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十二五时期热处理行业面临巨大的发展机遇

作者:高克南

热处理指采用适当的方式对金属材料或工件进行加热、保温和冷却,以改变材料内部的组织,达到所需的性能,是强化金属材料,发挥其潜在能力的重要工艺,对保证和提高机械产品质量和寿命具有重要意义,热处理技术的先进程度决定了机械产品质量的关键性因素。金属热处理工艺大体可分为整体热处理、表面热处理和化学热处理三大类。

随着中国机械制造行业的快速发展,热处理加工需求逐年增长,感应加热设备同时受到节能减排措施的制约日益严格和用户对产品质量的要求逐渐提升的影响,现有热处理设备需及时更新改造,以提高热处理企业的核心竞争力和行业地位,“十二五”期间用户企业针对热处理设备的更新改造计划,约有85%的企业将在“十二五”期间不同程度地加大设备升级改造的投入。《热处理行业“十二五”发展规划》中对热处理市场需求的分析显示,“汽车零部件热处理保持兴旺,采掘、工程、筑路、建筑机械零件热处理市场扩大,高速铁路、城市轨道交通车辆零件热处理量剧增,家用电器、产品模具的热处理有大的需求,风电、核电零件的热处理市场增加,轴承、紧固件热处理市场平稳”。

一、热处理行业上下游供给与需求现状分析

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     资料来源:中国热处理行业网

上游基础原材料及通用配件行业可基本满足热处理行业的供应。热处理行业的上游为热处理设备原材料生产企业,主要原材料为钢材类产品、保温材料、机电配件、控制元器件等。钢材类产品主要包括板材、型钢、耐热钢等;保温材料指硅酸铝纤维、耐火砖、碳纤维材料等;机电配件指液压元件、气动元件、真空泵、减速机等;控制元器件指PLC 、电脑、温控器、变频器等。我国上述产业目前已基本发展成熟,基本可满足热处理行业原材料的供应,其产业的发展进步也将会促进热处理行业的发展进步。

下游机械制造业及其零部件子行业规模扩张和水平的提升对热处理需求日益增加。热处理行业作为装备制造业中的四大基础工艺产业之一,其需求取决于制造业的发展规模和水平。长期以来,我国机械制造业的产品因质量低、寿命短、可靠性差而缺乏竞争力,大多企业只能制造低附加值的产品,只能依靠产能的扩大实现增长。随着我国制造业的发展水平不断提升,产品结构从低端产品向中高端方向发展,热处理工艺则是保证零部件高精度、耐磨等性能的主要方法。热处理水平的高低是最终产品内在品质与使用性能的决定性因素,作为提高材料性能的重要手段和机械制造业的基础工艺之一,热处理对我国机械制造业振兴和发展具有重要的支撑作用,是企业形成自主核心技术、增强产品市场竞争力的重要手段,是实现我国从制造大国向制造强国转变必须突破的重要基础工艺之一。

对于热处理行业,其直接下游行业为机械制造行业的各零部件子行业,主要有:汽车、摩托车零部件行业,机械基础件行业(包括轴承、模具、紧固件等),航空航天零部件行业,工程机械零部件行业,新能源零部件行业,机床零部件等行业。随着我国汽车行业、工程机械、航空航天、轨道交通及风电核电等领域各类成套设备及机械基础件产业快速发展背景下,热处理需求将呈快速增长势头。其中汽车零部件和机械基础件行业由于市场规模大,对热处理行业需求的影响较为显著。汽车零部件市场主要由三块组成:整车配套、售后维修以及零部件出口。目前我国汽车产销量已居世界第一,整车配套业务在未来数年中将依然是推动国内零部件市场增长的主要动力。随着新车销售的不断增长,汽车保有量逐年增加,售后市场的增长对零部件产业的贡献度将逐步加大。从2010到2012年中国民用汽车的拥有量年复合增长率为18%。

图表2 2004-2012中国民用汽车拥有量  单位:万辆

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资料来源:Wind资讯

同时,我国汽车零部件的国际竞争力增强,未来出口也将会提速。2010至2012年汽车零部件及配件制造业销售收入年复合增长率为16.8%。综合来看,我们认为汽车零部件需求保守预测未来将保持10%以上的增长。

图表3 2004-2012年汽车零部件及配件制造业销售收入 单位:万元

 

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资料来源:Wind资讯

模具是现代工业生产必不可少的关键机械基础件,在汽车、航空航天、电子、建材、电机、电器、仪器仪表、家电和通讯器材等产品中,60%—80%的零部件都要依靠模具成型,因此在国际上被称为“工业之母”。而模具的性能必须满足高强度(包括高温强度,抗冷热疲劳性能),高硬度(耐磨性能)和高韧性,并且还要求有良好的机械加工性(包括良好的抛光性)、可焊接性及抗腐蚀性等。热处理就是为了发挥模具材料的潜力,提高模具的性能,因此热处理对模具制造非常关键。从图表4来看,模具制造业销售收入由2004年的231亿元增长到2012年的1,816亿元,年复合增长率高达29.4%。

图表4 2004-2012年模具制造业销售收入   单位:万元

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资料来源:Wind资讯

轴承是当代机械设备中举足轻重、不可或缺的机械基础零部件,在国民经济各行业应用十分广泛,是典型的军民两用、面广量大类型的产品。而轴承热处理直接关系着后续的加工质量,以致最终影响零件的使用性能及寿命。从图表5来看,2010年至2012年轴承制造业销售收入年复合增长率达到29.5%,高于2004至2012这9年间年复合增长率5%。

图表5 2004-2012年轴承制造业销售收入  单位:万元

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资料来源:Wind资讯

2007年3月,中国大飞机项目正式立项;2008年5月,中国商用飞机有限责任公司在上海正式成立,标志着中国的“大飞机”研制及生产工作开始实质性启动。据相关部门测算,大飞机项目相关投入总体上将达到2,000亿元;2020年至2030年,国内需要更新和新增大飞机2,000多架,产值约2,000亿美元,再加上参与国际市场竞争,将为我国大飞机项目提供了广阔的市场前景。一架普通的支线飞机由上百万个零部件组成,一架大型客机的零件更将达到300万至500万个,而飞机零部件产品的质量要求极为严格,相应对零部件产品的热处理提出了严格的要求。因此,大飞机项目对真空热处理设备等高档热处理设备和专业热处理加工服务将形成巨大需求,将成为热处理行业增长的一个额外推动力量。

2012年8月,国家发改委发布了《可再生能源发展“十二五”规划》,规划中明确指出十二五期间,可再生能源将新增发电装机1.6亿千瓦,其中常规水电6100万千瓦,风电7000万千瓦,太阳能发电2000万千瓦,生物质发电750万千瓦,到2015年可再生能源发电量争取达到总发电量的20%以上。在新能源行业中,特别是风电设备的大型齿轮、轴承均需要进行热处理,风电设备制造业的繁荣将为热处理行业创造巨大的需求。

 

二、中国热处理行业市场态势和竞争状况

按行业市场来划分,可以分为热处理设备制造市场、专业热处理加工市场、维修及配件市场和综合经营新模式。

热处理设备制造市场

    热处理设备制造主要有三种类型企业:一是国际著名的热处理企业在中国的独资企业和中外合资企业,因其产品质量好、价格较高,主要以中高档产品参与市场竞争,其客户群主要是外企以及国有大型企业、规模较大民营企业;二是国内科研院所、国有企业及其转制企业,其客户群主要是国内中小型企业;三是小规模民营设备企业,主要以低端产品参与市场竞争。行业内这三类企业同类竞争的格局已发生变化。虽然第一类企业主要竞争外资在华投资企业、航空、军工等大型国有企业的高档设备改造,以替代进口为市场定位的格局没有改变,但由于近期产品外向型的外商投资企业设备需求下降,这类企业为保持产能,发挥规模效应,也纷纷加入对国内大中型国企及规模私企中档设备的争夺,甚至在拓展维修和配件市场。第二类和第三类企业已全面开展对中低档设备的市场争夺,包括设备维修及配件销售业务,当然也有部分企业参与集中在国有航空及军工企业市场的高端设备竞争。目前设备制造市场,主要以第一类企业即国际著名的热处理企业在中国的独资企业和中外合资企业占主导地位。同时这类企业均在拓宽产品线,如北京爱协林公司,产品也已涉及可控气氛炉、感应炉和真空炉。另外各优势企业均在加大对精密智能控制技术方面的投入,以保持其在技术上的领先优势。国内热处理设备制造行业竞争加剧。

专业热处理加工市场

    专业热处理加工企业近年来增加较快,投入规模也不断扩大。随着金融危机的影响,出口导向型企业产品大幅减少,加工企业业务量大减,大量过去主要为外资企业服务的加工企业,为了提高设备利用率,正利用其技术、管理优势开始向产品内销企业转向,这将加大加工行业的竞争。同时前几年有积累的加工企业,正瞄准国家产业政策调整方向,投资设备拓展新的业务市场,如拓展风力发电、精密模具及零部件加工等。可以预测,随着国家鼓励专业化加工政策的陆续出台,预计专业热处理加工量将从过去的占总加工量的20%上升到30%,与日本的专业加工比例相当。专业热处理加工总的趋势是综合的一专多能,采用多种加工手段,服务多个行业,以保证生产经营稳定、可持续。

维修及配件市场

    受近年来原材料波动较大影响,竞争加剧,利润下滑,金融危机后,为提升业务量,各类大、中、小企业均十分重视这一业务领域,增加人才及网络建设,均采取优质让利服务方式拓展市场,这将给原有以维修及售后服务为主要收入的小规模企业带来冲击。

综合经营新模式

    参照日本及欧美热处理行业企业设备制造和热处理加工同步发展的成功经验,如日本高周波公司、日本东方工程公司、德国ALD公司等,国内已出现热处理综合经营模式,即企业既制造销售热处理设备,又在一定区域布点设立热处理加工点,提供专业高效的热处理加工,并为客户培训专业技术人才和长期提供专业技术咨询等综合方案提供。如广东世创,这一新形式对应对金融危机下的中国热处理设备及专业加工市场的波动有积极的意义。

中国作为机械产品的制造大国,同时也是机械装备产品的需求大国。最近几年感应热处理装备制造水平迅速发展,国外感应热处理装备制造商相继进入。目前国外著名感应热处理装备制造商均以独资(易孚迪感应设备(上海)有限公司,德国西马克技术有限公司,艾玛应泰感应科技(北京)有限公司,美国Inducheat集团公司,意大利萨伊(SAET)集团),合资(日本高周波热炼株式会社,西班牙GH集团公司)或合作(日本电气兴业株式会社)在中国国内生产,国内感应热处理装s备制造商综合实力较强的公司为:上海恒精机电设备有限公司,天津天丰淬火设备有限公司,洛阳升华感应加热股份有限公司,十堰恒进科技有限公司,十堰天舒机电科技有限公司,其中上海恒精机电设备有限公司,洛阳升华股份有限公司,十堰恒进科技有限公司的一些设备技术水平已经接近国外中高端产品水平,逐渐替代进口产品。另外还有主要分布在西安、天津、保定、无锡、洛阳、十堰、铁岭、株洲等地区的众多规模更小的生产企业,生产大量的低端产品。和外资企业相比,国内企业特点是数量多,规模小,产品档次低,竞争性差等,急需产品档次的提升,企业规模的扩大,管理水平的现代化,竞争力的倍增。

国内本行业综合实力较强的公司有着各自的技术优势:上海恒精的设备整体配套性好,注重设备外形的现代化;天津天丰继承了过去两家著名国有企业的技术基础和市场影响力;洛阳升华感应加热股份有限公司的感应热处理工艺技术具有长年的积累储备且新研发速度快,机床的自动控制技术和机械研发能力较强;十堰恒进科技有限公司的感应加热电源技术水平较高;十堰天舒机电科技有限公司曲轴感应淬火设备研发能力较强。

 

三、热处理行业受到产业政策的扶持

2001年以前,热处理行业的最高管理机构为原国家机械工业部,由原机械工业部直接进行行业宏观管理和控制。2001年,机械工业部撤销改为中国机械工业联合会后,热处理行业的最高管理机构改为国家发展和改革委员会,由国家发展和改革委员会承担热处理行业的宏观管理职能,负责制定产业政策,发布行业发展规划,指导技术改造。

热处理行业的引导和服务职能由中国机械工业联合会协调管理下的中国热处理行业协会、中国机械工程学会热处理学会承担。其中,中国热处理行业协会主要负责:行业自律;调查研究国内外热处理行业发展趋势,向政府提出发展战略、产业政策等建议;同时协调机械制造各行业之间的经济技术关系,推动横向经济联合与协作;组织开展行业对外技术经济协作与交流。中国机械工程学会热处理学会主要负责:组织评价热处理行业重大科学技术成就,发布中国热处理行业科学技术重大进展;承担科学技术重大项目或课题的论证、评估、咨询和成果鉴定工作;承担专业技术职称评审和技术资格认证工作;组织科学技术普及推广和技术培训、技术咨询活动等,推动行业技术进步。 热处理行业的标准制定工作由国家质量监督检验检疫局下属的全国热处理标准化技术委员会承担,主要负责全国热处理专业标准的技术归口,标准的制订、宣传和贯彻。

主要行业政策

高端装备制造业是我国的战略新兴产业,热处理行业行业作为其中的一个细分行业,在十二五期间得到了政策的扶持。

l  行业相关政策一览表

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四、国内需求状况

热处理行业的下游行业为机械制造行业。热处理行业的直接下游行业为机械制造行业的各零部件子行业。主要有:汽车、摩托车零部件行业,机械基础件行业(包括轴承、模具、紧固件等),航空航天零部件行业,工程机械零部件行业,新能源零部件行业,机床零部件等行业。

近几年,新能源产业和新型交通运输产业的先进技术装备对热处理加工提出新的高水平要求,而汽车工业仍是一枝独秀。内需市场持续繁荣带动消费需求的增长,大量的汽车零配件和家用电器模具都需要热处理,不少热处理加工厂的服务对象都是汽车消费品行业,这部分企业基本未受到国际经济萧条的影响。预计未来几年,汽车零部件热处理保持兴旺,采掘、工程、筑路、建筑机械零件热处理市场扩大,高速铁路、城市轨道交通车辆零件热处理量巨增,家用电器、产品模具的热处理有大的需求,风电、核电零件的热处理市场增加,轴承、紧固件热处理市场平稳。

根据汽车行业十二五规划,十二五期间国内每年产销量将在2000万辆以上。随着汽车工业的迅速发展,我国采用感应淬火的零件的种类和品种不断增加。目前我国汽车零件感应淬火用材料包括:45#、40Cr、55MnVS、40MnB、42CrMo、35#、ZG45、球铁、合金铸铁等。感应加热淬火介质包括:水、聚乙烯醇、聚迷水溶性淬火介质、UCON、豪富顿251等。所采用的加热方式及应用主要包括:横向磁场静止一次加热淬火(销轴类零件、凸轮轴);横向磁场连续加热淬火(减振器杆、变速叉轴、扭杆等);横向磁场多段连续加热淬火(起动机轴、空压机轴等);纵向磁场整体一次加热淬火(半轴等);仿形感应器零件旋转加热淬火(球头销);感应接触加热淬火(转向齿条);内孔的一次及连续加热淬火(输出法兰、钟型壳内腔);阶梯轴类零件的旋转加热淬火(小红旗后轮毂轴、转向节);平面类零件的一次及连续加热淬火(钢板弹簧横向限位板);薄壁类复杂零件一次及连续加热淬火(前轮毂、滑动轴叉);复杂形状零件的一次加热淬火(钟型壳变截面轴);槽口一次淬火(变速叉);复杂回线工件旋转一次加热淬火(曲轴)等。汽车零部件70%采用感应热处理,可见未来几年感应热处理市场将是非常壮观的。

由于大型国营企业和大量热处理加工企业兴起的技术改造,华东和华南沿海城市轻工、电气产品模具的大量需求,航空等新兴制造业零件加工的对外协作,兴起了购置热处理设备浪潮。汽车、铁道、造船、风电、兵器、钻探、采掘等行业的汽油机、柴油机、减速箱零件、基础零部件的热处理也在进行晶体管感应电源和自动淬火机床为主的热处理设备更新,骨干企业设备更新率达到70%以上。企业技术改造和更新设备的热潮使热处理设备市场形成十分繁荣景象。

风电为代表的新能源产业得到了快速发展,2012年,我国新增风电装机1404.9万千瓦(吊装容量),截至2012年年底,我国累计风电装机量达到7641.3万千瓦,这也为热处理设备制造企业带来了很大的商机。预计今后几年,高频、超音频感应电源和淬火装备每年有2000台套以上需求,价值30~50亿人民币。

改革开放以来我国热处理取得了长足发展,尽管如此,与国际先进国家的水平相比差距仍较大。问题主要有三点:一是我国热处理技术基础薄弱。我国热处理行业起点低、底子薄,热处理技术的研究投入不够,就整体来说,热处理技术和装备与先进工业国家相比,尚有较大差距,主要体现在热处理设备的设计制造等方面。此外,在热处理精密控制方面,我国绝大多数机械制造企业使用的设备目前仍停留在依赖人工经验设定程序,未能实现计算机模拟技术的精密控制。二是我国热处理后备人才不足。热处理行业需要的从业人员要求具备一定的受教育程度和理工科理论水平,成熟的产业员工需要经过长时间的业务培训。国内热处理技术水平长期落后于发达工业国家,并且高等院校、科研机构等在热处理技术研究投入上和发达国家还存在较大差距,中高级热处理技师专业化培训在国内也开展较少,导致中高级热处理技术人才短缺。三是低端热处理设备制造和加工企业的竞争激烈,高端产品面临外国品牌挤压。虽然中高端热处理设备存在技术、资金和人才壁垒,但低端热处理设备制造门槛较低,我国低研发能力、低技术能力以及低制造水平的热处理设备制造企业众多,很多小型热处理加工企业购置低档热处理设备进行热处理加工服务,这些企业往往通过恶性的价格竞争获取市场,制约了热处理行业的健康发展。一方面中国热处理行业发展水平较低,中高档热处理设备长期依赖进口,限于技术、资金等方面壁垒,国内的大多数民营热处理设备制造企业还集中在中低端产品的生产上,有实力从事中高档热处理设备生产的制造企业较少,而另一方面热处理是影响机械制造企业产品质量的重要工艺之一,为保证产品质量,大型国企、来华投资外企和规模民营企业往往倾向购买进口的中高档热处理设备。国际一流热处理企业基于争夺中国热处理市场份额需要,纷纷在华设立子公司开发中国市场,这对我国自主品牌的热处理设备制造企业是一个很大的挑战。

五、热处理行业未来的发展趋势和问题

中国热处理市场尚处于低水平发展阶段,未来随着人口红利的消失,机械制造业结构升级、向高附加值产品攀升成为唯一和必然的趋势。热处理作为金属材料基础处理工艺,是产品品质攀升过程中不可绕过的一个环节。同时,受日益严格的节能减排政策和高精度零部件加工需求的推动,占现有热处理装备80%的老旧设备面临更新,对中高档设备的需求将大幅增长,2015年热处理设备销售收入将达到67亿元,复合增速18.8%;其中以可控气氛炉、真空炉等为主的中高档设备占比将会由40%提高到50%,市场规模将达到33.5亿元。未来的热处理设备市场将继续向中高端产品倾斜。

从感应加热发展来看,近25年来,我国感应加热的工业应用日益广泛,除感应熔炼、感应焊接和一些特殊应用外,主要有感应热处理和透热(包括半固态成形中料坯加热)。感应热处理技术包括淬火、回火、去应力处理、退火、正火、球化和烧结等,最新技术还有感应加热液体介质渗碳和感应加热气氛保护等。目前我国热处理技术人员奇缺,热处理能耗居高不下,热处理质量徘徊不前等现象是制约我国热处理行业发展的关键。要缩小与国外的差距,热处理新技术的开发就是迫在眉睫的问题。

传统制造业企业机械产品的热处理加工主要是由企业内部的热处理车间完成,但这些内部热处理分厂存在设备利用率低、成本高、专业人员缺乏、缺少热处理质量检验手段等问题,热处理质量不稳定,难以实施高质量的热处理生产,部分需要进行技术含量高的热处理加工的工件还要委托专业热处理加工企业处理。在我国对节能环保的要求越来越高的背景下,内设热处理车间,使用能耗高、对环境有污染的设备进行热处理加工的方式将会受到限制,热处理工序有望逐步外包有专业化的热处理加工企业承担。从中长期来看,未来热处理加工行业将保持10%左右平稳增速。按照到2015年我国专业热处理加工比例提升至30%测算,专业热处理市场空间将达352亿元,加工市场前景广阔。

综上所述,从生命周期的角度来看,我国热处理行业前景较好,目前正处于成长期。具体表现为符合世界工业发展趋势、国内行业规模增长较快等特征,十二五期间具有较好的投资机遇。

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