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北京铝合金零件加工中心钛合金行业专题报告:航

时间:2022-08-30 09:45:47 点击:272次

(报告出品方/作者:方正证券,鲍学博、马强)

1 钛合金产业链概述

钛合金熔炼技术复杂、加工难度大,目前,世界上仅美国、俄罗斯、 日本、中国四个******掌握完整的钛工业生产技术。 在钛材工业产业链中,产业链上游完成海绵钛的生产。以自然界产出 的钛矿石,主要包括金红石矿石和钛铁矿矿石为主要原料,经选矿、 富集后得到天然金红石精矿和钛铁精矿,经镁还原法等提取工艺获得 海绵钛。

国内主要海绵钛生产企业包括宝钛华神、朝阳金达、双瑞万 基、贵州遵钛、朝阳百盛、龙佰集团、攀钢钛业和新疆湘晟等。 产业链中游完成钛材及钛合金锻铸件的生产。钛材的生产流程包括熔 铸和压力加工两个生产阶段。熔铸阶段投入的原料复杂多样,而产出 的半成品——锭坯较为简单;压力加工阶段,投入的原料(锭坯)较 为简单,而产出的***终产品有板材、棒材、锻件、管材、带材、型材、 箔材、丝材等。

国内各类钛材中,产量***大的为板材,其次为棒材。2020 年,国内钛 合金板材、棒材、管材、丝材、锻件和铸件产量占比分别为 59%、16%、 10%、1%、6%和 1%。

根据中国有色金属工业协会钛锆铪分会的统计,国内钛材生产企业主 要有 30 余家,其中,航空航天领域钛材生产企业有 20 家左右。在航 空航天领域,钛材行业集中度较高,2020 年,国内前 3 家企业钛材销 量占总销量的 60%,前 5 家企业钛材销量占总销量的 72%。国内能够 生产航空航天用钛合金材料的企业主要是西部超导、宝钛股份、西部 材料、金天钛业、航材院、宝武特冶和天成航材等。

钛合金锻铸件方面,根据结构件的需求不同包括模锻加工、辗环和熔 模铸造等不同工艺。国内三角防务、中航重机下属宏远公司和二重万 航等企业可生产钛合金模锻件;中航重机下属安大公司、派克新材和 航宇科技等企业可生产钛合金环锻件;北京航材院铸钛事业部、安吉 精铸、宝钛股份、中船 725 所下属双瑞精铸、中科院金属所和沈阳铸 造所等单位具有钛合金铸件生产能力。

锻铸件生产企业从钛材生产企业购买钛材以及钛铸锭作为生产的原 材料。例如,航宇科技 2020 年采购钛合金 1.43 亿元,其中,向宝钛 股份采购钛合金 7565 万元,向西部超导采购钛合金 1653 万元。 产业链下游完成钛合金成品结构件生产,包括精密锻造、机械加工和 表面处理等。航空航天领域钛合金产品结构件生产企业主要有爱乐 达、航亚科技和航空、航发主机厂等。

2 国内钛矿资源丰富但贫矿多、富矿少,海绵钛生产原料依赖进口

2.1 国内钛矿资源以钛铁矿为主,高品质金红石矿产资源稀缺

自然界产出的钛矿石,经选矿、富集后得到天然金红石精矿和钛铁精 矿。金红石精矿 TiO2 含量一般在 93%-95%(质量分数)以上,品位 高,杂质含量少,是生产氯化钛白和海绵钛的优质原料。但因金红石 矿储量有限,其产量较低,价格较高。钛铁精矿中 TiO2 含量 42%-64% (岩矿选出的钛精矿品位一般在 42%-48%,砂矿为 50%-64%)。

根据美国地质调查局(USGS)《Mineral Commodity Summaries 2022》, 截至 2021 年末,全球钛铁矿储量为 7.0 亿吨,金红石储量为 0.49 亿 吨。全球钛铁矿原矿资源主要集中在中国、澳大利亚和印度,合计钛 铁矿资源储量占全球的 68%,中国钛铁矿储量占全球的 33%。金红石 资源主要分布在澳大利亚、印度和南非,合计金红石资源占全球的 92%。

中国钛资源主要以钛铁矿的形式存在,少量钛资源以金红石形式存 在。根据******统计局 2017 年《中国统计年鉴》数据,我国钛资源主 要集中在四川,少量分布于湖北、山东、河北、新疆等地,四川省钛 铁矿储量占全国总储量的 90%。

中国是钛精矿的主要生产国和消费国。中国有色金属工业协会钛锆铪 分会的《2020 年中国钛工业发展报告》数据,2020 年,中国共生产钛精矿 633 万吨,其中攀西地区的产量为 511 万吨。美国《Mineral Commodity Summaries 2022》报告数据显示,2021 年中国钛铁矿产量 占全球的 37%。

钛铁精矿的主要利用途径有两条。一是将钛铁精矿采用电炉熔炼法、 盐酸浸出法等转化成酸溶性富钛料后,用硫酸法生产钛白。另一是钛 铁精矿经富集处理后得高钛渣或人造金红石,再经氯化、除杂、精制 后得精四氯化钛。精四氯化钛可经气相氧化生产氯化钛白,也可经镁 还原-真空蒸馏生产海绵钛。 大部分钛铁矿用来生产普通钛白粉,其终端产品应用于涂料、造纸、 塑料、日化等行业,小部分钛铁矿通过提纯成人造金红石,再被制成 海绵钛,其终端产品钛材广泛应用于传统领域中的化工、电力、冶金、 制盐和新兴领域中的医药、休闲体育等行业。金红石矿的产品主要是 高端海绵钛(终端产品高端钛材又称战略金属)和高端钛白粉。

我国钛矿资源特点为:资源丰富、储量大、分布广,原生矿多、砂矿 少,钛铁矿多、金红石矿少,贫矿多、富矿少,均为多金属共生矿。 国内产量较大的矿石主要以岩矿型钒钛磁铁矿形式存在,便于开采利 用的金红石型钛矿非常少。 目前国内海绵钛生产原料依赖进口。中国有色金属工业协会钛锆铪分 会的《2020 年中国钛工业发展报告》数据,2020 年,中国进口钛精 矿 301 万吨。美国《Mineral Commodity Summaries 2021》和《Mineral Commodity Summaries 2022》报告数据显示,2020 年中国进口钛精矿 毛重约 300 万吨,截至 2020 年 10 月,莫桑比克(36%)、澳大利亚 (14%)、越南(11%)和肯尼亚(11%)是中国进口钛精矿的主要来 源;2021 年中国进口钛精矿毛重约 360 万吨,较 2020 年增长 21%, 截至 2021 年 10 月,莫桑比克(32%)、澳大利亚(14%)、越南(13%) 和肯尼亚(9%)是中国进口钛精矿的主要来源。

2.2 海绵钛生产:海绵钛提取以 Kroll 法为主,国内海绵钛行业集中 度较高

2.2.1 海绵钛提取工艺以 Kroll 法为主

由于钛与氧、氮、碳、氢等元素有极强的化学亲和力,尤其是在高温 条件下,所以提取金属钛的工艺一直比较复杂。目前,钛的提取工艺 大致经历了以下几个阶段:钠还原法(Hunter 法)、碘化法、镁还原 法(Kroll 法)、融盐电解法。 钠还原法(Hunter 法)已于 1993 年被彻底淘汰,国际上比较成熟而 且工业化的工艺是镁还原法(Kroll 法)。Kroll 钛金属提取法,是将粉 末状钛矿(TiO2)置于熔炼炉中,注入氯气和还原剂煤焦,加热到 1000℃左右实现化学反应,来制取液态四氯化钛,反应产生大量的二 氧化碳气体。

镁还原法(Kroll 法)工艺复杂、成本高而且对环境的影响大。这种工 艺方法生产 1 吨金属钛会产生大约 10 吨二氧化碳气体,在镁还原蒸 馏工序,将消耗掉大量的电能,生产 1 吨海绵钛大约需要消耗 2-3 万 度电,并且蒸馏还原过程中钛金属中的杂质去除难度也非同一般,造 成了海绵钛生产的高污染、高能耗、高成本等诸多弊端。目前,新的 海绵钛制备工艺方法在不断探索,例如,FFC 剑桥工艺以及美国 Universal Achemetal Titanium(UAT)与日本东邦钛公司(Toho Titanium)合作开发的新工艺。

FFC 剑桥工艺采用直接电化学还原,在氯化钙融盐中电解二氧化钛得 到海绵钛。该工艺已在实验室取得成功,有着成本低、产品质量高、 周期短、应用范围广等特点,是一种清洁的生产工艺。 UAT 公司研究的钛冶炼提取工艺,是在粉末状钛矿(TiO2)中添加氟 化钙和铝,混合物在冶炼炉中发生剧烈的铝热还原反应,再采用电解 法将金属钛溶入电解液中,之后在电极表面形成固态的树枝状钛金属 沉积物。此方法制取的钛金属杂质含量低,且解决了生产过程中二氧 化碳的大量排放的问题,耗电量也比 Kroll 法降低 70%左右。2021 年 日本东邦钛公司为该技术建设了中试车间。

2.2.2 国内海绵钛产量持续增长,高端钛合金生产原料以 0 级海绵钛 为主

国内海绵钛产量近几年持续增长。2020 年,根据中国有色金属工业协 会钛锆铪分会对国内 12 家海绵钛生产企业产量的统计,共生产海绵 钛 12.30 万吨,同比增长 44.9%。海绵钛产量超过 1 万吨的企业有攀 钢钛业、朝阳金达、双瑞万基、新疆湘晟、朝阳百盛和贵州遵钛,6 家企业海绵钛产量合计占全国产量的比例约为 78%。

国内航空航天用海绵钛供应商包括宝钛华神、朝阳金达、双瑞万基和 贵州遵钛等企业。高端海绵钛生产企业盈利能力较强,以宝钛华神为 例,2021 年,宝钛华神营业收入 6.27 亿元,净利润 1.57 亿元,净利 率达 25%。 宝钛华神是由宝钛股份控股的股份制企业,在行业内首先实现海绵钛 氯化+精制+还原+电解的循环经济生产模式,拥有国内*********的海 绵钛生产技术,也是国内******实现全流程的钛锆铪生产企业。除母公 司外,宝钛华神与西部超导、湖南金天、西部钛业等企业建立了长期 稳定的战略合作关系。在国际市场,与波音空客、罗罗公司、瑞典山 特维克、日本神户制钢等国际知名企业建立了相关业务往来。

朝阳金达是我国重要的航空航天高品质海绵钛专业生产基地。公司自 主研发出航空熔铸专用海绵钛、TC11 专用海绵钛等多个系列 的高新技术产品 60 余项,其中 MHT-90 海绵钛经西部超导等钛材企 业认定,产品指标达到了国际******水平,可替代进口用于航空航天等 高端领域,打破了国际市场的长期封锁,实现了国内高端海绵钛的自 主供应。目前,公司海绵钛 50%用于航空航天领域。 双瑞万基钛业成立于 2005 年,是由中船 725 所和万基控股集团共同 投资组建的万吨级全流程海绵钛生产企业。公司先后得到波音民用飞 机供应链管理运营部门、日本******材料株式会社、宝钛集团、西部超 导等国内外客户的认可。2020 年,双瑞万基钛业海绵钛产量 16000 吨, 约占全国产量的 13%。

贵州遵钛是******海绵钛相关行业标准制定主起草单位,技术装备、产 品质量都处于国内领先地位,拥有******级企业技术中心。公司生 产的航天牌海绵钛长期作为国内军工和航天航空主要基础材料。 贵州遵钛目前具备海绵钛 25000 吨/年、钛锭 2000 吨/年、钛管坯 800 吨/年的产能。 高端钛合金生产原料以 0 级海绵钛为主。我国钛工业经过几十年的发 展,已从 20 世纪的以传统化工(氯碱、纯碱和制盐等)为主要需求 的领域,正逐渐转向以航空航天、船舶、海洋工程和高端化工装备为 主要需求的领域,钛原料的需求也从原来的以工业级海绵钛(2 级) 为主转向以航空级海绵钛(0 级)为主要需求,对钛原料的批次稳定 性和质量要求更高。例如,西部超导采购的海绵钛主要为 0 级和 1 级 海绵钛,以 0 级为主,颗粒度为 3mm-12.7mm 的小颗粒,并对相关参 数有特殊的内控技术标准。

根据百川盈孚的数据,2022 年以来,国内 0 级海绵钛价格稳定维持在 8.60 万元/吨。2021 年,海绵钛价格有一定上涨,0 级海绵钛年末 8.60 万元/吨的价格较年初 6.50 万元/吨的价格上涨 32%。(报告来源:未来智库)

公司由一群才华横溢经验丰富的熟练操作车、铣、磨、电火花、线切割、数控设备操作人员和经验丰富的模具设计、装配高级工程师组成的员工队伍,全面实现计算机辅助设计(PRE/UG./SLIDWORK)及计算机制造加工系统(CAD/CAE/CAM),运用******的制造工艺和完善的质量控制流程,北京铝合金零件加工,北京军工零件加工产品质量严格按照ISO9000质量体系标准执行。

3 钛材和铸锻件生产

3.1 钛合金熔炼及钛材生产

3.1.1 钛合金熔炼中海绵钛为主要原材料

钛合金中,钛为主要组成元素,一般钛的质量分数在 90%左右。因此, 在钛合金熔炼中,海绵钛为主要原材料。此外,中间合金由于单价较 高,在原材料成本中也占一定的比例。例如,西部超导 2016 年至 2018 年,海绵钛年采购平均单价分别为 4.34 万元/吨、5.63 万元/吨及 5.55 万元/吨,中间合金铝钒合金 ALV55 年采购平均单价分别为 16.24 万 元/吨、19.78 万元/吨及 35.65 万元/吨,铝钒合金 ALV85 年采购平均 单价分别为 22.91 万元/吨、23.61 万元/吨及 37.73 万元/吨。

以 TC4 合金成分构成为例,合金元素 Al 和 V 的质量分数分别在 5.5%~6.8%和 3.5%~4.5%范围,即中间合金质量分数在 9.0%~11.3%。假设熔炼中,海绵钛质量占比 90%、中间合金质量占比 10%,参考西 部超导 2018 年的采购均价假设海绵钛价格 5.55 万元/吨,中间合金 37 万元/吨,则原材料成本构成中海绵钛占比约为 57%。西部超导披露的 钛合金产品原材料成本构成中,海绵钛占比在 60%左右。

3.1.2 钛材生产企业:上市公司主要有宝钛股份、西部超导和西部材 料三家

钛材类型多样,包括棒材、丝材、板材、带材、管材等。快锻机、精 锻机是钛材生产中的核心设备,利用大吨位的快锻机和精锻机实现大 变形量,可以保证锻透性和组织均匀性。例如,宝钛股份配备由德国 引进的 1 万吨和 2500 吨快锻机、奥地利 SXP-13 精锻机。

钛合金板材、带材生产还需要热轧、冷轧轧机以及自动平面磨床、砂 光机、水切割机、带材酸洗线等辅助设备。例如,宝钛股份拥有德国 引进的 3.3 米宽板轧机、日本引进的 1200mm 型四辊可逆式热/冷轧机、 森德威 MB22-TI 型二十辊冷轧机等板带材生产设备。

无缝管材生产还需要穿孔机、挤压机和轧管机等设备。例如,宝钛股 份无缝管生产系统主体装备包括从德国进口的 3150 吨高速挤压机、1000 吨穿孔机、LDH75 型高速轧管机、日本进口及国产大型真空退 火炉,LG、LD 系列轧管机以及辅助装备等。

国内航空钛合金的市场需求主要来自军用航空领域。军用航空材料的 开发都是通过参与军工配套项目的形式进行的,通过军工配套项目的 招标进入项目正式研制阶段后依次通过工艺评审、材料评审、地面功 能试验、地面静力试验、装机考核、装机评审后方能成为相关型号用 材料的合格供应商。目前,国内航空钛合金生产企业主要是西部超导、 宝钛股份、西部材料、金天钛业、航材院、宝武特冶和天成航材等。

西部超导主要从事高端钛合金材料、高性能高温合金材料、超导材料 的研发、生产和销售,是我国航空用钛合金棒丝材的主要研发生产基 地。公司具有高性能钛合金铸锭 1 万吨/年、丝棒材 8000 吨/年的产能, 钛材产品主要用于航空锻件等领域。

宝钛股份是我国钛及钛合金科研生产基地,建立了海绵钛、熔铸、 锻造、板材、带材、无缝管、焊管、棒丝材、铸造、原料处理十大 生产系统,拥有 2400kW 电子束冷床炉、15t/10t 真空自耗电弧炉、万 吨自由锻压机、2500t 快锻机、高速棒丝生产线、钛带生产线、3.3 米 宽厚板生产线等设备,钛铸锭产能达 3 万吨/年、钛材设计产能达 2 万吨/年。公司拥有完整钛合金产业体系,子公司宝钛华神供应部分海 绵钛材料。

西部材料是陕西省******由科研院所改制成立的高科技上市公司,下辖 8 个控股子公司和 1 个研发中心,主要从事稀有金属材料的研发、生 产和销售,拥有钛及钛合金加工材、层状金属复合材料、稀贵金属材 料、金属纤维及制品、稀有金属装备、钨钼材料及制品、钛材高端日 用消费品等业务板块,产品主要应用于军工、核电、环保、海洋工程、 石化、电力等领域。西部材料具有 8000 吨/年以上优质钛及钛合金铸 锭的生产能力及 1 万吨/年钛及钛合金板带材生产能力。

金天钛业为国内高端钛合金材料三家主要供应商之一。金天钛业建设 年产能 1 万吨钛及钛合金加工材生产基地,主要产品包括钛及钛合金 铸锭、板坯、板材、棒材、锻件(饼/盘件、环件、厚壁锻管)等,应 用于航空、航天、医疗、石化,海洋等多个领域。金天钛业为 AG600 水陆两用飞机的起落架提供钛合金材料。

航材院是主要从事航空******材料应用基础研究、材料研制与应用技术 研究和工程化技术研究的综合性科研机构,现有 17 个材料技术领域 60 多个专业,拥有完整的材料、制造、检测技术体系和丰富的技术积 累。航材院可生产 TC4、TA15、TC21、TC4-DT、TB5、TB8、Ti40、 Ti60、Ti3Al、TiAl 等二十多种牌号的钛合金铸锭和棒材,铸锭***大直 径 1.1m,钛合金大规格棒材***大直径达到 450mm。此外,航材院还 可生产钛合金锻件,可制造的锻件***大重量为 600kg。

宝武特冶是我国重要的高品质特殊钢及特种合金研发生产基地之一, 形成了高温合金、耐蚀合金、钛及钛合金、精密合金、特殊不锈钢、 特种结构钢、工模具钢等产品。宝武特冶钛合金产品主要市场是航空 发动机用高端钛材,基本覆盖国内发动机型号,并在飞机机体结构件、 民用航空、航天、舰船、兵器、化工等领域也得到拓展应用。

天成航材产品定位于高端钛材应用,主营产品包含钛合金棒材、线材、 锻件等,自主研发、设计的国内首条航空级钛合金全流程动态多向控 温控轧生产线,可为航空、医疗等高端领域用户提供超细晶钛棒及高 品质钛盘卷;大规格棒材生产线采取以轧代锻、锻轧结合的方式, 可为航空终端提供发动机盘、轴件及飞机结构件用原材料。2019 年, 天成航材在国内航空航天业务份额居行业第 5 位。

营收规模方面,三家钛材上市公司中,宝钛股份营收规模***大。2021 年,宝钛股份钛材实际产能 3.09 万吨,钛产品实现营业收入 47.43 亿 元、销售量 2.66 万吨,其中钛材销售量 2.09 万吨。 盈利能力方面,西部超导钛合金业务毛利率领先。宝钛股份钛产品业 务除钛合金外还有海绵钛等产品,西部材料钛制品包括钛材、钛钢复 合板以及钛合金容器等产品。西部超导钛合金业务主要是生产高端钛 合金材料,包括棒材、丝材、锻坯等,主要用于航空、舰船、兵器等。 西部超导钛合金业务毛利率领先,2021 年毛利率为 45.31%。

从成本率方面看,钛材生产企业的材料成本为主要成本。宝钛股份钛 产品材料成本率在 65%左右,西部材料的稀有金属压延加工业务材料 成本率在 50%左右,西部超导钛合金产品材料成本率在 35%左右。西 部超导有相对低的材料成本率因而其毛利率较高,2021 年西部超导钛 合金产品毛利率达 45.31%。此外,西部超导的钛合金产品和西部材料的稀有金属压延加工业务具有较高的制造费用成本率,2021 年其制造 费用成本率分别为 14.10%和 19.05%。

3.2 钛合金锻件:主要包括模锻、自由锻和辗环三类工艺

根据锻件的尺寸和形状、采用的工装模具结构和锻造设备的不同,锻 造主要分为自由锻、模锻、辗环。 自由锻:指用简单的通用性工具,或在锻造设备的上、下砧之间直接 对坯料施加外力,使坯料产生变形而获得所需的几何形状及内部质量 的锻件的加工方法。

自由锻以生产批量不大的锻件为主,采用锻锤、 液压机等锻造设备对坯料进行成形加工,以获得合格锻件。

模锻:指金属坯料在具有一定形状的锻模膛内受压变形而获得锻件, 模锻一般用于生产重量不大、批量较大的零件。模锻液压技术主要用 于对尺寸大且内部微结构要求高的航空金属部件制造,实现常规锻 造、切削、镗铣等加工方法难以实现的工艺要求。

辗环:又称为环形轧制,借助辗环机使环件产生连续局部塑性变形, 进而实现壁厚减小、直径扩大、截面轮廓成形的塑性加工工艺。与传 统自由锻、模锻等工艺相比,辗环可大幅度降低设备吨位和投资,具 有振动冲击小、节能节材、生产效率高、生产成本低等显著优点,属 于无缝环件的******加工技术。

国内从事钛合金锻件生产的企业主要包括中航重机下属陕西宏远、贵 州安大和景航锻铸、三角防务、万航模锻、派克新材、航宇科技等。 其中,三角防务、陕西宏远和万航模锻等企业可生产钛合金模锻件; 贵州安大、派克新材和航宇科技等企业可生产钛合金环锻件。

三角防务、派克新材和航宇科技三家锻造企业中,三角防务和航宇科 技钛合金采购量较多。航宇科技 2018 年和 2019 年钛合金采购量均超 过 500 吨,三角防务 2017 年和 2018 年钛合金采购量分别为 492 吨和 392 吨。 采购平均单价上看,三角防务钛合金采购单价较高而航宇科技钛合金 采购单价较低。以 2018 年为例,三角防务、派克新材和航宇科技钛 合金采购平均单价分别为 36.92 万元/吨、30.77 万元/吨和 14.76 万元/ 吨。

国内航空锻造企业中,营收规模方面,拥有贵州安大、陕西宏远两家 全资锻造业务子公司和景航锻铸一家非全资子公司的中航重机规模 ***大。贵州安大产品以航空环锻件为主,同时从事一定规模的模锻件 业务;陕西宏远以航空模锻件为主,同时从事一定规模的航空环锻件 业务。贵州安大和陕西宏远是国内***早从事航空锻件业务的企业,拥 有一定的技术先发优势。

盈利能力方面,三角防务的模锻产品和派克新材的航空航天锻件产品 毛利率领先。2021 年,中航重机的航空锻造产品和航宇科技的航空航 天锻件产品毛利率在 30%左右。三角防务的模锻产品和派克新材的航 空航天锻件产品毛利率领先,2021 年毛利率分别为 47.27%和 46.21%。

从成本率方面看,航空锻造产品中材料的成本率在 50%左右。近几年, 航宇科技的航空锻造产品材料成本率较高,在 55%以上。随着航宇科 技航空锻造营收规模提升,制造费用成本率逐渐降低,其毛利率近几 年逐年提升。三角防务模锻产品和派克新材航空航天锻造产品有相对 低的材料成本率,因而毛利率较高。

3.2.1 钛合金模锻件:三角防务、陕西宏远和万航模锻等是国内主要 生产企业

大吨位模锻液压机是模锻工艺的核心设备。例如,客机 A380 使用的 钛合金起落架必须由俄罗斯 750MN 模锻液压机加工,西欧尚不具备 此加工能力。我国大吨位模锻液压机的装备始于 1967 年,由中国第 一重型机器厂建造的 300MN 级模锻液压机,装备于重庆西南铝加工 厂,该设备于 1973 年投产,使用至今。近年来,我国陆续装备大吨 位模锻液压机,包括万航模锻的 800MN 模锻液压机和三角防务的 400MN 模锻液压机。

三角防务主要从事军、民用大型精密锻件的研发和制造,产品包括大 型军用飞机、民用客机各类框、梁、起落架等整体结构件和航空发动 机整体盘件以及其它航空、航天、舰船、兵器、核工业等行业大、中 型精密模锻件。三角防务拥有一台世界排名前列、同时具备模锻、等 温锻、热模锻于一体的 400MN 大吨位模锻液压机和一套模锻件生产 线,可以满足目前在研、在役的******飞机、航空发动机 90%以上的大 型模锻件生产。

陕西宏远创建于 1965 年,是中国航空工业集团公司大型锻造专业化 企业,拥有国内外******水平的锻压设备群,可生产钛合金、高温合金、 不锈钢、结构钢、铝合金、镁合金、铜合金、以及新兴的金属间化合 物等不同材质的锻件。公司不仅为国内市场提供优质的锻铸件,还与 波音、空客、UTC、赛峰起落架、GE、罗罗等公司建立了长期稳定的 贸易合作关系。

万航模锻是中国第二重型机械集团有限公司与中国航空工业集团公 司共同持股的有限责任公司,以研制生产航空锻件为主导产品,包括 钛合金、******钢和结构钢、高温合金和铝合金,覆盖航空、航天、能 源、舰船动力等重要行业。在产品锻造设计、技术工艺、热处理、酸 洗、理化检验及模具加工制造等方面,具有国内领先的优势。万航模 锻拥有 800MN 模锻液压机,可制造的大型模具单重 100t,大型轴类 模锻件长度达 6.5m,圆形模锻件直径达 2.5m,在国防建设中发挥着 不可替代的作用。利用万航模锻世界******的 800MN 模锻液压机,2021 年 8 月,某型号试验件用超大规格 TC18 钛合金主起车架横梁模锻件 在万航模锻试制成功,该锻件为国内***大的 TC18 模锻件。

2022 年 1 月新闻,公司成功研制长江 2000 发动机用风扇盘。 长江 2000 发动机是 CR929 宽体客机的配套国产动力系统,是我国目 前在研的推力***大的航空发动机。此次研制的长江 2000 发动机用风 扇盘锻件,单件重量达900多公斤,标志着万航模锻成功突破长江2000 发动机用风扇盘锻件制备技术,将为该类产品的锻造和热处理积累技 术经验。

景航锻铸主要从事航空飞行结构部件、发动机零部件、民用机械零部 件的锻造、铸造及其深加工业务,可生产单件重量 20g-1000kg 的各类 锻铸件产品。景航锻铸掌握自由锻、辊锻、模锻以及等温精锻等多种 锻造工艺,可进行高温合金、钛合金等各种难变形材料的锻件生产, 产品种类达 1 万多种。2021 年,景航锻铸公司营收 11.21 亿元,净利 润 8735.53 万元。

3.2.2 钛合金环锻件:贵州安大、派克新材和航宇科技等是国内主要 生产企业

环锻件生产的主要设备为碾环机。航空环锻件的制造不仅仅要满足零 件的外形尺寸要求,而且对锻件的组织性能要求很高。钛合金材料变 形难度大、组织形态复杂多样,对产品制造技术和生产工艺水平的要 求更高,既要保证产品的成型尺寸,同时要获得良好的晶粒组织、更 优的机械性能、合理均匀的应力分布。

中航重机下属贵州安大、派克新材、航宇科技等企业是国内主要环锻 件生产企业。 贵州安大始建于 1966 年,是专门从事航空发动机、飞机和燃气轮机 锻件生产的专业化企业,具备辗环、轧盘、自由锻、热模锻、等温锻、 闪光焊、模具加工、机械加工等系列生产线,可生产高温合金、钛合 金、铝合金、镁合金、不锈钢、合金结构钢等材料。

航宇科技主要从事难变形金属材料环形锻件研发、生产和销售,公司 各类环锻件产品主要应用于航空、航天、燃机等领域。国内业务方面, 航宇科技全面参与国内所有现役、在研、预研航空、航天环锻件的研 制与生产任务,是长江 1000、长江 2000 环锻件主研制单位。国际业 务方面,航宇科技拥有美国 GE、P&W、英国 RR、法国 SAFRAN、 德国 MTU、美国 Honeywell 等航空发动机公司合格供方资质。

派克新材金属锻件产品涵盖由普通碳钢、合金钢、不锈钢以及高温合 金、铝合金、钛合金、镁合金等特种合金材料辗制的环形锻件、自由 锻件、精密模锻件等各类金属锻件,应用于航空、航天、船舶、电力 石化以及其他各类机械等多个领域。(报告来源:未来智库)

3.3 钛合金铸件:航材院和安吉精铸是国内航空钛合金铸件主要供应 商

钛合金精密铸造是钛合金零件近净成型的******方法,可保证零件的结 构完整性、简化机加工量、减少或省去零件组焊、提高装配效率、稳 定质量,同时降低用钛成本。 钛在高温下具有极高的化学活性,液态金属成形过程中质量控制难度 极大。目前世界上只有少数几个******掌握钛合金精密铸造技术。异型 薄壁钛合金精密铸造技术代表了钛合金精密铸造技术的高难度、高水 平。20 世纪 80 年代中期,美国 PCC、Howmet 等公司开始研究大型 薄壁钛合金整体结构件的精铸技术,并相继建立和扩大了大型薄壁钛 合金整体结构件精铸的生产条件和规模,成功研制了 F-100、CFM-56、 CF6-80、F-119 等发动机的中介机匣、风扇机匣、高压压气机机匣等 大型薄壁整体精铸钛合金件。

国内钛合金精密铸造方面,北京航空材料研究院铸钛事业部(原百慕 高科)、安吉精铸、宝钛股份、中船 725 所、中科院金属所和沈阳铸 造所等的钛合金铸造水平较高,已有较完整的科研生产线。 北京航空材料研究院有限公司铸钛事业部(原百慕高科)是中国钛合 金精密铸造的技术发源地、行业领导者,是亚洲***大、国际知名的钛 合金精密铸造产业基地。钛铸件产品包括航空类钛铸件、航天类钛铸 件以及泵阀类钛铸件等,航空类钛铸件产品用于军用、民用飞机发动 机、机身等。目前,铸钛事业部已成为国内航空航天钛合金铸造产品 的主要供应商。

国际业务方面,航材院铸钛事业部(原百慕高科)是国内******承担国 际宇航钛合金铸件批产供应商。铸钛事业部(原百慕高科)是法国 SNECMA 公司的正式供应商,从跟法国 SNECMA 公司的合作开始进 入国外宇航领域,百慕高科已成为 CFM 56-7 发动机支板的主要供应 商,并且进入新一代 LEAP 发动机开发项目,成为 LEAP-1A、1B、 1C 的 40 余个钛合金铸件的供应商,其中在 LEAP-1C 机匣及套件上 是******供货商。

安吉精铸前身为国营 3017 厂,是中航工业集团下属******的专业化铸 造企业,主要为不同类型的飞机、航空发动机、机载设备提供各类钛 合金、铝合金、高温合金、镁合金、耐热钢、不锈钢、结构钢、铜合 金和合金铸铁等优质铸件产品,拥有精铸铝、精铸钛、精铸钢、高温 合金、半精铸镁、铸铝等铸造生产线。公司拥有熔模精密铸造、离心 铸造、陶瓷型铸造、冷凝树脂砂铸造、金属铸造等各类工艺方法,大 型复杂钛合金整体精密铸造技术达到国内领先水平。 安吉精铸公司生产的钛合金铸件主要有垂尾、二支点壳体、转弯段、 内环前段、后盖、后通风器主体、中央齿轮机匣和发动机系列中介机 匣等,具有密度低、比强度高、耐腐蚀性好、耐热性高的特性,用于 航空航天飞行器,可以降低重量、提高发动机的工作温度、改善其耐 腐蚀性能。

中船 725 所成立于 1961 年,是专业从事舰船材料与工艺及应用性研 究的军工科研事业单位,是海军各型号的材料技术责任单位,构建了 海军武器装备的基本材料体系,有效保证了装备工程对材料技术的需 求。中船 725 所钛产品包括钛合金构件、铸件和海绵钛等,业务分别 由双瑞万基和双瑞精铸承担。 双瑞精铸前身是中船 725 所七室,在钛及钛合金技术和产品研究领域 已有近 60 年,拥有熔炼、精密铸造、热轧、冷轧、焊管、换热器等 多条******的生产线,配备******水平的 EB 炉、1000kg 级真空铸造炉、 热轧及冷轧机组、焊管机组以及板式换热器专用生产设备,已成为国 内主要钛合金产品研发、生产企业,产品广泛应用于船舶、海洋工程、 体育休闲、石油化工、航空航天、医疗器械、电力等领域。

沈阳铸造研究所成立于 1957 年,2017 年更名为沈阳铸造研究所有限 公司,是******级铸造技术专业研究机构。截至 2020 年底,公司在岗 职工 487 人,其中,专业技术人员包括正高级工程师 56 人和高级工 程师 83 人在内共 256 人;技能人员包括高级技师 14 人和技师 35 人 在内共 231 人。

沈阳铸造所设有钛合金铸件生产基地,其钛合金技术产业部是 1965 年由******投资兴建的我国******个钛合金铸造材料、工艺、设备研究和 生产基地,石墨型铸造和精密铸造工艺技术在国内处于领先水平。目 前生产车间面积 8000 平方米,设置有熔铸车间、精铸制壳车间、机 械加工车间、后处理车间,装备有 1500kg、600kg、300kg、200kg、 100kg 真空自耗凝壳炉各 1 台,并配备有大型真空热处理炉、5-100 吨液压蜡模压注机、远红外脱蜡炉等设备共百余台,具备年产 400 吨 优质钛合金铸件的生产能力。

沈阳铸造所钛合金铸件的主要工艺方法有熔模精密铸造工艺、机加石 墨型工艺、改善石墨型工艺、捣实型工艺、金属型工艺、复合铸型工 艺。公司承担了大量航天科研生产任务,为火箭、卫星、宇宙飞船、 舰船等领域提供了大量高、精、尖钛合金铸件。民用方面,公司生产 的 TIH、TCZ 系列钛合金离心泵、J41W-16Ti 系列钛合金截止阀、 Q41-16Ti 系列钛合金球阀、4-72 和 9-19 系列钛风机等产品已遍布全 国各地,并出口加拿大、美国、瑞典、德国、匈牙利、韩国、新加坡、 印尼、马来西亚等******。

宝钛股份拥有铸造生产系统,拥有 25kg、150kg、500kg 真空凝壳炉、 大型石墨除气炉、CNC 加工中心、射蜡机等设备,铸件年生产能力 250 吨以上,建设的高尔夫球头生产线,年设计产能 20 万只。宝钛股 份铸造生产系统的浇注轮廓尺寸可达 Ф1800mm×1000mm、单次浇筑 重量 400kg,为能源化工行业分体浇筑生产过单重 710kg 的超大型双 涡壳离心泵,单体浇筑 291kg 的 ZTC4(铸态 TC4)空间相机主镜支 撑框。

3.4 钛合金产业链现状:航空航天用钛材供给集中度较高,部分高端 钛材或供应不足

(1)国内航空航天用钛材行业集中度较高

国内钛材行业集中度较高,根据中国有色金属工业协会钛锆铪分会的 统计数据,2020 年,国内前 10 家主要钛材生产企业的钛材销量占总 销量的 80%,前 5 家主要钛材生产企业的钛材销量占总销量的 60%,同比均略有提升。在航空航天领域,随着近几年对钛材的需求快速增 长,航空航天领域钛材行业集中度有所降低。在航空航天领域,2020 年,国内前 5 家企业钛材销量占总销量的 72%,前 3 家企业钛材销量 占总销量的 60%。

(2)国内钛材供应中部分高端钛材或供应不足

根据中国有色金属工业协会钛锆铪分会的统计,国内主要钛锭、钛材 供应商均有三十余家。2020 年,国内 33 家主要钛锭生产企业共生产 钛锭 11.99 万吨,同比增长 35.2%,国内 32 家主要钛材生产企业共生 产钛材 9.70 万吨,同比增长 28.9%,占全球钛材产量的 50%以上。 根据国内钛材进出口数据,2020 年钛材出口量远大于进口量,且进出 口量均同比下降。2020 年,钛材进口量为 6139 吨,同比减少 24.4%, 出口量达 15246 吨,同比减少 27.1%。

分项来看,2020 年钛材进口量仅航空航天等高端领域用钛合金丝材保 持增长,反映出国产钛材在高端紧固件等领域还难以满足国内需求; 2020 年,钛合金薄板和厚板的进口量虽略有减少,但基本稳定,反映 出我国在高端领域的钛合金薄板和厚板对国外仍有一定的依赖。目 前,我国高端需求用航空紧固件用钛合金棒丝材、船舶用钛合金宽厚 板坯等产品在批次稳定性上与国外还有一定的差距,仍需进口,随着 国内钛材龙头企业装备和技术不断升级,有一定进口替代空间。

(3)相关企业有望持续受益于需求增长及材料国产替代

航空航天领域钛材发展空间广阔,相关企业有望持续受益。航空航天 领域装备列装、军机换装国产航发以及新型装备钛合金用量大幅提升 等促进国内航空航天用高端钛材需求增长。民航方面,支线飞机 ARJ21 已正式投入运营,大型客机 C919 首飞试验圆满成功;远程宽 体客机 CR929 处于中俄联合研制阶段,未来空间广阔。

随着国内钛材生产企业制造能力提升,材料国产替代将推动国内钛材 生产企业业绩增长。例如,西部超导成功掌握了紧固件用 Ti45Nb 合 金丝材批量化制备技术,解决了 Ti40 阻燃钛合金大规格铸锭锻造开坯 的难题;湘投金天集团自主研发出中国******卷大卷重宽幅钛带卷,填 补国内空白,改变了我国钛卷和钛焊管依赖进口的格局。

此外,随着中航重机、航宇科技、派克新材以及航材院铸钛事业部等 锻铸件企业和宝钛股份、天成航材等钛材生产企业在国际宇航市场的 不断拓展,国际宇航市场钛合金业务亦将促进相关企业业绩增长。

(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)

精选报告来源:【未来智库】。未来智库 - 官方网站


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