我国钛行业需进一步加大科研攻关力度,不断提高工艺技术水平

2023-08-28   普华有策

原标题:我国钛行业需进一步加大科研攻关力度,不断提高工艺技术水平

我国钛行业需进一步加大科研攻关力度,不断提高工艺技术水平

1、行业发展概况

钛是一种具有重量轻、强度高、抗腐蚀能力强等特点的稀有金属,由于其稳定的化学性质,良好的耐高温、耐低温、抗强酸、抗强碱性能,以及高强度、低密度的特点,被称为金属材料中的“全能金属”。钛材加工行业主要分为四个阶段,首先将钛矿制备为纯度(质量)99.1%-99.7%的海绵钛或钛白粉;其次,可通过熔炼符合要求的海绵钛得到钛锭,或添加中间合金熔炼为钛合金铸锭,并将铸锭加工成钛及钛合金坯料;第三,通常根据不同客户的需求和不同应用领域的特殊要求,采用锻造、轧制挤压、拉拔等工艺的变性处理、热处理和机械加工等生产出不同规格的钛加工材并直接应用于终端客户;最后,在部分行业中,可通过深加工工艺将钛材制造成钛零件和钛装备。

目前,我国已是世界最大的钛生产国和消费国。我国钛行业除了扩大规模,在应用方面也取得了长足进展。一方面,我国钛行业的技术进步将以航空航天、舰船、核电站以及国民经济的重大需求为导向,通过技术改造和创新以及严格的生产过程控制,全面提高钛制品的质量水平,大力发展高端钛产品,在“十三五”末,高端钛制品基本可以满足国家战略需要。另一方面,民用钛产品领域正在壮大,已经形成海洋工程、石油化工、医疗、体育以及家庭日用品的民用市场体系。自此,我国钛行业走出了一条适合我国国情的发展道路:做精军品,做大民品。我国钛行业有望在“十四五”期间,形成“双轮驱动”的产业优势而鼎立世界。

2、行业发展趋势

钛行业作为战略性新兴产业中的新材料行业,在国防、经济和科技领域都具有重要地位,是支撑尖端科学技术进步的重要原材料产业,也是国民经济发展和产业升级换代的基础产业。在政策利好的大环境下,钛行业整体呈现消费结构优化、技术创新和高端钛材国产替代进程加快的趋势。

(1)高端领域用钛不断增长,消费结构持续优化

高端钛材供应能力将随下游应用快速发展而提高,在中国产业结构调整进程下,高端钛材应用领域将获得发展动力,高端钛材消费将不断上升。根据中国有色金属工业协会钛锆铪分会的统计数据,2021、2022年我国钛材应用情况如下所示。化工、航空航天领域是钛材最主要的消费领域。医药、船舶领域用钛量的绝对数值依然相对较低,但增速都在30%以上。冶金、电力、制盐、体育休闲、海洋工程领域的用钛量均出现不同程度的下降。其中,化工、船舶领域用量的增长与冶金、电力、制盐、海洋工程领域用量的下降,主要原因都可归因于下游行业周期引发的波动。由于上述领域本身用量的绝对总量相对较小,一两个下游大型项目建设带来的需求就会对该领域对钛的用量带来较大影响。航空航天领域用钛量的大幅增长,主要是国内需求持续增长的结果。医疗领域用钛量的增加则是由于我国在相关领域中的生产能力有所提高,如国产毛细血管等产品正在加速替代进口产品,并反向出口到欧洲市场。体育休闲领域对钛用量的下降,则反映出近年来在疫情影响下,以高尔夫为代表的体育休闲领域出现整体性的需求下降,且何时能够有所改观也难以预判。

(2)行业技术要求不断提高

国内钛行业的发展得益于国家的政策支持。由发改委、科技部、财政部联合制定的《新材料产业发展指南》提出:到2020年,先进基础材料(包括钛合金)总体实现稳定供给,关键战略材料综合保障能力超过70%,以先进基础材料、关键战略材料、前沿新材料为发展方向,并提出加快重点新材料初期市场培育,研究建立新材料首批应用保险补偿机制,完善新材料产业标准体系,推动新材料产业标准化试点示范。由国家发改委发布的《2019年产业结构调整目录》中将钛及钛合金材料列入重点支持项目。目前航空航天、舰船等领域钛合金产品如钛合金挤压型材、模锻件、大型钛合金宽厚板、大型钛合金铸件、航空紧固件用钛合金棒丝材等,与国外还有较大差距,进一步加大科研攻关力度,不断提高工艺技术水平将是行业重要发展趋势之一。

(3)钛材国产替代化进程加快

随着国内钛材生产企业制造能力提升,钛材国产替代化进程加快。西部超导材料科技股份有限公司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;湖南湘投金天钛金属股份有限公司自主研发出中国第一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。以宝鸡钛业股份有限公司、鑫诺特材、陕西四正医疗器械有限责任公司为代表的宝鸡市企业,在医用钛材方面取得了多项突破,研发的钛合金型材快速脉冲锻打整形设备验证机、高强高韧钛合金丝材等设备和产品打破了国外垄断。国内龙头企业研发出多种钛材的高性能、低成本制备技术,实现了多种类钛材的覆盖。材料国产替代将推动国内钛材生产企业业绩增长。

3、行业竞争格局

(1)国内外竞争格局

目前中国是全球最大的海绵钛以及钛加工材生产地,2021年全球海绵钛中国产量占比高达62.7%.现全球仅有美国、俄罗斯、日本、中国、前独联体(乌克兰和哈萨克斯坦)五个国家地区掌握完整的钛材加工制造工艺,全球呈现五强争霸的局面。

目前全球领先的高端钛材供应商主要集中在俄罗斯、美国和日本三个国家,其中美、俄在军品和航空钛材生产占据主导地位,日本在民品钛材方面优势明显,中国虽然是世界钛材生产第一大国,但高端钛材制造能力较发达国家仍存在一定差距。

2022年我国海绵钛行业技改、扩建、新建项目较多,以将半流程工艺技改升级为全流程工艺为主。待技改升级完成之后,我国海绵钛行业整体运行效率将再度提升。2022年,我国钛加工行业继续做大做强。以宝钛集团有限公司、新疆湘润新材料科技有限公司、湖南湘投金天钛金属股份有限公司、中国船舶重工集团公司第七二五研究所、西部超导材料科技股份有限公司和西部金属材料科技股份有限公司等为主的骨干企业进一步完善产品线,在化工、航空航天、医疗器械、电力等行业起到引领作用,填补了国内相关产品空白。多家中小型企业着力在细分领域中打造“专精特新”型企业。

(2)行业市场规模

2014至2015年,受到中国国民经济结构调整的影响,传统化工、冶金等传统工业领域对钛合金的需求出现下滑,导致钛加工材消费量下降,而伴随中国产业结构调整初见成效,航空航天、海洋工程等高端钛合金应用领域获得快速发展,2015年后钛加工材消费量稳步提升。2022年我国钛材产量约15.1万t,比21年同比增长11.0%。

而国家提倡科技创新、鼓励技术进步的政策,以及在国防军工、“三航”领域中对钛的大量使用成为推动我国中高端钛加工材发展的最大驱动力。此外,国家提出的“碳达峰、碳中和”战略将使能源行业在未来几年加速转型,这也将给我国钛行业的发展提供新的机会。在多方驱动下,未来我国钛行业向中高端迈进的步伐将会持续加快。

4、行业壁垒

(1)技术壁垒

钛合金因为牌号复杂、品种多、规格多、批量小,生产工艺特殊,世界上仅有如俄罗斯、美国等少数几个国家具有原创和较深的技术积累。未来,高端钛合金的生产战略意义更为重大,产品结构向高端转移成为发展的必然趋势。国内航空航天、医疗、海洋工程等行业对高端钛合金产品的需求增长点在不断涌现。国内钛产业向高端化发展已经具备政策和市场导向的支持,并且与经济实力提升相匹配的国防建设也会促使我国钛产业向高端领域转移,逐步提高产业链优势。因此,从熔炼、锻造、轧制、挤压、开坯等各个环节完善钛合金加工生产工艺,并且在产品质量方面具备核心竞争力的企业才能获得不断发展。由此带来的钛及钛合金加工对行业内的企业的技术要求会越来越高,从而对后进入的企业构成较高的技术壁垒。

(2)政策壁垒

在钛材加工过程中,有的工序需要用酸碱来清洗产品表面,由此产生一些废水、废酸。目前在全社会提倡“节能、环保”的大背景下,随着国家对环境保护要求的不断提升,“节能减排”已经成为我国全行业未来发展的主导方向,要求进入该行业的企业必须具有较强的环保意识,根据国家环保规定进行生产经营;在生产工艺设计中,合理的产后处理工艺和“三废”处理步骤也非常必要。根据我国节能减排约束性目标,政府将严格控制新开工项目,部分企业在环境保护不达标的情况下将被淘汰出局。为达到国家环保要求所采取的环保措施以及相对应的环保设备的投入,均为行业的新入者设定了一定的进入障碍。

(3)资金壁垒

钛行业属于典型的技术、资金密集型行业,进入该领域通常需要大量的前期投入,包括大面积、高标准的加工厂房、洁净场地,大量技术先进的切割、成型、焊接设备和专业的检测设备和仪器。这些必备的生产要素要求行业的新进入者一次性投入大量的资金,增加了投资风险,构成了进入本行业的资金壁垒。

(4)客户信任度壁垒

目前,钛及钛合金行业已经发展到一定阶段,大多数客户都有着“先入为主”的理念,下游客户往往选择自己信任的企业,如长期合作的企业或者品牌优异企业,先占领市场会获得更大的市场优势,新进者取得下游客户的信任需要更长时间,需要投入的成本比先进入者要更多,这往往也给新进入企业构成了进入壁垒。

(5)行业准入壁垒

钛及钛合金产品广泛应用于航空航天、船舰兵器等多领域,下游客户多是军方企业。生产企业需要取得相关资质方能开展业务,下游客户对供应商的选择极为严格,需要实施严格的供应商质量认证程序,从产品质量、成本、供货量保障能力、交货期、批次稳定性、研发实力和管理能力等各个方面对其进行评价审核,只有通过认证的供应商才能进入合格供应商名录,一旦通过认证,双方的合作关系一般比较稳定,这也给行业中未取得相关资质的企业构成了进入壁垒。

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