《2022年我国军用商用航发环形锻件市场规模前景分析及派克新材发展驱动力研究报告(40页).pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《2022年我国军用商用航发环形锻件市场规模前景分析及派克新材发展驱动力研究报告(40页).pdf(40页珍藏版)》请在三个皮匠报告上搜索。
1、2022 年深度行业分析研究报告 请务必阅读正文之后的免责条款部分 目录目录 军用环锻核心民企,专精特新军用环锻核心民企,专精特新“小巨人小巨人” . 1 国内环锻核心供应商,积极布局航空航天领域. 1 军品需求持续扩张,盈利能力不断提升 . 3 环形锻件作用关键,复杂异形环件为未来趋势环形锻件作用关键,复杂异形环件为未来趋势 . 7 环形锻件是重要结构件,直接影响装备性能 . 7 复杂异形件是环形锻件主流发展方向 . 12 环形锻件市场壁垒较高,竞争格局稳定 . 13 美日等国领先全球航空环锻领域,占据高端应用市场 . 13 国内航发环锻市场集中度较高,呈三足鼎立格局 . 14 航天锻件市场
2、参与者较少,以一铝、二铝为主. 15 环形锻件前景向好,市场空间超环形锻件前景向好,市场空间超 2500 亿元亿元 . 17 2040 年我国军用航发环锻市场空间有望达 1200 亿元 . 17 2038 年我国商用航发环锻市场规模有望达 1200 亿元 . 19 国际转包环锻市场空间约 50 亿元 . 21 航天锻件市场持续扩容 . 22 电力石化行业稳健发展,民品锻件市场前景向好 . 23 三重逻辑驱动,公司进入发展黄金期三重逻辑驱动,公司进入发展黄金期 . 25 军用航发需求快速释放,驱动环形锻件景气度加速 . 25 导弹、火箭市场加速放量,航天锻件打开成长新空间 . 27 新能源行业蓬
3、勃发展,民用锻件需求缺口较大. 29 全资子公司立足长全资子公司立足长远发展,募投项目完善产品结构远发展,募投项目完善产品结构 . 31 请务必阅读正文之后的免责条款部分 插图目录插图目录 图 1:派克新材历史沿革 . 1 图 2:公司股权结构及核心子公司情况 . 2 图 3:公司产品示意图 . 2 图 4:2016-2021 年公司营业收入及其增速(单位:亿元) . 3 图 5:2016-2021 年公司归母净利润及其增速(单位:亿元) . 3 图 6:2016-2021 年公司航空航天锻件营收情况(单位:亿元) . 4 图 7:2016-2021 年公司航空航天锻件毛利润情况(单位:亿元)
4、 . 4 图 8:2021 年公司营业收入结构 . 4 图 9:2021 年公司毛利润结构 . 4 图 10:2016-2021 年航空航天锻件占营收比重不断提升(单位:亿元) . 5 图 11:公司毛利率、净利率、ROE . 5 图 12:公司期间费用及费用率(单位:亿元) . 5 图 13:公司存货、预付及预收账款变化(单位:亿元) . 6 图 14:2016-2021 年公司应收账款情况 . 6 图 15:2016-2021 年公司经营性净现金流情况(单位:百万元) . 6 图 16:公司近 6 年经营性现金流与营业收入净利润比例 . 6 图 17:锻件应用领域广泛 . 7 图 18:矩
5、形截面环形锻件 . 8 图 19:异形截面环形锻件 . 8 图 20:航空发动机上环形锻件的应用情况 . 8 图 21:铝合金锻件接头 . 9 图 22:镁合金锻件接头 . 9 图 23:公司产品在火箭上的应用 . 10 图 24:公司产品在导弹上的应用 . 10 图 25:锻件在电力设备行业的应用 . 11 图 26:中航重机主要业务构成. 14 图 27:航宇科技环形锻件 . 15 图 28:航宇科技复杂薄壁异型环轧锻件 . 15 图 29:东轻公司锻环产品 . 15 图 30:西南铝业 10 米级铝合金锻环 . 15 图 31:东轻产品在“嫦娥五号”探测器上的应用 . 16 图 32:东
6、轻公司锻环产品 . 16 图 33:西南铝业多种直径铝合金锻环 . 16 图 34:西南铝业 10 米级铝合金锻环 . 16 图 35:可比公司情况 . 17 图 36:2018-21Q3 可比公司整体营收情况(单位:亿元) . 17 图 37:2019-2038E 交付中国飞机总数(单位:架) . 20 图 38:2019-2038E 交付中国飞机价值(单位:亿美元) . 20 图 39:CJ-1000AX 装配图 . 20 图 40:C919 客机试飞图 . 20 图 41:中国国内民航转包生产金额逐步增长(单位:万美元) . 21 图 42:我国民用航空产品转包生产的交付金额总体呈上升趋
7、势(单位:万美元) . 22 图 43:2010 至 2017 年国防装备费情况 . 23 请务必阅读正文之后的免责条款部分 图 44:长征系列运载火箭发射情况(次) . 23 图 45:我国燃气轮机进出口金额(单位:百万美元) . 24 图 46:我国陆上风电新增装机容量 . 24 图 47:东轻产品在“嫦娥五号”探测器上的应用 . 25 图 48:东轻公司锻环产品 . 25 图 49:2020 年我国各类型军机数量与美国、俄罗斯相比具有较大差距(单位:架). 26 图 50:中国军费支出占 GDP 比重 . 28 图 51:快舟一号甲小型运载火箭 . 29 图 52:捷龙一号小型运载火箭(
8、左一) . 29 图 53:我国石油和化工行业营收及同比增速 . 30 图 54:我国核电装机累计规模. 31 图 55:2021-2026E 中国航空零部件市场规模测算(单位:亿美元) . 32 表格目录表格目录 表 1:公司主要产品种类、用途及代表客户 . 3 表 2:机匣与非机匣锻件区别 . 9 表 3:航天型号常用锻件产品及其锻造工艺 . 10 表 4:公司电力锻件的应用情况 . 11 表 5:矩形截面轧制技术与异形截面轧制技术比较 . 12 表 6:航空发动机环锻件选材发展历程 . 13 表 7:国外主要航空环锻件生产企业 . 13 表 8:我国战机航空发动机市场空间测算 . 18
9、表 9:我国军用大飞机航空发动机市场空间测算 . 18 表 10:我国军用直升机需求空间测算 . 18 表 11:军用航发环形锻件市场空间预测 . 19 表 12:至 2038 年我国民用大中型飞机航空发动机新增市场空间测算 . 21 表 13:至 2038 年国际转包民机航发环形锻件市场空间测算 . 22 表 14:航空发动机维修更换频率 . 25 表 15:各国飞行员年飞行时间. 26 表 16: 通过 SIPRI、 World Air Forces 等数据测算, 我军三、 四代战机航发国产化率 69% . 27 表 17:美国多次战争中使用弹药数量 . 27 表 18:导弹更新换代速度远
10、高于坦克、战斗机等主战装备 . 27 表 19:航天相关政策 . 29 表 20:燃气轮机相关政策 . 30 表 21:非公开发行情况 . 31 表 22:募投项目投资构成 . 32 表 23:募投项目达产后收益预计 . 32 表 24:公司专利奖项和客户源情况 . 33 表 25:公司营收拆分及预测(单位:百万元) . 35 表 26:可比公司估值情况 . 35 请务必阅读正文之后的免责条款部分 1 军用环锻核心民企,专精特新“小巨人”军用环锻核心民企,专精特新“小巨人” 国内环锻核心供应商,积极布局航空航天领域国内环锻核心供应商,积极布局航空航天领域 国内军民用环形锻件核心供应商。国内军民
11、用环形锻件核心供应商。派克新材前身是成立于 2002 年的派克贸易,以金属材料销售为主,2006 年派克重型铸造成立,开始从事民用锻造业务,2009 年进军风电锻造领域,2012 年进军船与火电锻造领域,2013 年开始布局军用航空航天锻造市场,并取得军品相关认证;公司于 2016 年完成股改,并于 2020 年在上交所上市。公司深耕锻造领域,形成包括锻造工艺、热处理工艺、性能检测在内的完整锻件制造流程,是目前国内少数可供应航空、航天、舰船等高端领域环形锻件的国家级高新技术企业之一,2020 年被评为专精特新“小巨人”企业。 图 1:派克新材历史沿革 资料来源:公司官网、公司公告,中信证券研究
12、部 公司股权结构较为清晰,有公司股权结构较为清晰,有利于长期稳定发展。利于长期稳定发展。公司第一大股东为宗丽萍,总计持股37.29%;第二大股东为是玉丰,总计持股 24.27%;两人系夫妻关系,合计直接和间接持有公司股份 61.56%,为公司控股股东和实际控股人;此外,臧洪涛持股 6.22%,为公司第三大股东。公司拥有一家全资子公司兆丰科技,主要从事技术开发及金属材料、化工产品销售等业务。公司股权结构清晰,有利于降低决策成本,提升管理效益,助力公司长期稳定发展。 请务必阅读正文之后的免责条款部分 2 图 2:公司股权结构及核心子公司情况 资料来源:公司官网、公司公告,中信证券研究部 公司主要从
13、事军民用环形锻件,面向航空、航天、电力石化等领域。公司主要从事军民用环形锻件,面向航空、航天、电力石化等领域。公司主要产品为辗制环形锻件、自由锻件、精密模锻件等各类金属锻件,主要应用于航空、航天、民用等领域,其中:航空领域产品为发动机环锻件等,主要用于航空发动机机匣、燃烧室、支撑环等部位, 面向中国航发集团、 英国罗罗等客户; 航天产品为航天环锻件、 模锻件等,主要应用于火箭及导弹壳体、火箭发动机机匣、卫星支架等,面向航天科技集团、航天科工集团等客户;民用产品主要为船舶锻件、电力锻件、石化锻件等,主要应用于船舶燃气轮机机匣、汽轮机阀碟等,面向中国航发集团、中船重工、上海电气、德国西门子等企业,
14、与国内外众多大型优质客户形成稳固的业务合作关系。 图 3:公司产品示意图 资料来源:公司官网,中信证券研究部 请务必阅读正文之后的免责条款部分 3 表 1:公司主要产品种类、用途及代表客户 产品分类产品分类 用途用途 代表客户代表客户 航空锻件 航空发动机机匣、燃烧室、密封环、支撑环、承力环等重要部位;机身连接部件等 中国航发集团、航空工业集团、无锡润和、英国罗罗 航天锻件 火箭及导弹壳体、 火箭发动机机匣、 燃料储存箱、卫星支架、整流罩等承力部件 航天科技集团、航天科工集团、陕西蓝箭、北京星际荣耀 船舶锻件 燃气轮机机匣、 叶环、 法兰;; 民用船舶舵系锻件、锚系锻件、轴系锻件等 中国航发集
15、团、中船重工、中国船舶、瓦锡兰、麦基嘉、振华集团 电力锻件 汽轮机阀碟、阀杆、进气接管、进气插管、静叶持环、护环、汽机环、盘;核电堆内构件;风电齿轮、齿圈等 上海电气、东方电气、哈电集团、南京汽轮机、德国西门子、日本三菱电机 石化锻件 石化设备管道用法兰及锻件和金属压力容器用连接法兰、换热器所需的各种管板、加氢反应器所用的筒节等 中石化、双良集团、森松工业、无锡化工装备 其他锻件 回转支承套圈、传动齿坯、筒体以及其他自由锻件 福伊特、中铁工业、内蒙一机、豪迈科技、纽威阀门 资料来源:公司官网,公司招股说明书,中信证券研究部 军品需求持续扩张,盈利能力不断提升军品需求持续扩张,盈利能力不断提升
16、受下游航空航天需求持续拉动,公司近五年营收净利快速增长。受下游航空航天需求持续拉动,公司近五年营收净利快速增长。受益于下游锻件市场需求持续释放, 公司近五年营收、 利润均实现大幅增长。 收入端, 公司营收从 2016 年 3.40亿元增长至 2021 年 17.33 亿元,复合增速 38.53%;其中航空航天锻件业务增长较快,由2016 年 0.23 亿元增长到 2021 年 7.16 亿元,复合增速 98.19%;利润端,受益于军品放量以及规模效应影响,公司净利润从 2016 年 0.29 亿元增长到 2021 年 3.04 亿元,复合增速 59.71%。 据业绩预告, 公司 2022Q1
17、预计实现归母净利 1.05 亿元, 同比+60.77%左右;预计实现扣非净利润 1.02 亿元,同比+70.22%,2022 年一季度业绩实现开门红。 图 4:2016-2021 年公司营业收入及其增速(单位:亿元) 图 5:2016-2021 年公司归母净利润及其增速(单位:亿元) 资料来源:Wind,中信证券研究部 资料来源:Wind,中信证券研究部 0%10%20%30%40%50%60%70%02468001920202021营业收入同比增速0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%110%00.511.522.533
18、.52001920202021归母净利润同比增速 请务必阅读正文之后的免责条款部分 4 图 6:2016-2021 年公司航空航天锻件营收情况(单位:亿元) 图 7:2016-2021 年公司航空航天锻件毛利润情况(单位:亿元) 资料来源:Wind,中信证券研究部 资料来源:Wind,中信证券研究部 航空航天业务快速增长,是公司主要收入利润来源。航空航天业务快速增长,是公司主要收入利润来源。从收入结构来看,2021 年公司实现收入 17.33 亿元,其中航空航天锻件营收占比最多,为 41.32%,其次为石化锻件和电力锻件, 占比分别为 30.12%、 9.92%; 从毛利
19、润结构来看, 2021 年公司实现毛利润 5.02亿元,其中航空航天锻件占比最大,合计 65.94%,其次为石化和电力锻件,占比分别为17.93%、4.58%。2016 年后,受航空航天下游需求拉动,公司航空航天锻件营收、毛利均实现大幅增长,在公司整体营收、利润中占比不断提升。 图 8:2021 年公司营业收入结构 图 9:2021 年公司毛利润结构 资料来源:Wind,中信证券研究部 资料来源:Wind,中信证券研究部 06200202021航空航天锻件航空锻件航天锻件00.511.522.533.52001920202021
20、航空航天锻件航空锻件航天锻件42%31%10%8%9%航空航天锻件石化锻件电力锻件其他锻件其他业务66%18%5%7%5%航空航天锻件石化锻件电力锻件其他锻件其他业务 请务必阅读正文之后的免责条款部分 5 图 10:2016-2021 年航空航天锻件占营收比重不断提升(单位:亿元) 资料来源:Wind,中信证券研究部 期间费用管控良好,盈利能力显著提升。期间费用管控良好,盈利能力显著提升。公司近五年毛利率较为稳定,均保持在 30%左右;受疫情影响,2021 年毛利率稍有下降,为 29.00%。得益于公司有效的费用控制,管理费用和销售费用占比稳定, 财务费用逐年下降,公司期间费用率由 2016
21、年 19.44%逐步下降至 2021 年的 9.36%;综合各影响因素,公司净利率水平呈上升趋势,从 2016 年8.61%提高至 2021 年的 17.54%,盈利能力显著提升。 图 11:公司毛利率、净利率、ROE 图 12:公司期间费用及费用率(单位:亿元) 资料来源:Wind,中信证券研究部 资料来源:Wind,中信证券研究部 存货、预付等前瞻指标大幅增加,或预示业务景气度向好。存货、预付等前瞻指标大幅增加,或预示业务景气度向好。受军品需求扩张拉动,公司积极备产备料,2021 年末公司存货达 4.99 亿元,较年初增长 77.02%;2021 年末公司预付款项达 1.20 亿元,较年初
22、大幅增长 134.38%。公司存货及预付等前瞻性指标的大幅增长,或表明公司在手订单饱满,业务景气度向好。公司环锻件扩产稳步推进,2021 年末公司在建工程达 2.05 亿元,较年初增长 14.47%,随着后续建成投产,公司产能将进一步提升,业绩有望加速释放。 -238720021航空航天锻件石化锻件电力锻件船舶锻件其他锻件其他业务0%10%20%30%40%2001920202021毛利率净利率ROE0%5%10%15%20%25%00.511.522001920202021销售费用管理费用研发费用财务费用
23、期间费用率 请务必阅读正文之后的免责条款部分 6 图 13:公司存货、预付及预收账款变化(单位:亿元) 图 14:2016-2021 年公司应收账款情况 资料来源:Wind,中信证券研究部 资料来源:Wind,中信证券研究部 经营性现金流总体状况向好。经营性现金流总体状况向好。 公司 2016-2021 年经营性净现金流净额始终为正, 2019年由于公司业务规模进一步扩大,销售商品、提供劳务收到的现金大幅增长,公司全年经营性净现金流达 1.51 亿元,同比大幅增长 2448.97%;2021 年公司经营性现金流达 0.06亿元,同比有所下滑。受军品订单增长影响,公司 2021 年末存货增加至
24、4.99 亿元。2021年末公司应收账款增长至 6.16亿元, 但考虑到公司账龄在 1年内的应收账款占比超过 90%,且下游军品客户信用质量较好,预计回款风险较小,后续随着回款加速,现金流状况有望转好。 图 15:2016-2021 年公司经营性净现金流情况(单位:百万元) 图 16:公司近 6 年经营性现金流与营业收入净利润比例 资料来源:Wind,中信证券研究部 资料来源:Wind,中信证券研究部 00202021存货预付款项在建工程(合计)预收款项0%10%20%30%40%50%60%70%2001920202021应收
25、账款占流动资产比例应收账款站占营业收入比例-500%0%500%1000%1500%2000%2500%3000%02040608002001920202021经营活动产生的现金流量净额增速0%20%40%60%80%100%2001920202021经营活动净现金流/营业收入经营活动净现金流/净利润 请务必阅读正文之后的免责条款部分 7 环形锻件作用关键,复杂异形环件为未来趋势环形锻件作用关键,复杂异形环件为未来趋势 环形锻件是重要结构件,直接影响装备性能环形锻件是重要结构件,直接影响装备性能 锻件性能优异,是装备制造行业的基
26、础。锻件性能优异,是装备制造行业的基础。锻造是一种利用锻压机械对金属坯料施加压力,使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法。通过锻造工艺可以消除金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷,优化金属的微观结构组织,同时由于保存了完整的金属流线,锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件。锻造业作为机械制造基础性行业,对装备制造和国防建设具有重要意义,是关系到国家安全和国家经济命脉的不可或缺的战略性基础行业。锻件,在航空、船舶、工程机械、电力设备、高速列车等均大量使用。 图 17:锻件应用领域广泛 资料来源:派克新材官网,中信证券研究部 环形锻件是锻件的一种,具有变形充分均匀、节省
27、材料等特点。环形锻件是锻件的一种,具有变形充分均匀、节省材料等特点。根据锻造成形机理,可分为自由锻、模锻、辗环、特殊锻造,其中辗环工艺用以生产不同直径的环形锻件。环形锻件是金属坯料受外力作用后形变为满足规格要求的环形工件,金属坯料在轧制过程中柱状枝晶被打碎, 缩松、 缩孔被轮实, 消除了其力学性能的同向性, 构建精致的颗粒结构,因此环形锻件具有优异的力学性能,且材料利用率高。随着轧制技术的不断发展,环锻的种类日益丰富,除了常见的矩形截面环形锻件外,异形截面环形锻件也在航空航天、石化船舶等领域广泛应用。 请务必阅读正文之后的免责条款部分 8 图 18:矩形截面环形锻件 图 19:异形截面环形锻件
28、 资料来源:异形截面环形锻件截面形线重建与角点特征提取研究(路原野) 资料来源:异形截面环形锻件截面形线重建与角点特征提取研究(路原野) 环形锻件是航空发动机重要结构件,直接影响发动机的性能。环形锻件是航空发动机重要结构件,直接影响发动机的性能。环形锻件是航空发动机的关键锻件,采用精密环轧技术锻造的零件,具有组织致密、强度高、韧性好等优点,发动机机匣、燃烧室、安装边、密封环等重要零部件均为异形环锻件。航空发动机作为航空器的心脏,工作条件恶劣,因此对零部件的强韧性、疲劳性能、可靠性和耐久性提出很高的要求,而环形锻件的性能和质量将直接决定飞机及发动机的使用寿命及安全性能。根据航空优质钛合金锻件锻造
29、工艺技术及其质量控制 (蔡建明)的分析,按价值量计算,环形锻件约占航空发动机价值 6%。 图 20:航空发动机上环形锻件的应用情况 资料来源:公司招股说明书,中信证券研究部 根据应用位置不同,航空发动机环形锻件大体分为机匣和非机匣锻件两类。根据应用位置不同,航空发动机环形锻件大体分为机匣和非机匣锻件两类。机匣是航空发动机的“骨骼” ,是发动机的基座和主要承力部件,为发动机风扇、转轴、叶片等核心部件提供密闭空间,基本特征为圆筒形或圆锥形的壳体和支板组成的部件。除机匣外,环形锻件也适用于密封环、支撑环、涡轮导向环等结构件,覆盖发动机进气端到出气端。两类锻件在材料使用和加工流程上大致相似,机匣结构更
30、为复杂,截面突变大,成形难度大。公司生产多规格、多型号的辗制环形锻件,产品在航空发动机上的应用主要在机匣、燃烧室、密封环、支撑环、承力环等重要部件。 请务必阅读正文之后的免责条款部分 9 表 2:机匣与非机匣锻件区别 分类分类 技术特点技术特点 示意图示意图 航空发动机机匣 风扇机匣、压气机机匣、燃烧室外机匣、高压涡轮机匣、低压涡轮机匣等。 1、 一般形状不规则、结构复杂、零件沿轴向截面突变大、前后端直径差异大,锻造制坯及轧制过程控制困难,成形难度大; 2、 所用材料一般为高温合金、钛合金等难变形材料,锻造温度范围窄,材料对变形程度和变形温度较敏感,组织性能控制难度大。 航空发动机非机匣锻件
31、封严环、支承环、风扇法兰环、固定环、压缩机级间挡圈、燃烧室喷管外壁环件、涡轮导向环、整流环等。 环件材料从发动机进气端到出气端,主要用材有高温合金、钛合金等难变形材料,变形难度大,锻造、热处理过程组织性能控制困难,机械加工难度大。 资料来源:航宇科技招股说明书,中信证券研究部 锻造工艺是航天装备制造的首选,锻件通常作为重要承力结构件。锻造工艺是航天装备制造的首选,锻件通常作为重要承力结构件。航天工业是我国国防工业科技重要领域,而锻件制造是航天装备制造的基础。锻件产品组织结构良好、机械性能优良,是追求结构可靠、服役条件恶劣的航天装备的首要选择。如航天火箭和导弹,在发射和飞行过程中承受外压冲击载荷
32、和弯矩载荷等各种作用载荷,对力学性能、整体强度、刚度要求很高,锻件通常作为航天器的关键承力结构件,发挥重要作用。 图 21:铝合金锻件接头 图 22:镁合金锻件接头 资料来源:锻造技术在航天运载器中的应用及展望(倪江涛,张文学) 资料来源:锻造技术在航天运载器中的应用及展望(倪江涛,张文学) 目前国内航天装备制造仍以自由锻为主,环锻工艺在新一代火箭中广泛应用。目前国内航天装备制造仍以自由锻为主,环锻工艺在新一代火箭中广泛应用。在国内航天领域, 薄壁不规则复杂盒型件、 高筋类复杂薄壁件等非对称形状的航天产品占比较大,目前仍以自由锻为主。根据锻造技术在航天运载器中的应用及展望 (作者:倪江涛,张文
33、学;航天制造技术 2019 年 05 期) ,自由锻产品在航天运载器各型号锻件总数的 80%以上,以中小型锻件为主;模锻由于难以满足航天装备精密化、高数控化的要求,应用受到很大限制;环轧工艺在新一代运载火箭中广泛应用,主要用于端框、过渡环等产品。公司航天锻件覆盖导弹和火箭两大领域,主要用于导弹发动机机匣、导弹外壳等;火箭用锻件产品主要用于运载火箭发动机机匣、安装边、支座、法兰等。 请务必阅读正文之后的免责条款部分 10 表 3:航天型号常用锻件产品及其锻造工艺 锻造工艺锻造工艺 产品名称产品名称 材料牌号材料牌号 自由锻 法兰、套环、壳体 2219、2A14、5A06、6A02、0Cr18Ni
34、9、 1Cr18Ni9Ti 等 支架、支座、接头 2A14、7A04、7A09、7050、TC4、30CrMnSiNi2A 等 舵轴、底盘 GH4169 等 摇臂 0Cr17Ni4Cu4Nb7055 模锻 接头、吊环 2A14、30CrMnSiA 等 等温锻 接头、盒形件 2A14、7A04 等 环轧 过渡环、端框、壳段 2219、2A14、5A06、7A04、7055 等 资料来源: 锻造技术在航天运载器中的应用及展望 (倪江涛,张文学) 图 23:公司产品在火箭上的应用 图 24:公司产品在导弹上的应用 资料来源:派克新材招股说明书 资料来源:派克新材招股说明书 锻件在电力行业广阔应用,可
35、分为火电锻件、风电锻件、水电锻件和核电锻件锻件在电力行业广阔应用,可分为火电锻件、风电锻件、水电锻件和核电锻件。火力发电是我国目前最主要的发电方式,火电设备对锻件的需求主要在汽轮发电机的转子、护环、重型燃气轮机的机匣、转动件等部位;风电行业发展时间较火电短,但由于其环保、转换效率高等特点,发展前景广阔,锻件主要应用于风电增速箱、风机主轴、环锻件等;水力发电为我国传统发电方式之一,水力设备中锻件的应用包括水轮机大轴、镜板等;核电是未来电源结构调整的主攻方向,核电设备行业对锻件的需求主要在核电站的压力壳和堆内构件两大类。 请务必阅读正文之后的免责条款部分 11 图 25:锻件在电力设备行业的应用
36、资料来源:中国锻压协会,中信证券研究部 公司电力锻件主要应用于火电领域、核电领域和风电领域。公司电力锻件主要应用于火电领域、核电领域和风电领域。在火电领域,公司主要为汽轮机厂家配套生产静叶持环、汽机护环、汽封及为重型燃气轮机提供机匣、转动件、密封环等;在核电领域,公司生产堆内构件相关锻件,应用于堆芯上部支承构件、堆芯下部支承构件、 堆芯测量支承结构,满足其耐高温、耐高压、耐腐蚀的需求;在风电领域,公司产品应用于风电组机的轴承、齿轮、为发电机组的可靠运行提供强有力的保障。 表 4:公司电力锻件的应用情况 领域领域 产品产品 示意图示意图 火电 汽轮机 静叶持环、汽机护环、汽封、阀门等 重 型 燃
37、 气轮机 机匣、 转动件、 密封环、 燃烧室、 支撑环等 核电 堆内构件相关锻件,包括堆芯上部支承构件、堆芯下部支承构件、 堆芯测量支承结构 请务必阅读正文之后的免责条款部分 12 领域领域 产品产品 示意图示意图 风电 风电机组中的轴承、齿轮、齿圈等 资料来源:派克新材招股说明书,中信证券研究部 复杂异形件是环形锻件主流发展方向复杂异形件是环形锻件主流发展方向 复杂异形环件精密轧制技术是重要发展方向。复杂异形环件精密轧制技术是重要发展方向。目前国内各类环件生产工艺以自由锻或辗轧技术为主, 形状上以矩形或简单异形截面为主, 加工余量大, 材料利用率约为 5%-10%,且存在尺寸精度低、组织不均
38、匀等问题。因此复杂异形环件精密轧制技术成为新的研究方向。 异形环件轧制主要通过合理的轧制孔型设计, 使轧制产品尽可能接近零件的轮廓外形,从而达到近无余量的整体成形。与矩形截面环轧相比,异形环件材料流动更为复杂,变形和直径增长规律更难控制,但其能大幅提升提高材料利用率,提升性能。 表 5:矩形截面轧制技术与异形截面轧制技术比较 方法方法 轧制工艺轧制工艺 优劣势优劣势 矩形截面轧制技术 径向轧制 主辊轴心位置不变,芯辊向主芯辊方向以一定速度进给。轧制过程中环件壁厚逐渐减小,直径逐渐扩大,表现出异步、不对称、连续轧制的特点。 优势:成形过程相对简单,较好控制,对设备和工艺要求相对低。 劣势:材料利
39、用率低,尺寸精度差、组织不均匀、加工变形严重。 异形截面轧制技术 径轴向联合轧制 驱动辊连续转动,环件在芯辊的直线进给运动作用下,实现被动转动,芯辊和驱动辊之间为环件轧制的主变形区,环件壁厚减小、直径增加、界面轮廓逐渐成形。在成形过程中,为了避免环件由于转动而产生的波动,导向辊按照一定的规律运动,保证环件始终保持较好的圆度,上下锥辊在绕着自身轴线转动的同时向后移动,限制环件在轴向方向的材料流动,保证截面轮廓填充。 优势:材料利用率高,环件综合力学性能好。 劣势:成形过程材料流动较为复杂,毛坯设计、轧辊运动控制等相关参数匹配较为复杂。 资料来源: 异形环件精密轧制关键技术及有限元分析研究进展 (
40、杨帆,龚小涛) , 环件径向轧制变形规律 (沈晓辉,阎军,章静,曹杰) ,中信证券研究部 难变形金属环形锻件是未来趋势。难变形金属环形锻件是未来趋势。高性能、长寿命、高可靠性,是航空航天等领域高端装备环形锻件制造追求的永恒目标,以满足高温、高压、高转速、交变负载等极端服役条件。采用轻质、高强度、耐高温等航空难变形金属材料,比如高温合金、钛合金、铝合金、高强度钢等,是实现这一目标的重要途径。由难变形金属材料制造的航空发动机环形锻件,具备更强的承载能力、更轻的重量、更强的耐热性以及对温度和载荷变化更好的适应能力。随着航空航天等领域对高性能环形锻件的需求不断释放,难变形金属材料将成为环形锻件用材料的
41、主流发展方向。 请务必阅读正文之后的免责条款部分 13 表 6:航空发动机环锻件选材发展历程 发动机发动机 环锻件选材环锻件选材 环锻件特点环锻件特点 二代发动机 大量使用不锈钢,少量使用铁基高温合金 矩形环,加工余量大;基本无难变形材料,加工容易,组织性能易控制 三代发动机 镍基高温合金、两相钛合金等材料 部分使用异形环,加工余量适中;有难变形材料,组织性能较易控制 四代发动机 更多的镍基、钴基高温合金、新型钛合金 机匣类更多为异形环,加工余量小;更多的使用难变形材料,组织性能不易控制 资料来源:航宇科技招股说明书,中信证券研究部 环形锻件市场壁垒较高,竞争格局稳定环形锻件市场壁垒较高,竞争
42、格局稳定 美日等国领先全球航空环锻领域,占据高端应用市场美日等国领先全球航空环锻领域,占据高端应用市场 美国和日本等发达国家走在航空环形锻件领域前列。美国和日本等发达国家走在航空环形锻件领域前列。其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、高性能的高品质环形锻件。上述国家的先进锻造企业不仅占据着航空航天、燃气轮机、能源装备等主要高端应用市场,其产品也具备更高的附加值。我国环形锻件生产厂商发展较晚,国内生产厂商在规模、技术、设备等方面同一些世界领先的生产厂商仍有一定差距。 目前目前国外航空环形锻件市场由美日意墨英等少数国家的企业主导。国外航空环形锻件市场由美日意墨英等少数国家
43、的企业主导。主要参与者有CARLTON FORGE WORKS (美国 PCC 集团下属企业) 、 Howmet Aerospace Inc (简称:HWM) 、墨西哥 FRISA、英国 DONCASTERS 等企业。在航空难变形金属材料环形锻件领域,由于航空发动机对锻件质量要求极高,在技术、工艺、设备、资金、人员、认证资质方面均有很高的进入壁垒, 只有少数企业能进入该行业, 而 Carlton、 Doncasters、 HWM等知名锻造企业及所属产业集团,企业发展历史悠久,资本实力雄厚,工艺水平和技术实力处于国际领先水平。 通过多年的产业整合, 这些企业目前已基本形成原材料、 熔炼合金、锻造
44、成形、机加、装配等完整的航空零部件产业链条,占据国外航空环形锻件市场主导地位。 表 7:国外主要航空环锻件生产企业 公司公司 国家国家 简介简介 主要产品主要产品/业务业务 CARLTON FORGE WORKS 美国 航空航天、燃气轮机环形锻件领域的行业领导者, 是 PCC 集团锻造板块重要公司之一,以向世界主要航空发动机制造商提供高品质的高温合金环形锻件而闻名。 低压涡轮机匣、风扇机匣、燃烧室机匣、压气机机匣、密封环等。 DONCASTERS 英国 世界领先的生产精密合金零部件产品的跨国公司,长期为国际三大航空发动机制造商提供基础零部件。 铸件、锻件等精密零部件产品,其产品主要应用于航空发
45、动机、工业燃气轮机、石油化工设备、特种车辆等领域。 HWM 美国 美国铝业集团于 2016 年收购世界知名航空发动机无缝环形锻件供应商 FIRTH RIXSON后组建成立Arconic Inc并独立上市。2020 年 4 月 Arconic 分拆,HWM 成立。 无缝环形锻件,应用于航空发动机、风力/火力发电、燃气轮机、工程机械、工业轴承等,产品材料包括不锈钢、镍基高温合金与钛合金。 FRISA 墨西哥 无缝环形锻件和开口模锻生产企业,主要生产地位于墨西哥。 主要应用于航空航天、 建筑与采矿、 石油与天然气、能源设备、风力发电等领域,其业务包括钢材原材料制造、锻造、热处理、机械加工、无损检测等
46、环节。 SCOT FORGE 美国 美国专业生产无缝环形锻件和开口模锻的公司。 覆盖航空航天、能源设备、武器装备、石油化工、船舶等多个行业, 产品材料主要包括合金钢、 碳钢、不锈钢。 请务必阅读正文之后的免责条款部分 14 公司公司 国家国家 简介简介 主要产品主要产品/业务业务 Forgital Group 意大利 专门从事环形锻件和叠层轧制环的意大利企业。 主要应用于航空、航天、油气、能源设备(风电、核电、工业燃气轮机)等领域,其业务涵盖锻造、热处理、初加工、半精加工、精加工、装配、PVD涂层等。 日立金属株式会社 日本 亚洲重要的航空发动机环形锻件生产企业。 主要从事金属制品、电子部件等
47、产品的制造和销售, 业务涉及金属材料、 功能材料制造, 以及航空、能源、汽车、工业基础设施、电子、医疗相关领域等锻件产品制造, 其中航空发动机锻件产品包括风扇机匣、高压压气机机匣、高压涡轮机匣、低压涡轮机匣、燃烧室机匣、传动轴、涡轮后支撑等。 资料来源:航宇科技招股说明书,中信证券研究部 国内航发环锻市场集中度较高,呈三足鼎立格局国内航发环锻市场集中度较高,呈三足鼎立格局 航发环形锻件市场主要参与者有中航重机、派克新材和航宇科技。航发环形锻件市场主要参与者有中航重机、派克新材和航宇科技。航空环形锻件领域具有很高壁垒,对技术、工艺、资金、设备、资质等都有很高要求,目前市场主要参与者有中航重机、派
48、克新材和航宇科技,行业集中度较高,其中,中航重机子公司贵州安大为行业内最大供应商,背靠中航工业集团,具有较强的先发优势;航宇科技拥有相对领先的国际客户资源。 中航重机为国内军用航空锻件龙头企业中航重机为国内军用航空锻件龙头企业。公司业务涵盖锻造与液压环控两大类,产品覆盖国内所有飞机、发动机型号。公司锻造业务主要以飞机机身机翼锻件、航空发动机盘轴类和环形锻件为主,此外还为汽车、工程机械配套泵、阀、减速机等液压件,主要客户涵盖国内各主机厂及罗罗、波音、空客等国外客户,子公司包括陕西宏远、贵州安大均从事锻件生产。 图 26:中航重机主要业务构成 资料来源:中航重机官网,中信证券研究部 航宇科技是军用
49、环锻件主要供应商。航宇科技是军用环锻件主要供应商。公司主要从事航空难变形金属材料环形锻件研制,主要应用于航空发动机领域, 同时覆盖航天火箭发动机、 导弹、 舰载燃机、 工业燃气轮机、核电装备等高端装备领域。在国内航空市场,公司全面配套参与国内军用和民用航空发动机整机的同步研发,参与新一代军用航空发动机重点型号和长江系列商用发动机。在国际航空市场,公司取得了 GE 航空、普惠、赛峰、罗罗等国际主要航空发动机客户的供应商资质, 并签订了为目前国际主流窄体、 宽体客机新一代发动机等供应环形锻件的长期协议。 请务必阅读正文之后的免责条款部分 15 图 27:航宇科技环形锻件 图 28:航宇科技复杂薄壁
50、异型环轧锻件 资料来源:航宇科技招股说明书 资料来源:航宇科技招股说明书 航天锻件市场参与者较少,以一铝、二铝为主航天锻件市场参与者较少,以一铝、二铝为主 航天锻件市场参与者较少, 以老牌加工厂东轻铝业 (一铝) 和西南铝业 (二铝) 为首。航天锻件市场参与者较少, 以老牌加工厂东轻铝业 (一铝) 和西南铝业 (二铝) 为首。东轻铝业和西南铝业为我国老牌铝加工企业,最早参与了国内航天工程研制,目前仍是我国航天锻件市场主力,参与了大部分运载火箭及导弹关键部位材料的配套和供货。派克新材航天锻件产品目前处于研制和配套阶段, 运载火箭用锻件主要以研制试验件为主。 此外,中航重机、航宇科技也有涉及航天锻