高品质特种不锈钢产业发展前景预测与投资战略规划

高品质特种不锈钢产业发展前景预测与投资战略规划

先进金属材料行业概况及发展趋势材料科学最早提出于20世纪60年代，是指研究、开发、生产和应用金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料的工程领域。材料作为支撑人类经济社会发展的基础性和关键性要素之一，其发达程度直接影响了现代工业的先进水平。随着生产工艺及科学技术的不断发展，在原有材料科学的范畴下逐渐衍生出了新材料这一分支，一般指新出现的具有优异性能和特殊功能的材料，或是传统材料改进后性能明显提高和产生新功能的材料。先进金属材料是新材料的重要组成部分，具备良好耐高温、耐蚀性能或某种特定的环境适应性，可用于航空航天、燃气轮机、核工程、石油化工等国民经济关键领域，也是国防现代化的重要支撑。先进金属材料包括高温合金、高性能合金、高品质特殊钢、高纯稀有金属材料及高端稀土功能材料等。特种合金材料行业发展趋势19世纪80年代美国贝塞麦发明炼钢用转炉，标志着世界钢铁时代的开启。世界钢铁行业随着上百年的发展，钢铁行业的主要生产国先后由美国转变为日本，现在转变到中国。全球钢铁行业粗钢产量也由整个19世纪的2600万吨增长到2020年1年的产量近20亿吨。世界钢铁行业由初创期、成长期逐步走向了成熟期。我国钢铁行业起步较晚，1890年张之洞创办的汉阳钢铁厂是中国钢铁行业的前身。新中国成立后，我国钢铁行业有了长足发展。2020年中国粗钢产量首次突破10亿吨。中国粗钢产量已经占到世界粗钢总产量的一半以上。世界各国对特殊钢尚无统一的概念和定义，要在特殊钢和普通钢间划分明确的界线更难。一般认为特殊钢是具有特殊成分、特殊生产工艺、具有特殊的组织和性能，能够满足特殊需要的钢类，即除了普通钢以外所有钢类都属于特殊钢。与普通钢比较，特殊钢具有更好的强韧性、物理性能、化学性能、生物相容性和工艺性能。日本的特殊钢概念包括合金钢、中高碳钢和抗拉强度大于590MPa高强度钢，德、法与日本相似。美国的特殊钢包括不锈钢加合金钢（含碳工钢、中空钢和高强度低合金钢），但合金钢中的碳锰系除外。英国特殊钢的含义是合金钢。前苏联对特殊钢的范畴没有明确的划分。中国特殊钢包括优质碳素结构钢、合金结构钢、碳素和合金工具钢、弹簧钢、轴承钢、高速工具钢、耐热钢和不锈钢、高温合金和精密合金。特殊钢是钢铁行业的细分种类，长期以来世界主要的特殊钢主要产自日本、德国、瑞典及美国等少数发达国家，高端市场也长期被发达国家垄断，它们占据了全球特钢约60%产量以及约80%的贸易量。不锈钢作为特钢的二级子行业，因其具有耐腐蚀性、耐热性、耐低温性以及良好的加工性能而被广泛的应用于餐具、白色家电、化工、能源、交通和航空航天等领域，其中餐具和白色家电领域不锈钢消费占比最高，耐蚀软磁合金又称软磁不锈钢，是特种不锈钢中的功能性材料，属于精密合金。整体下游消费市场呈多元分散态势分布。我国是世界第一大不锈钢生产国，2021年全球不锈钢粗钢产量达到5828．9万吨，2021年的中国不锈钢粗钢产量为3063．2万吨，较去年增加49．3万吨，同比增长1．64%。耐蚀软磁合金又称软磁不锈钢，是特种不锈钢中的功能性材料，属于精密合金。特种不锈钢行业（一）特种不锈钢行业概况特种不锈钢通常是指具有高性能、能够应对特殊要求的一类不锈钢，相对于传统不锈钢在苛刻环境中具备更优异的性能；与普通不锈钢相比，特种不锈钢生产工艺更复杂，技术水平要求更高、生产规模更为集约，下游应用主要集中于电力、石油化工、核工程、航空、船舶等行业的高端、特种装备制造领域，对国家制造业具有重要意义。包括特种不锈钢在内的高品质特殊钢是工业化的基础材料，同时也决定一个国家的高端制造发展高度。相对普通钢材而言，高品质特殊钢的应用量较小，但其作为高端制造的重要基础，为社会科技发展作出了重要贡献。不同材料之间的交叉与融合是新材料科学的发展趋势，由于高品质特殊钢作为钢铁行业的高科技子行业而不断与其他金属或非金属材料融合，其传统钢铁属性在逐渐减弱，而高科技的新材料属性在日益增强。社会发展需要高性能、低成本、高精度、易加工、绿色化等高品质特征的高品质特殊钢产品。高品质特殊钢的生产和应用水平是衡量一个国家钢铁工业水平的重要标志，更是衡量其工业化水平的重要标志。高端制造业的发展将支撑未来高端特种不锈钢需求增长。随着我国经济结构的不断优化，未来制造业转型升级将成为工作重点，《中国制造2025》等产业规划也彰显我国向产业链上游进军的决心，以汽车、能源、工程机械、国防、核工业为代表的高端制造业迎来了快速、可持续发展，高端特种不锈钢的需求也将迎来增长机遇。此外，特种不锈钢除了优异的材料性能外，另一大的优点是具有回收率较高，符合环保、节能、节约资源的国家战略。随着国内经济结构优化走向深入，以能源、工程机械、国防、核工业为代表的高端制造业迎来了快速、可持续发展，高端特种不锈钢及特殊合金材料的需求也同时迎来增长机遇。（二）特种不锈钢下游应用情况特种不锈钢在合金成分上含高镍、高铬、高钼，因而与普通不锈钢相比，有更加优秀的耐高温或者耐腐蚀性能。特种不锈钢主要应用于石油化工、海洋工程及船舶以及能源等高端装备制造领域。1、特种不锈钢在石油化工领域的应用作为全球第二大石油进口国和消费国，石油化工已是我国关系国计民生的战略性产业，也是基础设施建设的重点投资领域。石油化工设施设备对安全可靠性要求较高，且大多运行在高温、高压和高腐蚀等恶劣工况下，对工作在这类环境下的不锈钢相关性能有着较为严苛的要求。因此，具备耐高压、耐高腐蚀等特性的特种不锈钢是石油化工设施设备中重要的基础部件，在炉管、物料输送、热交换器等设施设备中得到了广泛的应用。石油化工用特种不锈钢产业同样受益于我国石油化工行业的高速发展。十三五期间，高性能且绿色安全的高端化工产品成为重点增长领域，交通运输化学品、生命科学用化学品、节能环保化学品、电子化学品、新能源用化学品等将迎来发展契机，特别是化工新能源产业将取得跨越式发展，产量规模从2013年的千万吨级提升至2020年的亿吨级。根据十四五规划及工信部等六部门联合印发的《关于十四五推动石化化工行业高质量发展的指导意见》，2025年我国石化化工行业将基本形成自主创新能力强、结构布局合理、绿色安全低碳的高质量发展格局，高端产品保障能力大幅提高，核心竞争能力明显增强，高水平自立自强迈出坚实步伐。由此带来的石油化工装备更新和投资需要也进一步打开高端特种不锈钢的应用场景和市场空间。2、特种不锈钢在海洋工程及船舶领域的应用海洋环境复杂，海洋工程设计中除考虑承受各种自然因素引起的各种力的作用外，还需考虑海水腐蚀、微生物腐蚀等因素，因此包括近海岸建筑、围海、海港等的海岸工程和包括海上平台、人工岛、石油和天然气勘探开采平台等的近海工程这些领域中，大量采用特种不锈钢用于制造各种结构件和装备。特种不锈钢具有的高强度和优异的耐应力腐蚀性能等特点，决定了其尤其适合用于海洋工程领域。特别是随着近年来深海工程的蓬勃发展，对于深水、超深水环境，特种不锈钢成为了极具吸引力的材料之一。传统船舶建设过程中，特种不锈钢材料主要用于制造耐盐、耐酸的管路，包括泵、阀等关键组件；随着液化天然气、液化石油气运输船及不锈钢液货舱化学品船的制造量不断提升，特种不锈钢在船舶领域的用量也有着显著的增加。3、特种不锈钢在能源领域的应用特种不锈钢在民用核电领域中主要用于核岛、常规岛、辅助设备等领域，如蒸汽发生器中的传热管、冷却水管道等输配水管道等。根据测算，核电蒸发器成本占核电设备投资中核岛部分的8%，而特种不锈钢主要应用于核电蒸发器中，1座100万千瓦机组的核电站需要核电蒸发器管约140-150吨。此外，核电领域中特种不锈钢也可用于锅炉、压力容器等。随着我国核电站建设提速以及核电设备的出口，核电站用特种不锈钢的需求将快速增长。目前，拥有核电级别特种不锈钢生产能力和生产许可的国内企业较少，核电站用特种不锈钢（特别是应用较多的核电蒸发器用特种不锈钢）绝大部分仍需依赖进口。因此，在市场背景下，率先具备生产能力的企业，将获得占领这一高端市场并逐步替代进口产品的先机，从而分享高端市场快速增长的丰厚收益。除核电外，特种不锈钢在火力发电领域可用于汽轮机、锅炉、压力容器等发电设备，并用于超临界、超超临界等先进火力发电机组。近年来，我国鼓励煤电行业不断提高发电效率，鼓励发展超临界、超超临界等高参数机组。从经济效益方面考量，在保证供热，并符合排放标准、维持较高热效率的前提下，高参数机组将成为火力发电行业未来发展的大趋势。随着火力发电等能源领域的不断发展，特种不锈钢的应用空间也将不断提升。影响先进金属材料行业发展的有利因素和不利因素（一）先进金属材料行业有利因素随着国家对战略性新材料产业扶持力度加大，高温合金材料及其制品行业正处于一个重大的历史转折点。十三五国家战略性新兴产业发展规划将高端装备、新材料等战略性新兴产业列为重点培育领域，《新材料产业发展指南》也将高温合金作为我国先进材料领域的短板明确写入规划中，十四五规划建议中，也要求推动高温合金、高性能合金、高品质特殊钢材等高端新材料取得突破。在产业政策的推动下，高温合金、高性能合金及特种不锈钢行业有望获得稳健、长足的发展。民用航空方面，国内首款自主研发的大型客机C919已于2022年开始交付，大涵道商用发动机长江1000、长江2000以及用于支线飞机的长江500等发动机的研制、定型需求也迫在眉睫。大型客机及发动机的自主研制带来的民用领域发展也将对于高端新材料的进口替代提出更多需求。（二）先进金属材料行业不利因素我国新材料产业基础较海外先进水平存在较大差距。我国新材料产业基础以及下游应用开发较国外先进国家起步时间晚，在技术生产配套能力上与国外先进企业尚有较大的差距。根据中国工程院2019年组织研究的制造业26个领域中外对比分析报告数据，在信息显示、运载工具、能源动力、高档数控机床和机器人五大领域所常用的244种关键材料中，中国仅有13项材料国际领先、39项国际先进，与国外有较大差距的高达101种，我国新材料产业追赶国际先进水平的道路任重而道远。另外，在国际形势日趋紧张的背景下，欧美国家在涉及航空航天应用领域的高温合金产品及其制备技术对我国采取技术封锁，这也会在一定程度上影响我国高端新材料技术水平的发展速度。特种合金材料行业产业链高温合金是指以铁镍钴为基，能在600℃以上的高温及一定应力作用下长期工作的一类金属材料；并具有较高的高温强度，良好的抗氧化和抗腐蚀性能，良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能。高温合金为单一奥氏体组织，在各种温度下具有良好的组织稳定性和使用可靠性。高温合金产业链上游原材料主要有铁、钴、镍等，其中游从材料成型方式来看，主要包括铸造高温合金、变形高温合金、新型高温合金，基于高温合金的相关性能特点，且高温合金的合金化程度较高，又被称为超合金，被广泛应用于航空航天、核电、汽车工业、燃气轮机、石油化工等领域。按基体元素来分，高温合金又分为铁基、镍基、钴基等高温合金，由此可见铁、镍、钴是高温合金主要的原材料，但我国镍、钴资源短缺，已探明的钴矿储量占全球的比重不到2%，镍资源占全球的比重约4%。从近几年的储量来看，铁矿、镍矿、钴矿整体均处于下降状态，在2020年下降幅度明显，主要受到新冠疫情的影响，开采程度有所下降。2021年中国铁矿储量为161．2亿吨，镍矿储量为422万吨、钴矿储量为13．9万吨。高温合金主要应用于航空航天领域和能源领域，其中，航空航天占比超过50%。作为飞机动力装置的航空发动机，是航空工业中技术含量最高、难度最大的部件之一，特别重要的是金属结构材料要具备轻质、高强、高韧、耐高温、抗氧化、耐腐蚀等性能，这几乎是结构材料中最高的性能要求。而高温合金作为在600℃以上及一定应力条件下长期工作的金属材料，满足现代航空发动机对材料的苛刻要求，至今已成为航空发动机热端部件不可替代的一类关键材料。在先进的航空发动机中，高温合金用量所占比例已高达50%以上。我国发展自主航空航天产业研制先进发动机，将带来市场对高端和新型高温合金的需求增加。据统计，我国航空发动机营业收入在2017-2021年间上升趋势明显，虽然在疫情影响下，2020年增长速度有所下降，但不影响营业收入增长的趋势，2021年航空航天发动机营业收入将达到266．1亿元，较2020年上升3．74个百分点。随着经济发展的快速发展，为中国的航空产业提供了广阔的发展空间，而中国强大的工业力量，也为中国的航天事业提供了充足的保障；据统计，在2017-2021年我国民航运输飞机和飞机均处于增长状态，到2021年中国民航运输飞机达到了4054驾，飞机达到了3285驾。国内飞机数量的不断增加，导致航空发动机叶片行业市场空间不断扩大，航空发动机是飞机制造的核心部件，在工作的过程中，叶片受离心力、动气力、热应力等因素影响，占据发动机35%以上的工作量，由此可见，叶片是其重要的组成部分，其性能将直接影响到发动机的可靠性；而高温合金是制造叶片的主要材料，航空发动机叶片强劲发展将带动高温合金需求增长。特种合金材料行业行业现状虽然高温金属合金材料在我国已发展近60年，但行业发展仍处于成长期。在2015-2021年中国高温合金产量及需求量呈现逐年上涨的趋势，但在此过程中，由于我国生产能力不足，加之我国航空航天、石化等领域对高温合金需求量的增加，导致生产和需求之间存在较大缺口，在2021年中国高温合金产量为3．8万吨，需求量为6．2万吨。随着高温合金在下游领域的不断发展，国内市场规模逐步发展，2020年受到疫情的冲击，增长速度下滑，为10%，但在2021年又呈现上升趋势，为17．1%，市场规模达到了219亿元。特种合金材料行业行业格局分析随着高温合金行业的发展，目前我国高温合金企业主要分为三大类。第一类是特钢企业，有抚顺特钢、宝钢特钢、长城特钢等等，以变形高温合金为主要产品，依托生产设备齐全、拥有大规模熔炼能力的优势，以生产批量较大、结构简单的合金板材、锻件为主；第二类是研究院转型企业，包括钢研总院（钢研高纳）、北京航空材料研究院、中科研金属所等，科研机构研究实力较强，以生产叫小批量、结构复杂高端产品为主，主要供应航空航天、船舶等高端需求领域需求；第三类是具有民营背景的企业，包括图南股份、西部超导、隆达股份等等。以抚顺特钢、钢研高纳、图南股份为例，根据中国上市企业高温合金市场格局来看，2021年钢研高纳占比为9．08%，抚顺特钢占比为5．95%，而图南股份占比较少，为2．23%，由此可见，中国高温合金主要以高技术、大规模企业为主。从营业收入来看，三家企业高温合金营业收入上升趋势明显，其中钢研高纳作为国内高端和新型高温合金制品生产规模最大的企业之一，高温合金营业收入要优于其