一、锻造行业概况
锻造是在加压设备及工(模)具的作用下,使坯料或铸锭产生局部或全部的塑性变形,以获得一定几何尺寸、形状的零件(或毛坯)并改善其组织和性能的加工方法。金属材料经过锻造加工后,形状、尺寸稳定性好,组织均匀,纤维组织合理,具有最佳的综合力学性能。机械装备中的主承力结构或次承力结构件一般都是由锻件制成的,锻件广泛地应用于国民经济和国防工业的各个领域。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,锻造主要可分为自由锻、模锻、辗环。
锻造工艺分类
资料来源:公开资料整理
1、辗环
辗环,又称为环形轧制,是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。辗压扩孔时的应力应变和变形流动情况与芯轴扩孔相同,其特点是:工具是旋转的,变形是连续的,辗压扩孔时一般压下量较小,故具有表面变形的特征。
辗环是连续局部塑性成型工艺,是轧制技术和机械制造技术的交叉与结合,与传统的自由锻工艺、模锻工艺等相比,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,属于无缝环件的先进加工技术,在航空、航天、船舶、电力、石化以及其他机械等诸多工业领域日益得到广泛应用。
2、自由锻
自由锻是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。
3、模锻
模锻是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。
二、锻造加工的主要特点
锻造技术在生产、加工工具零件的过程中,具有生产效率高、锻件综合性能强等优势,因此被广泛应用于装备制造业中的关键及核心零部件中。相较其他金属加工方式,锻造加工主要有以下特点:
锻造加工的主要特点
资料来源:公开资料整理
1、加工对象特殊
高温合金、铝合金、钛合金等特种合金材料往往在重大装备领域上广泛应用,如航空发动机、燃气轮机、火箭、卫星、导弹等,特种合金锻造属于锻造行业的高端领域,其不仅是企业利润空间的重要保障,也是企业综合技术实力的重要体现。特种合金锻件产品主要应用于航空、航天等影响国防安全的关键行业,因该类材料在锻造过程中塑性低、变形抗力高、流动性差、锻造温度范围窄,整体锻造难度较大,对企业的技术实力、装备水平以及管理能力均提出了较高的要求。行业内,只有具备强大研发实力、较高工艺及技术水平、拥有先进装备且能够稳定加工生产高质量特种合金锻件产品的企业,才有机会获得较高的利润回报水平。
2、加工设备专业
锻造行业具有投资大、建设周期长的特征,属于典型的资本密集型行业。由于特种合金材料具有较强的特殊性,决定了其加工设备必须具备较高的性能。因此,锻造企业通常需要投入大量资金购置现代化设计软件、高精度数控锻造设备和辗环设备、高均匀性的加热设备、高性能的热处理设备、数控机加工设备以及成套理化检测设备等,以满足不同生产工艺和下游装备制造企业对生产的要求。
3、加工工艺复杂
锻件的主要功能是在工作中承受外力或传递力矩,通常需要特殊的工艺处理以满足其所需性能。锻件产品主要生产流程包括下料、加热、锻造、辗环、热处理、金加工、理化检测等多个环节,加工过程涉及冶金、金属加工、热处理和现代机械设计制造技术等多学科、多领域技术,整体技术集成度较高。此外,锻件产品具有典型的多品种、多规格、定制化的特点,不同产品的结构差异较大,需要企业具备大量的专业化技术工人,在生产过程中精确控制各种技术参数,以保证产品质量。因此,锻造行业,特别是大型锻件和特种合金锻件制造领域具有制造工艺复杂,技术门槛较高的特点。
三、锻造行业竞争格局
从全球锻造行业来看,德国、美国、俄罗斯、日本、英国等发达国家,在原材料、装备水平、锻造技术和工艺等方面均处于世界领先地位,依托高端的生产设备及先进的加工工艺,能够生产出大尺寸、高精度、高性能的产品,长期占据着全球主要的高端应用市场。近年来随着中国、印度等发展中国家经济的发展,锻造装备水平有了很大提高,锻造能力稳步提升,在某些产品领域形成与发达国家竞争的市场格局,但我国锻造行业在原材料、热处理工艺、锻造工艺等方面与发达国家仍存在一定差距,制约了我国锻造行业的进一步发展。
从国内市场看,我国锻造企业数量众多,竞争比较激烈,大部分锻造企业主要从事普通碳钢、合金钢、不锈钢材料等锻件的生产,对高温合金、钛合金、铝合金、镁合金等特种合金材料的加工能力整体不足、产品技术含量及附加值相对较低、工艺水平相对落后。随着国民经济的发展以及国家对高端装备制造业和重要基础零部件行业的大力支持,国内锻造行业也在逐步朝“专、精、特、新”的方向发展。随着我国重大装备制造业的发展,国内也出现了一批在特定锻件领域具备较强的技术优势的企业,其生产的高端锻件已逐步开始替代进口,并具备了参与国际竞争的能力。
在军品领域,行业内的企业主要包括国有大型军工企业或其下属企业、部分“民参军”企业。国有大型军工企业凭借其技术优势、资金实力、规模优势等,成为军工产品的主要生产商,竞争优势显著。随着军民融合战略的实质性推进,军工行业市场化加速开放,“民参军”不断深入,部分具有军品生产资质的民营企业迅速崛起,在军工产品配套领域扩大市场份额。
锻造行业主要企业情况
资料来源:公开资料整理
四、锻造行业的主要特征
1、周期性
锻造行业是国民经济和国防工业的基础行业,受整体经济周期波动及国防建设的影响较为明显,因此具有比较强的顺周期特征,但行业的发展一般不会因下游某个行业的变化而发生重大不利影响。
2、区域性
锻件行业的下游应用领域十分广泛,不同的应用领域所在区域亦各不相同。例如,主要应用于风电行业的锻件法兰的生产主要集中于江苏、山西、浙江、山东及河北等地;应用于航空航天领域的锻件产品,因服务于主机厂商,根据国内军品生产布局,锻件的生产亦存在一定的区域性,如辽宁、四川、贵州、陕西、上海等地。
3、季节性
锻件行业上游为钢铁冶炼、下游涉及国民经济和国防工业的各个行业,且锻件的生产和经营不受季节条件影响,因此锻造行业没有明显的季节性特征。
五、进入锻造行业的主要壁垒
1、品牌和市场壁垒
锻件产品有多规格、多品种、定制化的特点,锻件行业的发展与下游客户的定制需求密不可分,因此,需要与主要客户建立相对稳定的合作伙伴关系。在民用领域,一方面,在与客户确立合作关系前,客户对供应商考核程序复杂,考察周期较长,对产品品质、产品规格、供应时间等均有特定要求;另一方面,双方一旦确立合作关系,则该合作关系一般会相对稳定,其它同类厂商进入存在一定难度。在军工领域,一种新装备的推出需要经过锻件产品制造商、部件制造商、研究院所、主机厂等长时间的设计、研究、试验、验证、改型等程序,并经军方检验后方能最终定型生产;同时,军工客户对各供应商提供的产品的质量、技术等要求极高,为保证产品的一致性和稳定性,一旦确认一种装备的供应关系,通常该装备的供应关系会长期且稳定。因此,本行业的后进入者将面临着一定的品牌和市场壁垒。
2、生产经验和人才壁垒
锻件产品有多规格、多品种、定制化的特点,先进的生产设备、精细的质量管理、生产经验的长期积累是锻件制造商得以长期发展的重要保障。为保证产品的一致性、稳定性、可靠性及先进性,企业需要大量专业研发人员及熟练技术员工,而这些专业技术人才的培养及其技术的掌握需要企业长时间的积累。因而,本行业具有一定的生产经验及人才壁垒。
3、资质壁垒
针对不同的下游应用领域,锻件的生产和销售有不同的资质准入要求。民用领域,如供应船舶用产品需取得相应船级社认证,生产用于压力容器的配套产品需要取得《特种设备制造许可证》等。而军工领域,国家对于民营企业参与军工产品供应有更加严格的资质要求,需要取得《武器装备科研生产许可证》、《保密资格单位证书》、《装备承制单位资格证书》等资质,且民营企业需经过军方对其产品性能、质量控制、技术水平、研发能力等进行一系列综合评估且达到要求后,才能与军工企业进行合作为其提供产品。因此,较高的资质要求,对新进者形成较高的壁垒。
4、设备和资金壁垒
锻造行业具有投资大、建设周期长的特征,属于典型的资本密集型行业,且辗制环形锻件、大型自由锻件对设备要求较高,如锻压机、辗环机等大型设备,进口设备单位价值往往过亿,对资金要求较高。此外,由于行业特征,原材料在主营业务成本构成中占较大比例,原材料采购及生产经营周转需占用大量流动资金。因此,涉足本行业的企业必须具备强大的资金实力或筹资能力,对新进入者形成较高的资金壁垒。
六、促进锻造行业发展的有利因素分析
1、产业政策的积极支持
基于锻造行业在国民经济中的基础地位,改革开放以来,政府和行业主管部门在政策上均给予了大力支持。2015年以来,国家先后颁布了《中国制造2025》及《国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》,基于上述政策,中国锻压协会颁布了《中国锻压行业“十三五”发展纲要》等政策,为行业发展提供了有力的政策支持和引导。《中国制造2025》中提出“三步走”的制造强国战略目标,同时指出核心基础零部件(元器件)、先进基础工艺、关键基础材料和产业技术基础等工业基础能力薄弱,是制约我国制造创新发展和质量提升的症结所在,要着力破解制约重点产业发展的瓶颈。“十三五规划”则提出要深入实施《中国制造2025》,以提高制造业创新能力和基础能力为重点,推进信息技术与制造技术深度融合,促进制造业朝高端、智能、绿色、服务方向发展,培育制造业竞争新优势。《中国锻压行业“十三五”发展纲要》则提出未来5年锻造行业实现自动化、信息化和数字化是行业重点发展方向。
2、军民融合上升为国家战略
目前,军民融合已上升为国家战略,军民融合委员会全体会议已两次召开,军民融合不断深化。在具体操作和政策层面,首批41家军工科研院所改革启动实施,空域管理体制、军品定价议价规则、装备采购制度等改革方案开始深化论证,武器装备科研生产许可与装备承制单位联合审查工作机制全面推开,军民融合的藩篱和壁垒正逐渐破除。在配套领域,航空、航天、舰船、兵器等配套市场会更加开放,更多的民企将参与军工业务;而传统的军工配套企业也会加强技术和产品转化,主动去参与民品配套;随着军民配套市场逐步融合,市场参与者会逐渐增多,竞争也会趋于激烈,配套企业的技术能力将会成为企业的核心竞争力,成为企业持续健康发展的保障。
3、国防建设需求持续拉动行业发展
随着我国大国地位提升,当前的国际格局正在发生变化,我国的周边政治经济环境也趋于复杂,各种不稳定因素频现。为树立和保持我国的大国地位、提高应对周边环境变化能力,国防部在《中国的军事战略》白皮书中明确指出建设巩固国防和强大军队是我国现代化建设的战略任务,是国家和平发展的安全保障。
随着近年来国际格局的变化,为提高我国应对国际形势变化能力,我国需要继续加强国防投入,以保障我国现代化建设及国家安全。国防投入的加大将会提高军事装备的需求,从而带动军工锻件行业的发展。
4、技术发展和资质认证推动产业升级
近年来,锻造行业在国家一系列鼓励政策的引导下,坚持国外引进与自主创新结合的研发模式,形成了一批具有自主知识产权的高端锻件产品,锻造行业整体技术水平的稳步提升,有力地推动了我国锻造产业向高端化方向发展。
由于锻造行业部分领域的资质认证及高端客户的合格供应商认证,一些研发投入少、管理水平低、行业竞争力不强的企业较难进入高端领域,并且随着整个行业技术水平的提升以及产业结构的优化调整,这些主要靠价格竞争的企业将被逐步淘汰。锻造行业的技术进步和资质认证将推动整个行业向更高层次发展,产业结构更加合理。
七、影响锻造行业发展的不利因素分析
1、缺乏规模优势及产业链协同效应
我国锻造企业数量众多,大部分企业生产规模小、设备相对落后、技术水平不高,行业集中度较低,市场竞争激烈,无法取得显著的规模效应,而一些在装备及技术上欠缺的企业,通过价格为导向的恶性竞争,扰乱正常的市场秩序,影响行业的发展进步。
2、上游新材料研发能力薄弱、生产水平参差不齐
一方面,上游特钢行业研发、生产水平参差不齐,对新材料的研发及提高材料尺寸及性能稳定性认识不够突出,与世界先进水平相比尚有一定差距。另一方面,目前,我国在航空、航天等领域的高端锻件用原材料与国外发达国家相比仍存在很大差距,部分原材料甚至全部依赖进口,这大大地影响了我国锻造行业的发展。
3、高端锻件技术水平相对落后
我国锻造行业结构性矛盾相对突出,在高端锻件方面国际竞争力相对薄弱。由于相关专业技术人才不足、专家型人才短缺、年轻专业人才缺乏,材料数据库积累不足,从而制约了高端锻件技术水平的发展。