特钢行业高端化发展趋势及驱动因素分析

#TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"高端化重塑我国特钢行业的竞争格局 4高端特钢市场的进入门槛更高 4“普优共线”对高端化特钢企业的影响趋弱 6\o"CurrentDocument"多因素加速我国特钢行业的高端化进程 7我国高端特钢市场的内生成长空间大 7疫情加速我国高端特钢的国产替代 11特钢企业的国际化加速产品高端化 14产品高端化提升特钢企业的逆周期性 15客户对高端产品价格的敏感性更弱 15毛利率因成本端下行而上升 16投资策略 18插图目录图1： 影响特钢性能的几个关键因素 4图2： 特钢的纯净度与性能之间的关系 4图3： 轴承钢中氧含量与疲劳寿命的关系 4图4： 锻造工艺对模具钢冲击韧性的影响 4图5： 我国的优特钢棒材产能及利用率（万吨） 6图6： 我国的普优共线产能及优特钢产能贡献率（万吨） 6图7：低端优特钢和普钢的价格联动性强（上海，月，元/吨） 6图8： 中高端优特钢和普钢的价格联动性弱（上海，月，元/吨） 6图9： 特钢的下游 7图10： 我国重点特钢企业的轴承钢和模具钢产量（万吨） 7图11： 我国的汽车年销量和保有量与美日的比较 7图12： 全球三大豪华汽车品牌的销量及份额（万量） 7图13： 汽车用特钢 8图14： 汽车发动机用齿轴及气门弹簧 8图15： 风电装机容量 9图16： 风电机组的功率和尺寸越来越大 9图17： 风电的大型轴承 9图18： 中信特钢的1000mm合金钢连铸大圆坯 9图19： 高铁轴承所承受的载荷随着速度提高而提高 10图20： 我国进口的滚动轴承数量及金额 10图21： 国内外粉末冶金高速工具钢的占比（%） 10图22： 高精密塑胶模具 10图23： 我国进口特钢单价高于出口单价 11图24： 2008-2019年我国的特钢进口量及金额（右） 11图25： 我国模具进出口金额（亿美元） 12图26： 我国模具及模具钢的主要下游行业 12图27： 全球特钢产量占比测算 14图28： 全球特钢贸易中各国的占比测算 14图29： 我国的特钢出口数量及金额 15图30： 中信特钢的特钢产品出口稳步增长（万吨） 15图31： 我国模具钢占海外市场的估算份额 15图32： 天工国际出口的营收及占比（左：亿元） 15图33： 铁矿石和焦炭价格将进入下行周期 17图34： 兴澄基地与大冶特钢的毛利率 17图35： H13主要合金原料的成本占比估算 17图36： 主要合金原料的价格（元/吨） 17图37： 天工国际分产品的销售利润率 17图38： 2020H1天工国际的模具钢内销同比大增（亿元） 17表格目录表1： 不同等级优特钢的杂质元素含量要求 5表2： 国内外重点轴承钢生产企业的装备及技术水平 5表3： 国外工模具钢生产厂家及主要装备 5表4： 齿轮钢的技术参数及设计要求 8表5： 未来我国的汽车用特钢需求保持增长（假设 2030年纯电动车渗透率15%，2050年渗透率30%） 8表6： 2017年我国进口金额较大的特钢产品 11表7： 汽车品牌和可供选择的模具钢体系 12表8： 高端轴承钢的进口及国产化现状 12表9： 近10年欧美和日本开发的多种新型轴承钢 13表10：GCr15轴承钢国内外指标 13表11：国内外H13模具钢的杂质元素含量 13表12：钢厂直销和代理分销的优劣势 16高端化重塑我国特钢行业的竞争格局高端特钢市场的进入门槛更高高端特钢的生产对钢厂的装备、技术和管理水平都是巨大的考验与。普钢产品的低价竞争属性不同，特钢产品更重质量和性能。伴随着我国制造业的升级和特钢生产技术水平的提高，我国特钢产品的质量标准在不断提升。为了适应产品质量提升的要求，专业化特钢厂不断改进冶炼加工装备、提高冶炼加工技术水平，生产装备、技术实力与国际先进水平的差距不断缩小。.普钢和低端优特钢的生产线包括高炉/电炉、转炉、LF炉、模铸/连铸、轧制等工序组成；高端特钢的炼钢包含VD/VOD炉、RH炉，纯净度要求更高的还需要配备电渣炉、真空自耗炉等，加工工艺上更多采用控轧控冷和特殊热处理，纯净度和组织均匀性要求高，尺寸精度、外观、批量检验要求也更为严格。.采用特种冶炼工艺和加工工艺能够降低杂质元素含量、提高钢的韧性、疲劳性能和组织性能均匀性。以轴承钢为例，精炼轴承钢（氧含量10ppm）是非精炼钢（氧含量40ppm）疲劳寿命的10倍，电渣钢或真空自耗钢（氧含量5ppm）是非精炼钢疲劳寿命的30倍。图1：影响特钢性能的几个关键因素图2：特钢的纯净度与性能之间的关系图3：轴承钢中氧含量与疲劳寿命的关系图4：锻造工艺对模具钢冲击韧性的影响

图1：影响特钢性能的几个关键因素图2：特钢的纯净度与性能之间的关系图3：轴承钢中氧含量与疲劳寿命的关系图4：锻造工艺对模具钢冲击韧性的影响表1：不同等级优特钢的杂质元素含量要求钢种质量登记O/ppmP/ppmS/ppm标准优质级—W350W250合金钢高优级—W200W200GB/T3077-2015特优级—W200W100—W25W250W2001 弹簧钢11 11 11 1^^^■GBfl・^^^»0”^^^^H40SiMnVBEW15W250W200优质级W12W250W200轴承钢高优级W9W200W200GB/T18254-2016特优级W6W150W150——W300W300GB/T1299-2014H13优级—W250W50NADCA207-2016超级—W150W30NADCA207-2016国际领先的特钢厂都配备了真空脱气、电渣重熔、真空自耗等冶炼设备，聚焦于高端特钢产品的生产，国内包括兴澄特钢、抚顺特钢、天工国际等专业的特钢厂也都逐步配备了先进的设备，具备高端特钢的生产能力。目前，我国部分细分领域的高端特钢的产品性能与国际先进水平相当，但质量稳定性尚有差距。表2：国内外重点轴承钢生产企业的装备及技术水平钢厂 产线 O/ppmS/ppmTi/ppm最大夹杂物90tUHP电炉TLF炉TRH炉T连铸或模铸T初轧T三辊星星轧机或日本山阳大型轧机T无损探伤T修模T连轧机组T无损检验T连续炉球化退火 W5 20~30 14~15 11微米T无损检测T检验入库100t电炉TLFV炉T模铸T均热炉T初轧T火焰清理-150X150坯瑞典SKF料一检验、喷丸、修磨T加热T除鳞T轧制T冷却T剪切T打包T发 5~8 — 8~12 —货高炉铁水+优质废钢T100t偏心底出电炉T100tLF炉T100tVD炉T兴澄特钢大方坯连铸CCT热送热装T加热T连轧T抛丸T矫直T涡流探伤T W5 — W10 —超声探伤表3：国外工模具钢生产厂家及主要装备钢厂冶炼加工UDDEHOLM（伍德霍姆）真空脱气、电渣重熔精锻Aubert&Dural（奥伯杜瓦）真空脱气、电渣重熔、真空自耗重熔连续锻造、模锻机Kind&Co（凯德）电渣重熔三维锻打设备SchmiedewerkeGroditz（葛利兹）电渣重熔锻造压力机抚顺特钢真空脱气、电渣重熔、真空自耗重熔快锻机、精锻机天工国际真空脱气、粉末冶金快锻机、精锻机

1.2“普优共线”对高端化特钢企业的影响趋弱我国的优特钢棒材市场长期面临着产能结构性过剩的压力，优特钢棒材产线的产能利用率长期维持在50%附近。根据Mysteel调研的数据显示，2017年我国的62家优特钢厂114条棒材产线中约20条（2000万吨左右）是“普优共线”的，可以生产普钢和低端的优特钢产品，上述产能中用于生产优特钢的利用率仅30%左右。“普优共线”成为调节普钢和优特钢供需关系的重要力量，导致低端优特钢和普钢价格之间存在显著的联动性，这也成为钢铁后周期市场投资特钢的纠结之处。图6：我国的普优共线产能及优特钢产能贡献率（万吨）图5：我国的优特钢棒材产能及利用率（万吨）・产能■产量一产能利用率（右）200015001000图6：我国的普优共线产能及优特钢产能贡献率（万吨）图5：我国的优特钢棒材产能及利用率（万吨）・产能■产量一产能利用率（右）2000150010005002500LIL35%30%25%20%15%10%5%0%201420152017・产能■产量♦优特钢产能贡献率（右）以碳素钢、合结钢为代表的低端特钢可以被“普优共线”产能或是普钢厂通过简单的改造后生产出来，受到钢铁总量性需求的影响较大。由于需要更大的资金、技术和营销投入，轴承钢、弹簧钢、工模具钢等中高端产品与普钢的价格联动性相对较弱。普钢或低端特钢厂将无法适应产品升级的要求，部分特钢厂转而生产更具大宗属性的普钢。未来产品结构越高端的专业化特钢厂，将越少受到钢铁行业总量性需求波动的影响。.石钢从小型棒材连轧生产线从螺纹钢转轴承钢的生产耗时十余年：（1）2003-2007年“普转优”，公司重点提高钢材尺寸精度和表面质量，建立特钢生产的管理体系，掌握特钢生产的质控手段，制定工艺及配套必要的生产和检测设备，期间主要生产优质圆钢；（2）2008-2014年“优转特”，公司通过技术改造，逐步解决了轴承钢芯部缩孔、网状组织、弹簧钢表明脱碳及常温剪切定尺后端部开裂等技术难题。图7：低端优特钢和普钢的价格联动性强（上海，月，/元吨）图8：中高端优特钢和普钢的价格联动性弱（上海，月，/元吨）020020图7：低端优特钢和普钢的价格联动性强（上海，月，/元吨）图8：中高端优特钢和普钢的价格联动性弱（上海，月，/元吨）0200209109108108107107106106105105104104103103102102100202一螺纹钢:HRB40020mm一齿轮钢:20CrMnTi①50一合结钢:40CrC20mm—冷镦钢ML3535k） 螺纹钢:HRB40020mm 轴承钢:GCr15:50mm（热） 弹簧钢：60Si2Mn:工模具钢:H13（电炉，右）多因素加速我国特钢行业的高端化进程我国高端特钢市场的内生成长空间大后城镇化时期人均收入的增长将带动汽车、航空等消费需求升级，同时环境保护、能源安全和国防安全更受重视，以汽车机械、新能源和航空军工为代表的装备制造业持续扩张。工程师红利的释放加速了上述产业的升级，先进轴承钢、高性能工模具钢和特种合金等高端特钢产品的需求将持续增长。图9：特钢的下游图9：特钢的下游机械制造能源航空军工轨交其他图10：我国重点特钢企业的轴承钢和模具钢产量（万吨）5001 1 图10：我国重点特钢企业的轴承钢和模具钢产量（万吨）5001 1 1 1 1 1 1 1 102012201320142015201620172018 2019齿轮钢——合金弹簧 轴承钢——模具钢（右）♦为了提高最高车速，推进电机小型化和高速旋转，需要在超过以往容许转数的条件下进行高速旋转。当滚珠轴承因润滑环境劣化时，将发生表面起点剥离的问题，为此需要开发强化滚动体的长寿化滚珠轴承。

♦汽车轻量化要求悬架用弹簧钢有高强度、优良的抗弹减和抗疲劳性能。目前，汽车行业要求悬簧的设计强度提高到1100-1200MPa。新型发动机对旋转速度和轻量化、紧凑化有更高的要求，开始采用强度更高的弹簧钢丝，例如日本企业已开发出2100-2200MPa的OT气门弹簧钢丝。图13：汽车用特钢图图13：汽车用特钢图14：汽车发动机用齿轴及气门弹簧♦机械传动部件的体积大小、使用环境及设计寿命不同，对齿轮钢的要求不同。为满足汽车轻量化及高性能的发展要求，淬透性带窄的齿轮钢、超低氧渗碳钢、低晶界氧化层渗碳钢、超细晶粒渗碳钢、提高高温硬度和高温抗软化渗碳钢、易切削齿轮钢、冷锻齿轮用钢等新品种有较大的开发价值。表4：齿轮钢的技术参数及设计要求类别技术参数设计寿命规格与工艺汽车齿轮钢OW15ppm,探伤W02mm,晶粒度6级80-120万公里产品规格小，通常采用连铸工艺风电齿轮钢OW10Ppm，探伤W00.8mm,晶粒度8-9级20年产品规格大，通常采用模铸工艺轨道交通齿轮钢OW10Ppm，探伤W00.8mm,晶粒度8-9级2400万公里产品规格大，通常采用模铸工艺工程机械齿轮钢—8-10年大型工程机械规格较大，常采用模铸工艺纯电动车的普及不改特钢需求增长的趋势。德勤预测2030年全球新能源车2100万量，其中70%为纯电动。2005-2019年全球的汽车产销量复合增速为2.35%，假设未来10年全球的汽车产量保持2%的复合增速，则2030年全球的汽车产销量将达到11351万辆，纯电动车占比约15%。2030年我国的燃油车（包括混合动力）、纯电动车销量将分别为3003、530万辆，分别较2019年增长553、428万辆。考虑到纯电动车中仍有除发动机、变速箱等动力总成系统外的传动、转向部件使用特钢，预计电动车的普及不至于导致特钢的需求出现负增长。根据测算，2020-2050年间国内汽车用特钢消费将增长1600万吨左右。表5：未来我国的汽车用特钢需求保持增长（假设2030年纯电动车渗透率15%，2050年渗透率30%）2019年2020至2030年预测2031至2050年预测车型产量（万辆）产量（万辆）复合增速特钢消费净增量（万吨）产量（万辆）复合增速特钢消费净增量（万吨）汽车255235333.00%61352492.00%955

车型2019年2020至2030年预测2031至2050年预测纯电动车10253016.16%171157514.66%418非电动245030031.87%44236741.01%537（2）风电、大型机械主轴配套轴承对冶金质量的要求更高。由于陆地安装场所的减少或为了提高发电效率和设备运行率，风电向海上发展，且日益大型化。海上的风车不易维护，要求所使用的轴承在长时间内具有可靠性，需要从抑制氢侵入的角度研究开发新的钢材。风电装置向大型化的方向发展后，制造过程中的压缩比小，还产生大型轴承的热处理问题，要求开发冶金质量更高、淬透性好、淬火变形小的轴承钢。60,00010,000图16：风电机组的功率和尺寸越来越大25050,00020040,00015030,00010020,000图17：风电的大型轴承图1860,00010,000图16：风电机组的功率和尺寸越来越大25050,00020040,00015030,00010020,000图17：风电的大型轴承图18：中信特钢的1000mm合金钢连铸大圆坯（3）在交通全面提速的时代，轴承所承受的转速和冲击力提高，对轴承钢的性能和质量稳定性提出更高的要求。目前我国高铁轴承等高端轴承依赖进口，进口替代的市场容量达到30~40亿美元，按30%的原料成本占比计，轴承钢的国产化市场容量约100亿元。

高铁轴承是高速列车的关键部件，它决定着高速动车组高速、平稳、安全运行。高铁运行的速度越快，轴承间的接触载荷越大。2010年底京沪高铁先导段枣庄至蚌埠间线路上进行联调联试时，国产“和谐号”CRH380A高速列车跑出486.1公里的时速，之后试验列车几乎所有的轴承都要重新换掉。目前，我国已在高端轴承钢材料和轴承设计制造上取得突破进展，为国产化替代奠定了基础。2016年抚顺特钢参与的“863”计划项目——“高品质特殊钢核心技术（一期）重大装备用轴承钢关键技术开发”通过了国家科技部的技术验收。2020年洛阳LYC轴承有限公司已完成时速250公里、350公里的高速铁路轴承产品设计、工艺研究及样品制造，产品通过了120万公里耐久性台架试验。国内重载列车用轴承采用电渣重熔渗碳钢制造，而国外将真空脱气冶炼、夹杂物均匀化（IQ钢）、细质化热处理等技术应用到轴承的生产和制造，大幅度提升了轴承的寿命与可靠性，降低了成本。图19：高铁轴承所承受的载荷随着速度提高而提高 图20：我国进口的滚动轴承数量及金额320*ii*VhS3T!iaus320*ii*VhS3T!iaus凄小并号IB（4）随着制造业的高端化升级，所加工材料的机械性能和加工精度的提升对工具钢的强韧性、红硬性、尺寸稳定性和寿命提出了更高的要求；同时大尺寸、高精密、高寿命、高耐磨模具的应用对模具用钢的组织均匀性、尺寸稳定性要求也更高。上述性能对工模具钢的研发设计、冶炼加工和热处理提出了更高的技术要求。图21：国内外粉末冶金高速工具钢的占比（图21：国内外粉末冶金高速工具钢的占比（%） 图22：高精密塑胶模具2.2疫情加速我国高端特钢的国产替代我国特钢市场的高端需求长期依赖进口，进口替代的市场容量在300~500亿元。以2017年为例，我国特钢进口340万吨，进口总额达到54.9亿美元，进口均价为10814元/吨（按6.7汇率计算）。与此同时，我国特钢出口3158万吨，出口均价为4243元/吨，同类型产品的进口单价是国产的几倍。进口金额较多的产品是宽度2600mm冷轧合金钢板、其他宽度2600mm合金钢板、宽度2600mm非取向硅钢、不锈板坯、其他热轧合金钢盘条和其他热轧合金钢条杆，其中非不锈钢特钢棒线材的进口数量预估在50~100万吨/年。20000图23：我国进口特钢单价高于出口单价400150003001000050001000——।—।——।—।—।——।—।—।——।—।—।—样样耕护校■耕耕耕校耕科校 进口单价年元/吨 出口单价年元/吨图24：20000