1)科研单位
我国1956年开始在北京钢铁学院(现北京科技大学)、东北工学院(现东北大学)等学校设立了高温合金专业;在钢铁研究总院、中国科学院沈阳金属研究所和北京航空材料研究院分别设置了材料研究、材料基础研究和材料应用研究的专业科室。抚顺特钢、上钢五厂(现宝钢股份特殊钢分公司)和长城特钢等企业通过引进设备、组织攻关逐步建成了高温合金材料生产线,形成了为我国发展先进航空航天发动机相配套的生产体系。
目前国内高温合金领域的专业科研单位主要有钢研高钠、航空材料研究院和中科院金属所三家。
钢研高钠(300034.SZ)的前身即为钢铁研究总院下属的高温合金研究所。1998年冶金部撤销后,2006年原钢铁研究总院更名为中国钢研科技集团,2009年12月,钢铁研究总院作为主发起人实现了钢研高钠在创业板的上市。《中国高温合金手册》中80%以上的牌号是由钢铁研究总院开发的。
航材院是我国面向航空的材料工程研究中心,研究院主要从事飞机、发动机和直升机用先进材料、工艺、检测评价技术研究,具有高性能材料的小批量生产和高难度重要部件的研制与开发能力。研究院下设先进复合材料和先进高温结构材料2个国家级科技重点实验室。
航材院高温结构材料专业初建于1956年,是国内最早从事高温结构材料技术研究的专业化研究机构,是国防工业系统中研究领域最完整,技术水平和实力最雄厚的铸造、粉末、喷射成型与变形高温结构材料及应用研究的单位之一。先进高温结构材料国防科技重点实验室依托该专业运行。
中科院金属所下属的高温合金研究部由两院院士、2010年国家最高科学技术奖获得者、被称为中国高温合金之父的师昌绪先生(两机专项核心发起人)创建于上世纪六十年代,多年来研制了系列铸造和变形高温合金,发展了真空精铸、定向凝固和电磁离心铸造等多种先进工艺技术。
2)母合金生产商
国内高温合金母合金的生产商主要有抚顺特钢、钢研高钠、宝钢特钢、攀钢集团长城特钢、东北特钢集团北满特钢、图南股份、中科三耐等企业。其中宝钢特钢、长城特钢、北满特钢民品占比较高。
抚顺特钢始建于1937年,是我国大型特殊钢重点企业和军工材料研发及生产基地,为东北特殊钢集团控股的上市公司。公司主要从事轴承钢、齿轮钢、工模具钢、不锈钢及高温合金等产品的开发、生产和销售,是中国超高强度钢的研究基地和制造基地,主要提供变形高温合金材料。
钢研高钠在航空航天发动机用铸造高温母合金市场占有率>30%,主要用于制造航空航天发动机热端部件的高温合金精密铸件等。公司生产的铸造高温合金母合金部分出售给中航精铸下属各企业自行生产精铸件。同时也供应其它铸造高温合金产品生产厂家,用于生产燃气轮机、汽车发动机增压器涡轮、医疗器械人工关节等精铸件。
宝钢股份特殊钢分公司是宝钢股份收购的上海五钢的核心资产组建的,该公司的主导产品为航空航天、军工、电站、油田、汽车、铁路用钢,品种有高温合金、钛合金、精密合金、高工、模具、不锈、轴承等。宝钢股份特殊钢分公司目前在大型高温合金盘锻件等方面有着突出的技术能力。
长城特钢原为冶金工业部长城钢厂,始建于1965年,是我国重点特殊钢科研、生产基地,国家重点军工配套企业。2004年与攀钢集团重组,形成了资源、技术优势互补,普钢、特钢紧密结合的钢铁集团。
该公司生产的大型材、中型材、扁钢、锻钢、精密钢管等拳头产品广泛用于航海、电子、机械、石油化工、医药等关键、重点行业和领域;拥有生产纳米级钢、核能用高纯钢、高温合金及耐腐蚀合金、宽模具扁钢等多项专有技术。该公司生产的高温合金主要为锻材和轧材。
北满特殊钢有限责任公司前身为齐齐哈尔钢厂,始建于1952年,是我国“一五”期间兴建的156项重点工程中唯一的特殊钢企业。2004年9月,北满特钢与大连钢铁、抚顺特钢合并组建了东北特殊钢集团。其主导产品包括轴承钢、汽车用钢、轧辊用钢、工程机械用钢、车轴用钢、调质锻件等。
江苏图南合金股份有限公司(832729.OC)是创建于1991年5月的民营控股企业,2015年7月在新三板挂牌。
公司拥有先进的特种冶炼、熔模铸造、制管等装备,建立了特种冶炼、锻造、热轧、轧拔、铸造的全产业链生产流程,形成棒材、丝材、管材、锻件和铸件等较完整的产品结构,是国内少数能同时批量化生产变形和铸造高温合金,高温合金母合金和高温合金精密铸件产品的企业。
公司掌握包括钙质坩埚熔炼、真空感应脱硫、降氧等超纯净高温合金熔炼技术,实现了高温合金中氧、硫元素含量小于10ppm,控制水平处于国内领先地位。拥有生产国内80%以上牌号高温合金的技术和能力,年冶炼能力达到5,000吨。公司2016年实现营业收入3.07亿元,其中航空航天、舰船用产品1.24亿元,占比40.4%。
沈阳中科三耐新材料股份有限公司(430513.OC)由中科院金属所、北京爱利彼创投、管理骨干共同投资设立,2014年1月新三板挂牌。公司主要产品包括铸造高温合金母合金材料、叶片、离心器及精密铸件等,产品主要应用在航空航天、能源电力、船舶、机车、建材等多个领域。
公司以中科院金属所低偏析合金技术专利研制的如K417G、DZ417G、K438、K452、K435、K446等高温合金牌号已实现量产并成功应用于我国多型号航空发动机导向叶片的制造。公司生产的母合金在航发集团下属企业采购中占有较大份额,在某型批产的燃机铸造叶片占有近一半份额。军品母合金氧、氮含量可以控制在7ppm以下,浮渣可以控制在0.5%以下,可与进口母合金比肩。
参考中国报告网发布《2017-2022年中国高温合金行业发展现状及十三五发展趋势前瞻报告》
现拥有1500Kg、500Kg三室半连续真空感应炉各一台,120Kg、75Kg、25Kg三室半连续真空感应炉各一台,同时还建有一套包括50T陶芯压注机一台、30T压蜡机一台、15T压蜡机、涂料自动机械手、模壳干燥线在内的制模系统,年生产合金材料及精密铸件能力可达到1000吨以上。公司2016年实现营业收入5547万元,其中合金系列产品实现营业收入2573万元,占比46.4%。
3)锻造企业
国内从事高温合金锻造的企业主要有陕西宏远、贵州安大、西南铝业、钢研高钠、万航模锻、无锡透平叶片、贵州航宇科技等。
其中陕西宏远、贵州安大均为中航重机(600765.SH)全资子公司。
陕西宏远陕西宏远航空锻造有限责任公司是创建于1965年的大型锻造专业化企业,承担着国内所有在役在研飞机和发动机型号关键锻件的研制与生产。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2016年实现营业收入16.5亿元,实现利润总额1.69亿元。
贵州安大航空锻造有限责任公司创建于1966年,是国内最大的精密轧制和特种锻造基地,是专门从事航空发动机、飞机锻件生产的特种专业化锻造企业。可生产高温合金、钛合金、铝合金、镁合金、不锈钢、合金结构钢等精密环轧件、普通环轧件,等温锻件(热模锻件)、普通模锻件,自由锻件。公司2016年实现营业收入14.7亿元,实现利润总额1.22亿元。
钢研高钠是国内高端和新型高温合金制品生产规模最大的企业之一,拥有年生产超千吨航空航天用高温合金母合金的能力以及航天发动机用精铸件的能力。其产品可以分为铸造高温合金、变形高温合金、新型高温合金三类。其中变形高温合金的主要生产工艺为锻造,主要产品包括板材、棒材涡轮盘、汽轮机叶片防护片等。2016年,公司实现营业收入6.81亿元,净利润9597万元。其中变形高温合金收入占比50.09%。
万航模锻有限责任公司(万航公司)是中国二重的全资子公司。万航公司现有模锻、机械加工和热处理三条工艺生产线,从当今世界最大吨位的800MN模锻液压机到目前亚洲最大能力的1MJ对击锤,公司拥有各种吨位、各类型号的锤锻设备、数控机加设备、大型数控电火花设备和加热设备400余台,能够为国防军工、航空航天、船舶、核电、石化、工程机械等领域提供新型钛合金、高温合金和超高强度钢等一系列大型精密模锻件。
西南铝业(集团)有限责任公司前身是西南铝加工厂,现隶属于中国铝业公司。经过50年的建设发展,西南铝已成为我国综合实力最强的特大型铝加工企业,是我国航空航天及国防军工材料研发保障、高精尖铝材研发生产和出口的“核心基地”。西南铝主要产品有铝及铝合金板、带、箔、管、棒、型材、模锻件、自由锻件、压铸件、铝焊管、铝锂合金、高温合金、彩色涂层铝板等产品。
无锡透平叶片有限公司(WTB)始建于1979年,隶属上海电气(集团)总公司。2006年上海电气以无锡叶片为主体核心,组建上海集优机械股份有限公司(PMC),并在香港联交所主板H股上市(2345.HK)。
公司主营业务为电站叶片和航空锻件的工艺开发和制造,是能源和航空领域国内领先、全球知名的高端动力部件供应商。公司在电站大型涡轮叶片国内市场上的综合占有率达80%以上,具备百万等级超超临界汽轮机、百万机组大叶片的工艺开发及制造能力。在能源领域,公司已成为国内三大电气公司电气的战略供应商,服务于GE、东芝、三菱、西门子、阿尔斯通、BHEL等全球多家著名电气公司。在航空领域,公司的客户包括中国航发集团各发动机公司、中航工业集团各飞机公司、航天科技及航天科工集团所属企业、GE、罗罗等。
贵州航宇科技发展股份有限公司(834635.OC)是于2006年9月成立的专门从事先进锻压技术应用研究与工程化应用的研发型专业化锻造企业,主要产品为各种金属材料的环形件和自由锻件,主要面向航空、航天、兵器、核工业、电力、船舶、高速列车、石油化工等行业。公司2015年12月在新三板挂牌,2016年营业收入1.56亿元,归母净利润-4969万元。
4)铸造企业
国内高温合金铸造企业主要包括航材院、钢研高钠、中航精铸、图南股份、中科三耐等。
航材院具有制备等轴晶、定向和单晶空心无余量部件的高温合金精密铸造生产线,具备先进的等轴晶、定向、单晶合金及精密铸造工艺研究能力,是国内首家研制出空心定向、单晶无余量叶片的单位,具备先进的硅基、铝基复杂陶瓷型芯、先进的大尺寸空心无余量精铸件(如燃气轮机涡轮叶片)的制备能力,并配有完善的先进的涡轮叶片检测技术和相关配套专业。
中航精铸是2015年5月中航工业集团立足于突破精铸这一航空发动机研制生产的关键瓶颈,以沈阳黎明、西安西航、贵州黎阳、株洲南方四个航空发动机主机厂下属精密铸造单位为基础成立的专业化研制生产企业。
产品主要是精密铸造热端部件相关产品,具体包括三大类——涡轮后机匣等大型整体精铸机匣、喷口薄壁结构件、涡轮叶片等。
根据中国航空报报道,中航精铸近期发展目标为:2020年前后,成熟机型精铸叶片铸造合格率稳定在80%以上;新机单晶叶片铸造合格率达到60%以上;2025年前后,单晶叶片铸造合格率要达到80%以上。整体铸造类(机匣、扩压器、整铸涡轮、整铸导向器等)和薄壁结构件铸造合格率稳定达到90%以上。2016年中航精铸实现营业收入15.66亿元,净利润795万元。
钢研高钠与中航精铸下属各企业主要是合作关系,由于技术、成本等方面的原因,发动机制造企业会将部分生产难度较大的精铸件委托给钢研高钠,钢研高钠是专业发动机厂家的协作配套单位。
钢研高钠在精铸件领域在国内处于领先地位,目前在航天发动机用精铸件的市场占有率维持在90%以上,同时是国内少数具备烟气轮机用精铸件供货能力的厂商之一。2016年公司铸造高温合金母合金及精铸件收入2.28亿元,占比33.4%。
图南股份是国内少数掌握高温合金近净形熔模精密铸造核心技术的生产企业。目前可以批量生产浇注重量600公斤以内、最大直径1,400mm、最小壁厚不到2.0mm的高温合金精密铸件,技术能力为国内领先、国际先进。
公司具备年产200件大型复杂薄壁高温合金结构件、40,000件燃气轮机用涡轮叶片的批量生产能力。除了为国内重点航空航天,能源企业稳定供货外,公司目前已成为美国GE公司精密铸件的一级供应商。
中科三耐拥有源自中科院金属所的燃气轮机叶片熔模精密铸造技术以及废气涡轮增压器叶片铸造技术等关键技术,是国内最早生产大型燃机叶片的厂家之一,所生产叶片已通过重型燃机考核、某型燃机已批产,同时还有3个不同厂家的机型正在考核、或装配中。
公司具备批产燃机叶片的能力和技术,叶片合格率较高,具备价格优势,但规模还不够大。公司2016年铸件系列及燃机叶片系列产品分别实现营业收入232万、2438万元,合计占比48.1%。
江苏永瀚特种合金技术有限公司是一家专业从事镍基和钴基高温合金铸件生产的公司。主要产品为等轴、定向、单晶高温叶片,各类高温合金整体涡轮盘及复杂结构件,广泛应用于工业燃气轮机、航空航天发动机、船用推进器等。
公司成立于2011年,注册资本2亿元,中船重工703所旗下的哈尔滨广瀚动力产业发展有限公司占比35%,上海电气集团占比14%,曹阳及永大科技集团占比51%。公司是按国际一流精密铸造企业模式在中国组建的现代化精密铸造企业,专有的国际领先技术涵盖了精密铸造从模具设计到产品终检的全过程。截至2016年11月,共有员工242人,其中中方员工226人,外方员工16人。
5)下游应用企业
国内高温合金的主要下游企业包括航发集团下属的黎明、西航、黎阳、南方等军机航空发动机生产商,以及北京动力机械研究所(航天三院31所),航天科技集团六院(主要生产液体火箭发动机),中船重工703所(舰船燃气轮机),以及上海汽轮机、东方汽轮机、哈尔滨汽轮机等(工业燃气轮机)。
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