1、高温合金现代工业皇冠上的明珠材料证券研究报告 | 行业专题报告 原材料 | 钢铁 推荐（维持） 高温合金：现代工业皇冠上的明珠材料 2015 年 08 月 26 日 特钢专题报告之二 上证指数 2965 行业规模 占比% 股票家数（只） 55 2.0 总市值（亿元） 9628 2.3 流通市值（亿元） 7945 2.4 行业指数 % 1m 6m 12m 绝对表现 -18.1 28.5 89.5 相对表现 9.0 41.1 59.6 资料来源：贝格数据、招商证券 相关报告 1、 2015 年 7 月下旬钢铁行业产销数据点评供给继续下降，供求格局改善2015-08-17 2、 钢铁行业运行周报（2
2、015-08-17）传统旺季叠加限产，众多利好板块有望上行2015-08-17 3、 人民币贬值对钢铁行业影响预期铁矿石价格下行，钢材出口进一步增加2015-08-13 我们之前推出的特钢报告对整个特钢行业做出了全面的梳理，本篇报告则重点关注高温合金的发展现状和未来，以及下游航空航天核电和军工领域大发展对高温合金带来巨大的需求空间，我国相关的高温合金企业面临巨大的进口替代空间和行业发展空间，对相关标的维持推荐。 ? 我国钢铁产业已经进入成熟阶段，普通大类特钢整体产量也进入峰值区间。2015 上半年，中国特钢协会成员单位粗钢产量为 6222 万吨，同比减少2.91%。其中，普通钢同比减少 4.1
3、4%，优质钢同比减少 1.16%，特殊钢同比减少3.69%。特钢行业当前处于较为低效的运行状态，低端产品相对过剩，而高端产品相对不足。未来特钢行业的重点发展方向仍然是高端非标定制化产品。? 高温合金作为工业皇冠上的明珠材料，是特钢领域中最为高端的产品之一。高温合金材料最初主要应用于航空航天领域，由于其良好的耐高温，耐腐蚀等性能，逐渐被应用到电力，船舰，汽车，冶金，玻璃制造，原子能等工业领域，从而大大的拓展了应用领域。随着高温合金的发展，新型高温合金材料的出现，高温合金的市场需求处于逐步扩大和增长的趋势。从全球范围而言，高温合金年消费量达到 28 万吨，市场空间超过 100 亿美元。主要应用在航
4、空航天领域（55%） ，其次是能源电力领域（20%） ，再次是机械汽车领域（10%） 。而这一需求量随着未来全球高端工业发展将会继续提升。 ? 我国高温合金经过之前的快速发展，当前已经初具万吨左右的规模，未来随着我国国防军工航空航天等领域高端需求快速增长，高温合金面临着巨大的需求增长空间和进口替代空间。近今年来，我国大力推进的大飞机国产化和核电国产化等行业规划将会给高温合金带来巨大的需求空间。谨慎保守估计，未来 20 年我国每年高温合金的年平均需求量将会达到 3.5 万吨，需求总量将超过 70 万吨，其中航空发动机领域 25 万吨左右，燃气轮机领域 12 万吨左右，汽车领域 21 万吨左右，核
5、电领域 6 万吨左右，市场空间有望继续提升。 ? 高温合金的主要标的包括钢研高纳、抚顺特钢和宝钢特钢，我们预计未来上述公司将会受益于我国进口替代和工业新增需求，成为先进材料制造领头羊。 张士宝 0755-83734778 zhangsbcmschina4 S1090511040020 孙恒业 0755-25310971 sunhengyecmschina S1090512080004 重点公司主要财务指标 股价 14EPS 15EPS 16EPS 15PE 16PE PB 评级 包钢股份 4.04 0.03 0.06 0.09 54 36 5 强烈推荐-A 钢研高纳 26.24 0.41 0.
6、36 0.45 51 40 9 强烈推荐-A 国瓷材料 30.05 0.62 0.5 0.86 31 18 6 强烈推荐-A 久立特材 48.59 0.7 0.62 0.9 62 43 7 强烈推荐-A 三钢闽光 9.62 0.1 0.06 0.1 160 96 2 强烈推荐-A 银邦股份 19.23 0.41 0.15 0.35 116 50 3 强烈推荐-A 玉龙股份 9.36 0.46 0.5 0.3 17 28 2 强烈推荐-A 宝钢股份 6.87 0.35 0.35 0.4 15 13 0.7 强烈推荐-A 资料来源：公司数据、招商证券 -50 0 50 100 150 200 25
7、0 Aug-14 Dec-14 Apr-15 Jul-15 (%) 钢铁 沪深 300 行业研究 正文目录 一、高端特钢：未来我国钢铁行业产品结构转型的重点 5 1 . 特钢品种和分类：分类系统，品种繁多 5 2. 我国特钢行业处于快速发展时期，转型高端是未来的必经之路 . 7 （1）我国特钢行业当前主要技术 .7 （2）我国特钢行业当前运行态势：低端产品过剩，高端产品供不应求 . 8 （3）高端特钢产品是钢铁行业未来产品转型的重要方向 11 二、高温合金：工业皇冠上的明珠材料 12 1 . 高温合金分类及产业链介绍 . 12 （1）高温合金分类 .12 （2）高温合金产业链 .16 2 高温
8、合金的应用领域：“发动机基石” ，军民用全能 16 （1）应用概览 . 16 （2）工业皇冠上的明珠-航空发动机专用材料 . 17 （2）燃气轮机 . 20 （3）汽车领域 . 21 （4）核电领域 . 22 三、航天军工大发展带来广阔应用前景 24 1. 高端高温材料国产化是航空发动机国产的先决条件 . 24 2. 单晶叶片：核心技术在手，进口替代可期 . 26 3. 借鉴发达国家高温合金发展历史，我国高温合金潜力巨大 28 4. 产业现状：体系全，壁垒高 .29 四、发展空间展望：前途光明，爆发可期 31 1. 市场空间估算 .31 （1）民用航空发动机领域需求超过 10 万吨 31 （2
9、）军用航空发动机领域需求超过 11 万吨 32 （3）燃气轮机领域需求在 12 万吨左右 . 32 （4）汽车领域需求在 21 万吨左右 .33 （5）核电、航天和其他领域需求在 10 万吨左右 . 33 2. 相关标的. 34 行业研究 敬请阅读末页的重要说明 Page 3 图表目录 图 1：特钢分类 .6 图 2：我国月度钢材出口单价和进口单价（美元/吨） 9 图 3：我国特钢产量（亿吨）和同比增幅 . 9 图 4：我国月度钢材出口单价和进口单价（美元/吨） 10 图 5：高温合金的分类 . 13 图 6：变形高温合金工艺流程 .14 图 7：铸造高温合金工艺流程 .15 图 8：粉末冶金
10、高温合金工艺流程 . 15 图 9：钢研高纳高温合金产品链 . 16 图 10：高温合金市场规模占比及细分行业消费统计 17 图 11：空气发动机简图 . 17 图 12：航空发动机模型 . 18 图 13：航空发动机关键部件材料 . 18 图 14：航空发动机中各种高温合金的具体应用 19 图 15：航空发动机成本构成比例 . 19 图 16：中国民航市场飞机需求预测 . 20 图 17：燃气轮机结构图 . 21 图 18：燃气轮机实物图解 .21 图 19：涡轮增压发动机截面图 .22 图 20：增压器转子 .22 图 21：核岛中核电蒸发器示意图 . 23 图 22：我国核电分布示意图
11、.24 图 23：世界军用航空发动机推重比发展趋势 . 26 图 24：不同晶体结构叶片的对比 . 26 图 25：国产单晶叶片 . 27 图 26：过去 60 年高温合金性能发展状况 28 图 27：钢铁行业历史 PE Band .36 图 28：钢铁行业历史 PB Band .36 行业研究 敬请阅读末页的重要说明 Page 4 表 1：各种冶炼流程的比较分析 . 7 表 2 2014 年我国各地区特钢棒/线材产量占比 . 10 表 3 2014 年中国特钢产线数量及分产线产能 10 表 4：钢铁工业“十二五”发展规划特钢相关重点发展方向 11 表 5：新材料产业“十二五”发展规划重点领域
12、 11 表 6：航空发动机领域的重大政策 . 25 表 7：国产发动机的主要性能参数对比 .25 表 8：我国高温合金发展的主要阶段 . 29 表 9：高温合金行业的细分领域和主要参与者 30 表 10：高温合金行业的几大壁垒 . 30 表 11：民用航空发动机高温合金市场空间估算 32 表 12：军用航空发动机高温合金市场空间估算 32 表 13：燃气轮机高温合金市场空间估算 . 33 表 14：高温合金年化市场空间估算 . 34 表 15：相关标的介绍 . 34 表 16：抚顺特钢高温耐蚀合金 .35 表 17：抚顺特钢中长期经营规划 . 35 行业研究 敬请阅读末页的重要说明 Page
13、5 一、高端特钢：未来我国钢铁行业产品结构转型的重点 我国是世界第一的产钢大国，也是世界最大的钢材消费国，随着钢铁工业的发展和工业需求的多元化，特钢的需求量正在逐步增加。发达工业化国家的经验表明，在钢铁行业步入成熟期之后，特钢子行业将迎来一个高速发展的时期，特钢将成为钢铁行业中新的朝阳行业。 1 . 特钢品种和分类：分类系统，品种繁多 特钢，泛指具有特殊的性能和特殊用途的钢种。与普通钢相比，特钢由于成分、结构和制造工艺相对特殊，在强度、韧性、耐腐蚀、耐磨和耐热等物理化学性能方面具有较好的表现，其应用也更为广泛，下游需求遍及航空航天、军工、石化、机械制造、汽车、医疗卫生等行业。特钢没有严格的定义
14、解释，我国对特钢范畴的模糊界定类似于日本和欧洲，一般是泛指有在生产过程中需要特别质量（化学成分、杂质、金相组织、表面质量）控制、采用特殊生产装备技术或工艺流程的、具有特定性能（各种物理化学机械性能）的应用于重要领域关键部件的钢材。 按成分来分，特殊钢分为纯铁、碳素钢和合金钢三大类，合金钢还有低合金钢和高合金钢（合金成分超过 10%）之分。由于高温合金和精密合金一般都在特殊钢厂生产，所以一般也归类于合金钢范畴中。合金钢产量占比特钢产量的 70%。 按用途来分，特殊钢分为工具钢、结构钢和特殊用途钢三大类，其中特殊用途刚又分为弹簧钢、轴承钢、不锈钢、易切削钢、高强钢、耐热钢和耐磨钢等。按金相组织来分
15、，特殊钢主要包括渗碳体，铁素体、奥氏体、珠光体、贝氏体、莱氏体和马氏体等。 另外还可以按照外观及轧制方式和技术含量水平来对特钢进行分类。按照外观及轧制方式，可以分为线材、棒材、型材、管材、板材、带材和钢丝；按照技术含量水平，可分为高中低三个档次：分别是以不锈钢、工具钢、模具钢、高速钢、高温合金和精密合金为代表的高端特钢，以合金钢（除上述高端品种之外）为代表的终端特钢，以及以优质碳素钢为代表的低端特钢；还有按照冶炼方式来分类,可分为转炉钢、电炉钢和特种熔炼钢。 一般通行的做法是从成分、用途和金相组织三种混合的视角对特钢进行分类。这样做的优势在于：类似于空间直角坐标系中的三条相互垂直的坐标轴可以精
16、确定位空间点，以多种不同视角的混合分类方式可以更精确地对特钢种类进行描述。 行业研究 敬请阅读末页的重要说明 Page 6 图 1：特钢分类 资料来源：中钢协、招商证券 特殊钢品种繁多，目前世界上有约 2000 个牌号，50,000 种品种规格的特殊钢，以满足国民工业生产中多元化需求。随着科技进步和工艺的革新，特钢生产不断采用新设备和新工艺，特钢的洁净度、均匀度、组织细化度和尺寸精度等方面都有较为明显的进步。 特钢品种繁多，不同品种的需求量也不尽相同。一般而言，工业应用中占主导的几个品类是碳素结构钢、合金结构钢、合金工具钢、高速钢、弹簧钢、轴承钢、不锈钢和耐热钢。下面分别对其做简要介绍。 行业
17、研究 敬请阅读末页的重要说明 Page 7 除抗腐蚀能力强这一共性之外，不同种类的不锈钢还因微观结构和成分不同，具有多种其他特性，如高强度、耐磨、韧性好、高硬度、耐高温、抛光性好等等，广泛应用于能源化工、电气电力 、医疗设备、建筑建材、机械设备、航空动力、交通运输、食品加工、生活用具等各个领域，可以说是目前为止性价比最高的一类金属材料。2. 我国特钢行业处于快速发展时期，转型高端是未来的必经之路 （1）我国特钢行业当前主要技术 对于材料行业而言， 最重要的就是解决精炼问题。目前特钢的炼制工艺流程主要有三种方式： 转炉流程：高炉冶炼铁水预处理转炉冶炼二次精炼连铸轧制 电路流程：电炉冶炼二次精炼连
18、铸轧制 特种流程：特种熔炼铸模定子锻造或轧制 总体来讲，三种特钢冶炼方式各有优缺点，简要概括如下： 表 1：各种冶炼流程的比较分析 优点 缺点 电炉流程 1、有效二次利用废钢合金元素 1、冶炼周期长，效率较低 2、冶炼温度持续 2,000以上，温度精确可控 2、能耗高、原料成本较高 3、有效冶炼高熔点合金，灵活，柔性大 3、杂质多，且碳、氧含量增加 转炉流程 1、纯铁水冶炼，特钢纯度高 1、杂质难以去除 2、生产效率高、成本降低 2、炉温较低，不适用于冶炼高熔点合金 3、冶炼工艺进步，冶炼能力增强 3、单炉规模大，冶炼柔性差 特种冶炼 1、精度高，纯度好 1、效率低，成本高 2、能够冶炼高性能
19、、满足特定要求的高端品种 2、工艺复杂，技术难度大 资料来源：招商证券 早期的特钢冶炼都是采用电弧炉工艺。特钢产品有含合金量高，多品种，小批量的特点，柔性大的电炉能够很好地满足特钢冶炼的小批量/多品种特点。随着冶炼技术的进步，转炉流程逐渐适应特钢冶炼要求，转炉流程和电炉流程炼制特钢在质量和经济效益方面差异日趋缩小。 近年来由于航空航天、新能源新材料以及信息技术等前沿学科的发展，下游工业对所需金属的质量、性能、可靠性方面的要求越来越严苛，用电炉和转炉炼制出的特殊钢难以满足上述特定要求，一些特种冶炼技术应运而生。 特种熔炼包括真空感应熔炼、真空自耗熔炼、真空电弧重熔、电渣重熔、电子束重熔、等离子重
20、熔等不同的熔炼和重熔方式。 电渣重熔、电弧重熔、电子束重熔和等离子重熔是采用不同加热方式进行二次精炼的过程。由于电渣重熔设备简单、投资较少，门槛较低，所以目前电渣重熔精炼应用最为普遍，电渣重熔材料产量超过其他方式重熔材料总和。 上述特种冶炼方式在冶炼难容金属、活泼金属、高温合金和特殊钢件等技术难度大、工艺要求严格的流程中占据重要地位，冶炼产品的质量也有显著提高。 行业研究 敬请阅读末页的重要说明 Page 8 经过多年快速发展，我国特钢产业的冶炼工艺取得了长足的技术进步，吸收掌握了国外先进的电炉冶炼、炉外精炼和连铸技术。并结合国内特点，开发出一系列具有自主知识产权的特殊钢生产技术。 目前，国内特钢主要采用转炉和电弧炉进行冶炼，这两种冶炼方式产量占特钢总产量99.5%以上。总体而言，世界特钢冶炼工艺的转化趋势是电炉转炉化，转炉电炉化，但总体来讲电炉冶炼工艺的出钢质量要优于转炉。 总体而言，国内冶金技术在一些具体的工艺流程上有待改进，如此才能进一步增强产品
