1、 东方财智 兴盛之源 DONGXING SECURITIES 行 业 研 究 东 兴 证 券 股 份 有 限 公 司 证 券 研 究 报 告 钢铁钢铁行行业：业：乘大国崛起之风，把握军工特乘大国崛起之风，把握军工特 钢加速成长期的投资机会钢加速成长期的投资机会 钢铁工业转型升级专题系列之一钢铁工业转型升级专题系列之一 2020 年 06 月 23 日 看好/维持 钢铁钢铁 行业行业报告报告 分析师分析师 陆洲 电话： 邮箱： 执业证书编号：S01 分析师分析师 罗四维 电话： 邮箱： 执业证书编号：S0
2、2 研究助理研究助理 张清清 电话： 邮箱： 执业证书编号：S15 投资摘要： 高温合金行业兼具高技术壁垒和资质壁垒。高温合金行业兼具高技术壁垒和资质壁垒。高温合金主要是指以铁、镍、钴为基，能在 600以上的高温及应力作用下长期工 作的金属材料；主要用于航空航天、能源电力、石油化工、汽车等领域，其中航空航天领域占比达到 55%。上述性能要求和应 用场景决定了高温合金产业兼具高技术壁垒和资质壁垒。经过 60 多年的发展，我国高温合金产业现已形成了以研制、生产和 使用三结合的组织模式；包含变形、铸造和特种高温合金的产品体系；包括国企、民企的生产体系。
3、新式装备密集投放拉动高温合金需求新式装备密集投放拉动高温合金需求增长增长， “两机”专项加速国产化替代。， “两机”专项加速国产化替代。高温合金主要用于航空发动机和燃气轮机上，无论 从总量上还是代际上看，我国空军和海军装备具有较大的新增和替换空间。我们通过自上而下和自下而上两种方式测算，未 来 20 年我国军用高温合金的年均需求有望翻番。目前国产航发用高温合金中 30%以上依赖进口，民用航空领域和燃气轮机领 域的高温合金跟随整机进口。随着我国在高端装备领域受到越来越多的进口约束，高温合金将直接受益于“两机”专项推动 的国产化替代。根据测算，进口替代将为航空和燃气轮机用高温合金市场带来近 2 万
4、吨的增量。 军用高温合金市场的竞争格局军用高温合金市场的竞争格局优且稳定优且稳定，产品的毛利率水平高。，产品的毛利率水平高。我国的军工高温合金主要由抚顺特钢、钢研高纳、航材院等 国企供应，目前需求不足万吨。在现有的型号研制和生产组织模式下，各家的市场份额稳定，民营企业介入较慢。军用高温 合金供应商对下游的议价能力不弱，且军用高温合金的售价较民用溢价显著，使得上游成本对企业经营效益的影响不显著。 由于高温合金在整机中的成本占比较低，主机厂对其价格的敏感性较弱也是产品高毛利率的重要原因之一。 投资策略：投资策略：乘大国崛起之风，把握军工特钢乘大国崛起之风，把握军工特钢加速加速成长期的投资机会。成长
5、期的投资机会。纵览诸大国崛起的历史，打造与国家经济实力相匹配的 军事实力是必经之路。随着配备航空发动机、燃气轮机的新式装备密集投入使用，叠加高温合金国产化替代加速，我国的高 温合金市场已步入快速增长的轨道。 钢研高纳 （东兴军工强烈推荐） 、 ST 抚钢等深度布局军用高温合金产品的企业将率先受益。 风险提示：风险提示： （1）原材料价格风险； （2）企业经营风险； （3）宏观经济风险。 行业重点公司盈利预测与评级 简称简称 EPS(EPS(元元) ) PEPE PBPB 评级评级 202018A18A 202019E19E 202020E20E 202021E21E 202018A18A 20
6、2019E19E 202020E20E 202021E21E 钢研高纳 0.33 0.40 0.51 0.60 48.13 44.13 34.96 29.34 4.04 强烈推荐 ST 抚钢 0.15 0.18 0.24 0.29 21.55 23.13 17.92 14.82 1.85 未评级 资料来源：公司财报、东兴证券研究所（未评级公司采用Wind一致性预期） P2 东兴证券深度报告东兴证券深度报告 钢铁行业：乘大国崛起之风，把握军工特钢加速成长期的投资机会 东方财智 兴盛之源 DONGXING SECURITIES 目目 录录 1. 高温合金简介高温合金简介. 4 1.1 高温合金市场
7、兼具技术壁垒和资质壁垒 . 4 1.2 我国的高温合金产业已进入独立研发新阶段 . 5 2. 新式装备进入密集投放期新式装备进入密集投放期 进口替代驱动高温合金市场加速成长进口替代驱动高温合金市场加速成长 . 8 2.1 大国崛起后新式装备密集投放 军用高温合金市场的增长潜力大 . 8 2.2 进口替代后高温合金的年均需求将增加 2 万吨 .10 2.2.1 航空高温合金的进口替代需求约为 1 万吨 .10 2.2.2 燃气轮机渗透率提升驱动高温合金需求增长 .10 3. “两机两机”专项加速国产化替代，上游原料企业率先受益专项加速国产化替代，上游原料企业率先受益 . 11 3.1 积极推进“
8、两机”专项 高温合金企业受益于国产化替代加速. 11 3.2 军品竞争格局优且稳定 民企跑步进入民品市场 . 11 3.3 军用高温合金产品的毛利率高且稳定 .14 4. 投资策略：乘大国崛起之风，把握军工特钢加速成长期的投资机会投资策略：乘大国崛起之风，把握军工特钢加速成长期的投资机会 .15 5. 风险提示风险提示.16 相关报告汇总相关报告汇总 .17 插图目录插图目录 图图 1： 镍基合金的耐热性优于其他传统金属材料镍基合金的耐热性优于其他传统金属材料 . 4 图图 2： 高温合金的性能要求及设计思想高温合金的性能要求及设计思想 . 4 图图 3： 中国二重的中国二重的 8万吨大型模锻
9、压机万吨大型模锻压机 . 4 图图 4： 直径为直径为 2100mm 的超大的超大型型 GH4706 合金涡轮盘锻件合金涡轮盘锻件. 4 图图 5： 不同铸造工艺下的高温合金组织不同铸造工艺下的高温合金组织 . 5 图图 6： 不同铸造工艺下的高温合金组织不同铸造工艺下的高温合金组织 . 5 图图 7： 全球的高温合金的主要应用领域全球的高温合金的主要应用领域 . 5 图图 8： 高温合金的用途高温合金的用途. 5 图图 9： 我国高温合金的发展阶段我国高温合金的发展阶段. 6 图图 10： 高温合金的分类高温合金的分类 . 7 图图 11： 2018年我国与美国军用飞机的数量对比年我国与美国
10、军用飞机的数量对比. 8 图图 12： 我国现役的战斗机中三代机占比不足我国现役的战斗机中三代机占比不足 40% . 8 图图 13： 美国的三代机占比达到美国的三代机占比达到 70%以上以上 . 8 图图 14： 我国的军费开支与我国的军费开支与 GDP 增速保持同步（增速保持同步（%） . 9 图图 15： 我国的军费开支占我国的军费开支占 GDP 的比重低于美国的比重低于美国. 9 图图 16： 我国天然气发电装机（我国天然气发电装机（GW） .10 图图 17： 液化天然气市场价格已降至液化天然气市场价格已降至 2元元/方方 .10 图图 18： 我国主要的变形高温合金生产单位我国主要
11、的变形高温合金生产单位 .12 图图 19： 我国主要的铸造我国主要的铸造高温合金生产单位高温合金生产单位 .12 图图 20： 航空高温合金产品的毛利率显著高于民品（图南股份）航空高温合金产品的毛利率显著高于民品（图南股份） .14 oPoRpRyQmMpQrRsNtNtNoN7N9RaQsQrRmOqQiNpPrPlOpMrRbRoOxOuOtRoNwMpPrP 东兴证券深度报告东兴证券深度报告 钢铁行业：乘大国崛起之风，把握军工特钢加速成长期的投资机会 P3 东方财智 兴盛之源 DONGXING SECURITIES 图图 21： 钢研高纳的铸造高温合金产品毛利率稳步提升钢研高纳的铸造高
12、温合金产品毛利率稳步提升 .14 图图 22： 主要合金原料的价格主要合金原料的价格 .15 图图 23： 主要合金原料的成本分配（元主要合金原料的成本分配（元/吨）吨） .15 图图 24： 发动机在军用飞机中的制造成本占比高发动机在军用飞机中的制造成本占比高 .15 图图 25： 世界各国航空发动机在战斗机生产成本中的占比世界各国航空发动机在战斗机生产成本中的占比 .15 图图 26： 我国重点特钢企业的高温合金产量年复合增长我国重点特钢企业的高温合金产量年复合增长 10% .16 图图 27： 主要高温合金供应商的综合毛利率均在主要高温合金供应商的综合毛利率均在 30%以上以上 .16
13、表格目录表格目录 表表 1： 主要国家的高温合金牌号主要国家的高温合金牌号. 6 表表 2： 按基体元素划分的高温合金按基体元素划分的高温合金. 7 表表 3： 自下而上估算未来自下而上估算未来 20年我国的军用高温合金需求约年我国的军用高温合金需求约 38万吨万吨 . 9 表表 4： 测算的未来测算的未来 20 年我国民用航空对高温合金的年平均需求年我国民用航空对高温合金的年平均需求 .10 表表 5： 国家政策层面对高温合金产业的支持力度大国家政策层面对高温合金产业的支持力度大 . 11 表表 6： 我国主要的高温合金生产企业我国主要的高温合金生产企业 .13 表表 7： GH4169 的
14、化学成分（的化学成分（%） .14 P4 东兴证券深度报告东兴证券深度报告 钢铁行业：乘大国崛起之风，把握军工特钢加速成长期的投资机会 东方财智 兴盛之源 DONGXING SECURITIES 1. 高温合金简介高温合金简介 1.1 高温合金市场兼具技术壁垒和资质壁垒高温合金市场兼具技术壁垒和资质壁垒 高温合金高温合金对性能的要求苛刻，对性能的要求苛刻，被其他合金被其他合金材料材料替代的可能性低。替代的可能性低。高温合金主要是指以铁、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金属材料。高温合金具有优异的高温强度、良好的抗氧化、 抗热腐蚀、疲劳和断裂韧性等性能，因此研发和生产
15、都存在较高的技术壁垒。试验研究表明，镍基合金的比 强度在高温段明显要高于铝、钢和钛合金，因此被其他材料替代的可能性低。 图图1：镍基合金的耐热性优于其他传统金属材料镍基合金的耐热性优于其他传统金属材料 图 图2：高温合金的性能要求及设计思高温合金的性能要求及设计思想想 资料来源：中国知网，东兴证券研究所 资料来源： 航空材料学 ，东兴证券研究所 高温合金生产的技术难点较多。高温合金生产的技术难点较多。就变形高温合金而言，生产主要包含三个步骤：冶炼铸造粗锻开坯精锻 成型；铸造高温合金则主要包含母合金熔炼精密铸造两个步骤；经过上述工艺生产的零部件毛坯再交付主 机厂，并加工成尺寸精度符合要求的零部件
16、后投入使用。高温合金生产的主要技术难点包括： （1）合金强化 及冶金缺陷控制； （2）锻件的成型及组织控制，尤其是大型锻件对设备和工艺的要求高； （3）铸造成形及组 织控制技术等。 图图3：中国二重的中国二重的 8 万吨大型模锻压机万吨大型模锻压机 图 图4：直径为直径为 2100mm 的超大型的超大型 GH4706 合金涡轮盘锻件合金涡轮盘锻件 资料来源：新闻报道，东兴证券研究所 资料来源：新闻报道，东兴证券研究所 东兴证券深度报告东兴证券深度报告 钢铁行业：乘大国崛起之风，把握军工特钢加速成长期的投资机会 P5 东方财智 兴盛之源 DONGXING SECURITIES 图图5：不同铸造工
17、艺下的高温合金组织不同铸造工艺下的高温合金组织 图 图6：不同铸造工艺下的高温合金组织不同铸造工艺下的高温合金组织 资料来源：中国知网，东兴证券研究所 资料来源：中国知网，东兴证券研究所 高温合金市场具有较高的资质壁垒。高温合金市场具有较高的资质壁垒。 全球的高温合金主要用于航空航天、 能源电力、 石油化工、 汽车等领域， 其中航空航天领域占比达到 55%；其次是能源电力领域，占比为 20%；机械占比为 10%；冶金占比 7%；汽 车、石化各占 3%。对于安全性能要求极高的航空航天而言，关键原材料高温合金的采购至关重要。对于安全性能要求极高的航空航天而言，关键原材料高温合金的采购至关重要。我国
18、的 航空航天装备一般在型号研制阶段就挑选供应商配套地进行高温合金的研发。一旦该装备定型后，其原材料 的采购渠道不会轻易更改，参与企业与后进入者之间就形成了天然的资质壁垒，并独享该型号装备整个服役 周期的订单。 图图7：全球的高温合金的主要应用领域全球的高温合金的主要应用领域 图 图8：高温合金的用途高温合金的用途 资料来源：公开资料，东兴证券研究所 资料来源：公开资料，东兴证券研究所 1.2 我国的高温合金产业已进入独立研发新阶段我国的高温合金产业已进入独立研发新阶段 高温合金的研究始于 1930s， 二战期间航空发动机的需要促进了高温合金的研究和使用蓬勃发展。 英国 Mond 镍公司在 80
19、Ni-20Cr 合金中加入少量铝和钛，研制成首个镍基高温合金并用于涡轮发动机。随后美国相继开 发出了 Vitallium 钴基合金（Co-Cr-Mo） 、Inconel 镍基合金（Ni-Cr-Fe） ，应用于涡轮增压器和喷气式发动机 燃烧室。 为继续提高高温强度， 在镍基合金中加入钨、 钼、 钴等元素， 提高铝、 钛含量， 研制出如英国的 Nimonic （Ni-Cr-Ti） 、美国的 Mar-M 和 IN 等系列牌号高温合金。钴基、铁基高温合金的发展受到资源匮乏、高温稳 55% 20% 10% 7% 3% 3%2% 航空航天 能源电力 机械 冶金工业 汽车工业 石油化工 其他 P6 东兴证券
20、深度报告东兴证券深度报告 钢铁行业：乘大国崛起之风，把握军工特钢加速成长期的投资机会 东方财智 兴盛之源 DONGXING SECURITIES 定性等因素的制约。 苏联于 1950s 开始生产 牌号的镍基高温合金， 后来生产 系列变形高温合金和 系列铸造高温合金。1970s 美国生产出定向结晶叶片和粉末冶金涡轮盘、单晶叶片等高温合金部件，以适应 航空发动机不断提高的需要。至此，世界高温合金的产品系列日臻完善。目前世界上仅有 4 个国家形成自己 完整的高温合金体系，分别为中、美、英、俄。 表表1：主要国家的高温合金牌号主要国家的高温合金牌号 国别国别 牌号牌号 美国 Inconel 系，IN，
21、Mar-M，Udimet，CMSX，Rene，PWA 等 英国 Nimomic，PE，PK，RR 法国 AM,MC 俄罗斯 ， C 等 中国 变形合金：GH（50） ； 铸造合金：CC：K（28） ，DS：DZ（10） ，SX：DD；粉末 合金：FGH（95，96） 资料来源： 中国高温合金50年 ，东兴证券研究所 自 1956 年首炉高温合金 GH3030 试炼成功， 我国高温合金的研究、 生产和应用已经过 60 多年的发展历程。 我国的高温合金发展大致可以分为三个阶段。 （1）第一阶段：从 1956 年至 20 世纪 70 年代初是我国高温合 金的起始阶段，主要是仿制前苏联的高温合金和发动
22、机型号。 （2）第二阶段：从 20 世纪 70 年代中至 90 年 代中期是我国高温合金的提高阶段，主要试制欧美型号的发动机，相应的高温合金生产技术和质量控制能力 得到提升。 （3）第三阶段：从 20 世纪 90 年代中至今是我国高温合金的全新发展阶段，主要是应用和开发了 一批新工艺，研制和生产了一系列高性能、高档次的高温合金，以配套独立研发的国产发动机型号。 图图9：我国高温合金的发展阶段我国高温合金的发展阶段 资料来源： 中国高温合金50年 ，东兴证券研究所 东兴证券深度报告东兴证券深度报告 钢铁行业：乘大国崛起之风，把握军工特钢加速成长期的投资机会 P7 东方财智 兴盛之源 DONGXI
23、NG SECURITIES 高温合金按基体元素，可以分为： （1）铁基高温合金； （2）镍基高温合金，占我国高温合金使用量的 80%； （3）钴基高温合金。按合金强化类型，可以分为： （1）固溶强化型； （2）时效沉淀强化型； （3）弥散强化 型。按成型方式，可以分为： （1）铸造高温合金； （2）变形高温合金，占我国高温合金使用量的 70%； （3） 新型高温合金， 包括粉末高温合金、 金属间化合物基、 弥散强化型高温合金等。 按产品类型， 可以分为锻件、 环件、棒材、板带、管材和丝材等。 表表2：按基体元素划分的高温合金按基体元素划分的高温合金 类型类型 化学特性化学特性 使用范围使用范围
24、 代表牌号代表牌号 应用领域应用领域 铁基高温 合金 基体是 Fe，加入 Ni、Cr 等 650800 GH1140、GH1131、GH1015、 GH1016 涡轮盘、燃烧室 镍基高温 合金 含镍量在 50%以上 6501200 GH2036 GH3030、GH4169、K406、 K418、K417、K417G、K438、K002、 DZ4、DZ125、DZ22、DD3、DD6 导向叶片、转子叶片以及航 天、电力能源、石化领域的 高温结构件；涡轮增压器 钴基高温 合金 钴含量大约占 60%，同 时加入 Cr、Ni 7301100 K40、GH188 和 L605 导向叶片、 火焰筒、 燃烧
25、室、 加力燃烧室壁板 资料来源： 中国高温合金50年 ，东兴证券研究所 图图10：高温合金的分类高温合金的分类 资料来源： 中国高温合金50年 ，产品手册，东兴证券研究所 P8 东兴证券深度报告东兴证券深度报告 钢铁行业：乘大国崛起之风，把握军工特钢加速成长期的投资机会 东方财智 兴盛之源 DONGXING SECURITIES 2. 新式装备进入密集投放期新式装备进入密集投放期 进口替代驱动高温合金市场进口替代驱动高温合金市场加速加速成长成长 2.1 大国崛起后新式装备密集投放大国崛起后新式装备密集投放 军用高温合金市场的增长潜力大军用高温合金市场的增长潜力大 我国的军用高温合金主要用于航空
26、发动机和船舶燃气轮机上。与战略对手相比，我国的军事装备无论在总量 上还是代际上均有较大的差距，空军和海军装备具有较大的新增和替换空间。空军方面，以 J-10、J-15 和 J20 为代表的三代以上战斗机密集服役，Y-20 和 WZ-10 等其他军用机型也加速装备部队。以战斗机为例， 假设未来20年我国的战斗机中三代以上机型占比提高至80%， 且战斗机规模向美国看齐， 则需新增大约2000 架。海军方面，未来 20 年我国将围绕 10 支航母编队战斗群打造的远洋海军以与综合国力相匹配，以 056 型护卫舰、052 型驱逐舰和 055 型大型驱逐舰为代表的军舰将密集投入使用。 图图11：2018
27、年我国与美国军用飞机的数量对比年我国与美国军用飞机的数量对比 资料来源： World Air Force 2018 ，东兴证券研究所 图图12：我国现役的战斗机中三代机占比不足我国现役的战斗机中三代机占比不足 40% 图 图13：美国的三代机占比达到美国的三代机占比达到 70%以上以上 资料来源： World Air Force 2018 ，东兴证券研究所 资料来源： World Air Force 2018 ，东兴证券研究所 2831 827 512 953 5427 2857 1527 83 3 185 884 354 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 战斗机特殊任务及加油机运输机武装直升机教练机 美国中国 150 418 143 261 276 252 104 148 H6 J-7 J-8 J-10 J-11/SU-27/30 J-15/SU-33 J-20 JH-7 Q -5
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