(yè)。
高溫金屬基自潤滑材料:具有高密度、高強度、良好減摩和抗磨性能、良好的高溫力學性能和摩擦學性能,可用于制造高溫自潤滑軸承和用作火力發(fā)電用固體自潤滑密封材料。
高溫金屬基自潤滑材料由鋼研高納采用擁有自主知識產權的新技術,結合粉末冶金溫壓成型新工藝制。根據鋼研高納招股說明書,其投資 6447 萬元建成的年產 1200 噸高溫金屬基自潤滑復合材料及其他制品的生產線 套高溫自潤滑軸承和 7000 套新型固體自潤滑密封材料。
根據我們對高溫合金國內需求的分析,高溫合金需求以航空發(fā)動機和燃氣輪機為主體。此外,石化冶金行業(yè)對高溫合金也有較多的需求,但其對高溫合金性能要求不高,石化冶金行業(yè)用高溫合金單價遠低于航發(fā)領域用高溫合金單價。
在航空發(fā)動機領域,國內航空發(fā)動機制造商主要為中國航空發(fā)動機集團。中國航發(fā)集團擁有航發(fā)西航、航發(fā)成都、黎明、南方、黎陽動力、航發(fā)東安、航發(fā)蘭翔和航發(fā)商發(fā)等航空發(fā)動機主機,進行國內軍民品各型號航空發(fā)動機的研制生產。
其中,上市航發(fā)動力擁有四家主機,是我國航空發(fā)動機制造的龍頭企業(yè)。在燃氣輪機領域,國內燃氣輪機主要包括航改型燃氣輪機和重型燃氣輪機。
航改型燃氣輪機生產制造單位主要是中國航空發(fā)動機集團下屬中國航發(fā)燃氣輪機,推出了燃氣輪機“三輕一重”發(fā)展計劃。
重型燃氣輪機方面,我國采取了國內自研和引進國外先進機組技術兩條發(fā)展路線 航發(fā)動力是軍用高溫合金主要的用戶
中國航發(fā)于 2016 年成立,下屬從事航空發(fā)動機整機生產業(yè)務的企業(yè)包括航發(fā)動力、中國航發(fā)成都發(fā)動機、中國航發(fā)哈爾濱東安發(fā)動機、中國航發(fā)常州蘭翔機械有限責任及中國航發(fā)商用航空發(fā)動機有限責任。由于不同機種對發(fā)動機的性能要求不同,各航發(fā)商對于對應型號發(fā)動機生產具有性。
航發(fā)動力下屬子除 3 家主機外,還包括萊特、商泰葉片、機電設、西羅和晉航。
高溫合金成品零部件加工主要對產業(yè)鏈中游企業(yè)供給的葉片、盤/軸類、機匣等零部件毛坯件進行機械切削加工,對于航空發(fā)動機渦輪葉片等熱端部件的冷卻孔道進行超快激光加工。
高溫合金在切削過程中微觀組織強化相硬度高、抗剪切應力大、導熱率低,易導致切削力大、切削溫度高、刀具磨損嚴重等問題。
高溫合金在塑性變形時抗力較大,使得切削力變大。在切削過程中,高溫合金切削力的大小為一般鋼材的 2~3 倍。
鎳基高溫合金的導熱系數較小,僅為一般鋼材的30%,因此在切削過程中,大量的切削熱聚集在刀尖處,其溫度可達1000℃左右,易導致刀具破損,影響已加工表面質量和加工效率。
一方面是由于鎳基高溫合金組織內含有一些高硬度化合物,另一方面是因為在切削過程中,刀具與工件中的元素在高溫高壓下發(fā)生化學反應,導致刀具的強度下降。
在切削過程中,由于切屑不易折斷,鋸齒形切屑容易擦傷已加工表面,并且對刀具前刀面產生劃傷,降低刀具使用壽命及工件的加工精度。
我國燃氣輪機產業(yè)發(fā)展始于 20 世紀 50 年代末,分散在航空、航天、機械、船舶等多個工業(yè)系統(tǒng)。目前,國內燃氣輪機市場基本被國外燃氣輪機產品壟斷:重型燃氣輪機主要為GE、西門子和三菱重工等的產品;中小型工業(yè)用燃氣輪機主要為GE、羅羅、索拉等的產品;船用燃氣輪機通過技術引進和自主研制,取得一定進展。
航改型燃氣輪機生產制造單位主要是中國航空發(fā)動機集團下屬中國航發(fā)燃氣輪機。中國航發(fā)燃機整合了中國航發(fā)集團現有燃氣輪機產業(yè)資源,重點發(fā)展AGT-7、AGT-15、AGT-25、AGT-110“三輕一重”燃氣輪機產品,設計生產的各型燃機可滿足石油天然氣 行業(yè)、工礦行業(yè)、電力行業(yè)、分布式能源與用應急等多層次應用需求,具有燃料靈活性和低排放性,可兼容多種氣、液清潔燃料。
在重型燃氣輪機發(fā)展路線上,我國采取引進國外先進機組和自主研發(fā)兩種方式并行發(fā)展。在引進國外先進機組方面,通過“打捆招標”,哈氣與 GE 合作生產 9FA 燃機,東氣和日本 MHI 合作生產 M701F 燃機,上氣和德國 SIEMENS 合作生產 V94.3 燃機。此外,電氣通過國際并購意大利安薩爾多能源能源,突破國外 OEM 長期以來對燃氣輪機研發(fā)、服務的壁壘,逐漸建立起完整的重型燃氣輪機開發(fā)設計平臺。不銹鋼精密鑄造
2012年啟動了“航空發(fā)動機與燃氣輪機國家科技重大專項”(簡稱“兩機”專項)論證工作。
“小核心、大協作”是總體商重要發(fā)展方向。以國外發(fā)動機主體商 GE、P&W 和 RR 等為例,其航發(fā)在全球尋找配套商。例如,航宇科技與 GE、P&W、SAFRAN、RR、Honeywell、MTU 等都有長期協議;中航重機也是 SAFRAN、RR、GE 等的鍛件供應商。
目前,高溫合金產業(yè)鏈在航空發(fā)動機和燃氣輪機領域的下游商主要是中國航發(fā)集團下屬主機,產業(yè)鏈中游從事鑄造、鍛造、粉末冶金等工藝的商各有所長,產業(yè)鏈上游高溫合金熔煉企業(yè)以撫順特鋼為主,冶煉企業(yè)逐漸增多。
航空發(fā)動機成熟型號產品經過10-20年的發(fā)展定型,供應體系已比較成熟,有較高的技術壁壘和資質壁壘。產業(yè)鏈上游具有一定的技術壁壘,由于產業(yè)鏈中游產品種類繁多,不同產品對高溫合金材料要求不一,除市場有大批量需求的GH4169等牌號材料外,對中游高溫合金材料需求有針對性的供應或是進入產業(yè)鏈上游的重要途徑。
高溫合金產業(yè)鏈呈現上游母合金供給以撫順特鋼為主、下游零部件需求以航發(fā)應用為主的兩端集中的格局。
鋼研高納高溫合金產品基本涵蓋所有高溫合金的細分領域,具有生產國內80%以上牌號高溫合金的技術和能力。
鋼研高納有享受政府津貼科技人員 8 名以及多名技術人員組成的技術團隊,占據員工總數的三分之一。
控股股東中國鋼研科技集團,是我國金屬新材料研發(fā)基地、冶金行業(yè)重大關鍵與共性技術的創(chuàng)新基地、國家冶金分析測試技術的權威機構;擁有 5000 余項科研成果,包括獎勵 296 項、省部級科技進步獎 1035 項,授權專利 1000 余項;擁有兩院院士 9 人、2 個博士后科研流動站和 2 個一級學科博士授權點。為的后續(xù)發(fā)展提供了強有力的后盾。
分業(yè)務看,鋼研高納近幾年鑄造高溫合金業(yè)務增長迅速,鑄造高溫合金產品營收由 2016 年的 2.28 億增長到 2020 年的 9.94 億,復合增長率 44.58%,鑄造高溫合金占營收的比例由 2016 年的 33.40%提升到 2020 年的 62.74%。新型高溫合金具有較高的毛利率水平,2020 年毛利率達 47.30%。
5.2.2 圖南股份:兼具鑄造和變形高溫合金能力,航發(fā)大型復雜薄壁結構件重要供應商
圖南股份是國內少數同時批量化生產變形高溫合金和鑄造高溫合金(母合金、不銹鋼精密鑄造精密鑄件)的企業(yè)。圖南股份擁有先進的特種冶煉、精密鑄造、制管等裝,建立了特種熔煉、鍛造、熱軋、軋拔、鑄造的全產業(yè)鏈生產流程,自主生產高溫合金、精密合金、特種不銹鋼、高電阻電熱合金等高性能特種合金材料,并通過冷、熱加工工藝,形成了棒材、絲材、管材、鑄件等較完整的產品結構。
圖南股份的鑄造高溫合金包含鑄造高溫合金母合金及精密鑄件,產品主要應用于航空領域。不銹鋼精密鑄造圖南股份的變形高溫合金可通過冷、熱加工工藝,形成棒材、絲材、帶材、管材等型材,產品主要應用于航空、核電、燃氣輪機、石油化工等領域。此外,圖南股份還有部分特種不銹 鋼業(yè)務,以棒材和無縫管材為主,主要應用于航空等領域。
變形高溫合金和鑄造高溫合金(母合金、精密鑄件)產品為貢獻了主要的營收。2020 年,圖南股份營收 5.46 億元,其中鑄造高溫合金營收 2.00 億元,占比 36.62%,變形高溫合金營收 1.88 億元,占比 34.35%。產品毛利率方面,鑄造高溫合金產品毛利率高于變形高溫合金產品毛利率。
先發(fā)優(yōu)勢顯著近年,中航重機先后剝離了新能源、燃機等非主業(yè)資產,聚焦高端航空鍛鑄造、高端液壓環(huán)控主營業(yè)務。
5.2.4 派克新材:鍛件業(yè)務布局航空航天、石化和電力,近年營收快速增長
派克新材金屬鍛件產品涵蓋由普通碳鋼、合金鋼、不銹鋼以及高溫合金、鋁合金、鈦合金、鎂合金等特種合金材料輾制的環(huán)形鍛件、自由鍛件、精密模鍛件等各類金屬鍛件,應用于航空、航天、船舶、電力石化以及其他各類機械等多個領域。
分產品看,航空航天鍛件營收 3.29 億元,同比增長 47.72%,石化鍛件營收 2.65 億元,同比減少 4.43%,電力鍛件營收 2.54 億元,同比增長 72.57%。2021Q1-Q3,派克新材實現營收 11.91 億元,超過去年全年水平,同比增長 63.24%。毛利率方面,派克新材近幾年毛利率基本保持穩(wěn)定。
航宇科技主要從事難變形金屬材料環(huán)形鍛件研發(fā)、生產和銷售,產品主要為航空發(fā)動機環(huán)形鍛件。此外,產品也應用于航天火箭發(fā)動機、導彈、艦載燃機、工業(yè)燃氣輪機、核電裝等領域。
三角防務主要從事軍、民用大型精密鍛件的研發(fā)和制造,產品包括大型軍用飛機、民用客機各類框、梁、起落架等整體結構件和航空發(fā)動機整體盤件以及其它航空、航天、艦船、兵器、核工業(yè)等行業(yè)大、中型精密模鍛件。
營收組成中,模鍛件產品為三角防務貢獻主要營收。2020 年,三角防務模鍛件產品實現營收 5.34 億元,占營收的 86.84%。2021Q1-Q3,三角防務實現營收 7.66 億元,超過去年全年水平,同比增長 90.14%。毛利率方面,三角防務毛利率基本保持穩(wěn)定,2021Q1-Q3,毛利率同比提升 2.68 個百分點至 47.23%。
航亞科技業(yè)務包括航空發(fā)動機關鍵零部件和醫(yī)療骨科植入鍛件,主要產品包括航空發(fā)動機壓氣機葉片、轉動件及結構件(整體葉盤、機匣、渦輪盤及壓氣機盤等盤環(huán)件、整流器、轉子組件等)、醫(yī)療骨科植入鍛件等高性能零部件。
應流股份主要產品為泵及閥門零件、機械裝構件,應用在航空航天、核電、油氣、資源及國防軍工等高端裝領域。近年來,應流股份圍繞國家重大裝迫切需求,推進“產業(yè)鏈延伸、價值鏈延伸”,加大技術創(chuàng)新,加快轉型升級。
近幾年,應流股份營收保持增長,2020年疫情影響營收同比略有 下滑。2020 年,應流股份實現營收 18.33 億元,同比下降1.47%。受益于加大國內市場開發(fā)、加速新產品交付節(jié)奏,加強供應鏈優(yōu)化和成本控制,應流股份盈利能力顯著提升,毛利率同比提升 2.55 個百 分點至 38.41%,歸母凈利潤同比增長 54.28%至 2.02 億元。
5.2.9 安吉精鑄:前身國營3017,生產航空航天用高溫合金鑄件產品
安吉精鑄前身為國營3017。安吉精鑄主要生產航空航天鑄件、閥門、流量儀表系統(tǒng)、汽車采暖系統(tǒng)、真空熱處理設和真空冶金熔煉設等產品,產品應用于航空、航天、機械制造、化工等領域。
5.2.10 萬航模鍛:國內航空鍛件商,擁有大型模鍛液壓機核心設
萬航模鍛(中國第二重型機械集團德陽萬航模鍛有限責任)是中國第二重型機械集團與中國航空工業(yè)集團共同持股的有限責任。
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