铝硅质陶瓷坩埚行业投资价值分析及发展前景预测

铝硅质陶瓷坩埚行业投资价值分析及发展前景预测我国的陶瓷行业发展历程我国的陶瓷行业具有悠久的历史，早在约五千年前中国就发明了陶器，并在商代中期出现了早期的瓷器，魏晋南北朝的南青北白，唐朝的唐三彩，宋代的官、哥、钧、汝、定五大名瓷，陶瓷的品种、颜色和工艺日趋丰富和完善；唐代，中国陶瓷即以新兴商品进入国际市场，远销日本、印度、波斯以及埃及，并间接销往欧洲；清朝时期，陶瓷的工艺技术、颜色釉料更加成熟，青花瓷、斗彩、五彩、素三彩继续发展，又创新了珐琅彩、粉彩和釉下五彩等新品种。明清时代开始，陶瓷产品伴随着中国文化开始远销世界各地，对中华民族传统文化的传播和弘扬起到了巨大作用。随着工业革命时代的持续发展，欧美国家的陶瓷行业逐渐采用机械进行工业化生产，提高了陶瓷的生产效率，优化了陶瓷的生产工艺，尤其在陶瓷产品的设计方面，强调艺术与工业的完美结合，讲究造型的单纯化、合理化，重视实用与美观，使得当时世界陶瓷出现全新的发展。在陶瓷工业从手工业向近代陶瓷工业迈进的转变时期，世界陶瓷生产的中心转移到欧洲和日本等国家。自改革开放以来，我国陶瓷业逐渐引进国外先进的陶瓷制造技术和设备，窑炉升级改造，烧成技术不断推陈出新，能源由天然气逐步替换燃煤，达到了环保，减排的效果。同时，在原有的传统陶瓷制造工艺和陶瓷文化的基础上，改进、创新和完善相关工艺技术，并在产品外观设计、色釉制造和文化创意等方面有了很大的进步，陶瓷行业迎来良好的发展机遇，目前我国已成为世界陶瓷生产第一大国，据统计，2021年全国陶瓷制品制造规模以上企业共计3174家，其中陶瓷砖企业1048家，占陶瓷制品制造规模以上企业总数的33．02%，占比最大；特种陶瓷企业630家，占陶瓷制品制造规模以上企业总数的19．85%；日用陶瓷企业555家，占陶瓷制品制造规模以上企业总数的17．49%；陈设艺术瓷制品制造企业452家，占陶瓷制品制造规模以上企业总数的14．24%；卫生陶瓷企业363家，占陶瓷制品制造规模以上企业总数的11．44%；园艺陶瓷企业63家，占陶瓷制品制造规模以上企业总数的1．98%。2021年全国陶瓷制品制造规模以上3174家企业完成主营业务收入6977．75亿元，比上年同期增长14．06%；利润完成488．4亿元，同比增长11．88%，亏损企业合计367家，亏损面11．56%。2021年末，全行业累计应收票据及应收款562．4亿元，比上年增长5．23%；产成品库存累计529．2亿元，比上年增长10．56%；流动资产平均余额累计2520．3亿元，比上年增长11．64%；全行业资产累计5505．4亿元，比上年增长5．22%，平均资产负债率47．23%；全行业累计主营业务成本5781．4亿元，比上年增长14．64%；累计营业费用235．2亿元，比上年增长8．05%；累计管理费用273．5亿元，增长11．38%；财务费用累计54．3亿元，比上年下降2．74%。特种陶瓷行业现状特种陶瓷也是现代陶瓷中的重要品种上。为了改善陶瓷的脆性，在陶瓷基体中添加了金属纤维和无机纤维，特种陶瓷这样构成的纤维补强陶瓷复合材料，特种陶瓷建成投运后年平均每年可节约标煤767．44吨，特种陶瓷相应减少二氧化碳约2429吨特种陶瓷是陶瓷家族中最年轻但却是最有发展前途的一个分支。为了生产、特种陶瓷研究和学习上的方便，有时不按化学组成。熔模铸造行业发展情况熔模铸造又称失蜡铸造，是一种少切削、无切削的特种铸造方法，形成的铸件的工作面无需机械加工或只需局部打磨，即可达到类似抛光铸件的尺寸精度和表面粗糙度。熔模铸造的典型特征是不开型取模，利用熔化、溶解或烧失等方法脱除母模，获得铸型空腔，铸型可加热后浇入金属。熔模铸造形成的产品精密、复杂，接近于零件最终的形状，可不加工或很少加工即直接使用，是一种近净形成形的先进工艺。在熔模铸造中，采用常规的涂料涂挂、撒砂等传统生产工艺无法实现复杂狭窄的铸件内腔。航空发动机、燃气轮机空心涡轮叶片的冷却通道迂回曲折，必须采用陶瓷型芯形成空腔。涡轮叶片的形状尺寸、组织结构和性能直接影响飞机和发动机的性能、结构重量系数、寿命和制造成本等各种重要指标。因此熔模铸造技术是先进航空装备和民用航空产品向轻量化、精确化、长寿命、低成本方向发展的重要技术基础。20世纪40年代熔模铸造开始用于工业生产，广泛应用于航空、、化工、能源、交通运输等行业。熔模铸造有优势：①铸件表面光洁度高；②铸件尺寸精度高；③材料利用率高（70%~90%）；④几乎不受合金种类限制，并可铸造各种结构复杂的铸件。尤其是20世纪70年代末，热等静压（HIP）技术被广泛应用于铸件的后处理，使得某些铸造缺陷得以被消除，从而有效改善了铸件的力学性能及稳定性。2018年全球熔模铸造产业总产值142亿美元，中国占全球熔模铸造行业产值的比例约为21%。全球熔模铸造产业中，支撑其增长率的主要行业为航空产业。涡轮叶片行业发展情况（一）涡轮叶片发展历程及趋势涡轮叶片分为涡轮导向叶片和涡轮工作叶片两类。①涡轮导向叶片，主要作用为调整燃烧室排出的燃气流向，材料工作温度最高可达1，100℃以上，涡轮导向叶片承受的应力一般低于70MPa；该部件往往由于受到较大热应力而引起扭曲，温度剧变产生热疲劳裂纹以及局部温度过高导致烧伤而报废。②涡轮工作叶片，处于涡轮发动机中温度最高、应力最复杂、环境最恶劣的部位，该部件在承受高温的同时需承受较大的离心应力和热应力；其所承受温度低于相应涡轮导向叶片50-100℃，但在高速转动时，由于受到气动力和离心力的作用，叶身部分所受应力达140MPa，叶根部分达280-560MPa。涡轮工作叶片结构与材料的不断改进已成为航空发动机性能提升的关键因素之一。涡轮叶片与涡轮轴、涡轮盘等部件共同组成航空发动机的涡轮。涡轮是驱动压气机及其他附件的动力源。涡轮可以分为转子和静子两个组件：①涡轮转子：是由涡轮工作叶片、轮盘、轴及装在轴上的其他转动零件组成的一个整体，负责将高温高压的气流吸入燃烧器，以维持发动机的工作。涡轮转子在高温及高转速状态下工作，并传递大功率，所以其工作条件极端恶劣。高温工作时涡轮转子要承受极高离心力，此外还要受到气动力矩的作用等。高温环境会使得涡轮叶片材料的极限强度下降，还会使涡轮叶片材料产生蠕变和侵蚀。②涡轮静子：是由涡轮导向叶片、外环和内环等部件组成。其固定在机匣上，主要作用为扩压整流，为下一级涡轮转子改变气流方向，以迎合涡轮工作叶片的速度三角形。为了提升推重比等性能指标，航空发动机及燃气轮机涡轮叶片对高温、高风速等的耐受要求不断提升。主流航空涡扇发动机中，涡轮驱动压气机以最高达每秒上千转的转速高速旋转，进入涡轮发动机的空气在压气机中逐级增压，多级压气机的增压比可达25以上。增压后的空气进入发动机燃烧室，与燃油混合、燃烧。燃油火焰需要在以100m/s以上高速流动的高压气流中稳定燃烧。从燃烧室出来的高温、高压燃气流驱动涡轮工作叶片以每分钟数千转至上万转的转速运转，通常涡轮前温度要超过涡轮叶片材料的熔点。在工作过程中，现代发动机的涡轮叶片通常要承受1600~1800℃的高温，同时还要承受300m/s左右的风速，以及由此带来的巨大的空气压力。涡轮叶片需要在这种极为恶劣的工作环境下可靠工作几千小时至上万小时。涡轮叶片型面复杂，大量使用定向凝固、粉末冶金、复杂空心叶片熔模铸造、复杂陶瓷型芯制造、微孔加工等先进制造技术。涡轮叶片是目前两机所有零部件中制造工序最多、周期最长、合格率最低的零部件之一，复杂空心涡轮叶片的制造已成为当前两机研制的核心技术。（二）涡轮叶片市场现状与发展趋势航空发动机和燃气轮机中的叶片主要包括风扇叶片、涡轮叶片和压气机叶片，其中涡轮叶片价值量占叶片总体成本的60%左右。相较风扇叶片，涡轮叶片原材料价值更高、加工难度更大。涡轮叶片作为发动机重要热端部件，需要使用高温合金材料，其冶炼技术要求高，并且部分金属矿产资源较稀缺。在制造工艺上，涡轮叶片一般采用熔模铸造，实现薄壁和复杂冷却结构，制造难度较其他叶片提升显著。如广泛应用于波音737系列和空客320系列的CFM56航空发动机中，涡轮叶片数量超过千个，单个成本均超过万元，某些部位的涡轮叶片单价甚至超过10万元。燃气轮机行业发展情况（一）燃气轮机技术发展历程及趋势燃气轮机是一种以连续流动的气体作为介质带动叶轮高速旋转，将燃料的热能转换为机械功的内燃式动力机械，是一种旋转叶轮式热力发动机。燃气轮机与航空发动机结构类似。按其功率燃气轮机可以分为轻型和重型，前者通常由航空发动机改装，如世界先进的舰用燃气轮机MT30是Trent800系列航空发动机派生而来，功率通常在50MW以内，可用于工业发电、船舶动力、分布式发电等。重型燃气轮机功率通常在50MW以上，主要用于陆地上固定的发电机组和超大型舰艇。按其运行的燃气初温分类，燃气轮机可以分为E级、F级、G级和H级等多个等级。燃气轮机主要用于地面发电机组和船舶动力领域，工作环境需要承受高硫燃气和海水盐分的腐蚀，工作寿命要求达到50，000-100，000小时。涡轮盘在工作时转数接近10，000转/分钟，燃气轮机涡轮轮盘直径是航空发动机的3-6倍，涡轮轮盘轮缘长期工作在550-600℃，轮盘中心工作温度则降至450℃以下，不同部位的温差造成了轮盘的径向热应力极大。（二）燃气轮机市场现状与发展趋势燃气轮机应用领域广泛，包括循环发电、分布式能源、油气输送，以及陆、海运载工具驱动等。此外，燃气轮机具有占地小、效率高、可靠性强、操作灵活、排放低等特点，并可使用天然气、混氢/纯氢燃料或其他脱碳燃料，具备突出的燃料灵活性，对实现双碳目标具有积极作用。因此，预计燃气轮机产业未来将呈现良好的发展态势。1、燃气轮机市场保持总体增长态势2015-2020年全球燃气轮机市场规模呈现上涨趋势。2020年全球燃气轮机市场规模为225．4亿美元，同比增长3．47%，我国市场规模约500亿元人民币。根据wind统计数据，2016年我国燃气轮机新增装机规模为4，552．61万千瓦，到2021年我国燃气轮机新增装机规模为10，443．49万千瓦，年复合增长率达18．06%。2、燃气发电规模的增大拉动燃气轮机市场需求根据MaximizeMarketResearch统计，2020年全球燃气轮机市场中，用于发电行业的燃气轮机约占总市场规模的32%，用于油气行业的约占总市场规模的32%，其余39%的燃气轮机则应用于载具等其他工业领域。从全球发电行业发电量结构来看，据中国电力网统计，2019年全球发电量最高的是燃煤发电，发电量为9，824．1TWh，占比36．38%，燃气发电2019年发电量为6，297．9TWh，占比全球发电量23．3%。根据《中国天然气高质量发展报告（2020）》显示，十四五时期，我国天然气市场需求有望继续增长，用气结构或进一步优化，基本形成工业燃料、城镇燃气、燃气发电三足鼎立的局面。报告认为，大力发展天然气是我国建立清洁低碳、智慧高效、经济安全能源体系，以及力争2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和目标的必然选择。未来五年，我国仍将坚持逐步将天然气培育成为中国主体能源之一的战略目标。国内方面，据中国电力企业联合会统计，2020年我国燃气发电量为2，485亿千瓦时，同比增长6．88%，占全国总发电量的3．25%。2012年至2020年，我国燃气发电量复合增长率为10．7%。根据全球能源互联网发展合作组织《中国十四五电力发展规划研究》，截至2019年末，全国气电装机规模9，024万千瓦，十三五期间年均新增气电装机规模636万千瓦，2019年气电占全国电力总装机规模的比例已达4．5%。3、在国内相关配套政策扶持下，燃气轮机将迎来巨大的市场机遇期我国西气东输、西电东送、南水北调等大型工程中均使用大量工业型燃气轮机。这些燃气轮机绝大多数为进口机组，在国内现有装机发电的燃气轮机总装机容量中，国产产品仅占约7%。十三五以来，我国积极推进两机专项落实，提出我国未来将重点突破发电用重型燃气轮机、工业驱动用中型燃气轮机、分布式能源用中小型燃气轮机以及燃气轮机运维服务技术，逐步进入阶段。2017年6月，国家发改委与国家能源局联合发布《依托能源工程推进燃气轮机创新发展的若干意见》，要求至2020年我国将基本形成完整的重型燃气轮机产业体系，就燃气轮机国产化提出了具体要求。按照两机专项实施方案，在2020年前，国家将投入千亿资金，支持航空发动机和燃气轮机产业的发展。随着我国自主研发、拥有自主知识产权的航空发动机的研发成功，中国航发集团在2001年和2002年相继成功研制了QD70和QD128两型航改轻型燃气轮机。目前，中国航发集团拥有的自主研发燃气轮机产品有功率等级涵盖5～40MW的轻型燃气轮机和110MW的重型燃气轮机，并参照国际发展燃气轮机的成功道路，确定了自主系列化发展燃气轮机的技术路线。2014年，中国联合重型燃气轮机技术成立，研制国产300MW级和400MW级重型燃气轮机产品，就代表国际技术领先水平的重型燃机开展关键技术攻关和验证。预计随着相关研发承制单位的研发进度的不断推进，我国将逐渐实现多等级燃气轮机的，国内燃气轮机相关配套行业政策将迎来巨大的市场机遇期。我国的陶瓷制造行业发展稳定进入21世纪以来，我国的陶瓷制造行业经历了一个稳定发展时期，陶瓷制品的产量和陶瓷行业企业数量都有了巨大的增长，我国的陶瓷总产量位居世界第一位，已成为世界上最大的陶瓷生产国和出口国。虽然中国是全球第一的陶瓷生产大国，但陶瓷行业整体效率仍然偏低，结构性产能过剩，缺乏品牌意识等问题长期存在。与发达国家相比，我国陶瓷市场集中度低，较多企业规模较小，技术与设备较为落后，以生产中低端产品为主，高端产品还需依靠进口。中国是全球最大的瓷砖生产国、消费国与出口国。数据显示，2021年全球陶瓷砖产量183．39亿㎡，而中国陶瓷砖产量为88．63亿㎡，占比48．3%。尽管有新冠疫情、房地产等多因素影响，行业对产能扩张的热情并未因此减弱，在2021年，大型陶企投资、扩产消息不断。2022年，陶瓷行业的并购案例只会有增无减。未来的行业，品牌集中度将加速提升，强者恒强的马太效应将继续增强。在双碳双控政策目标下，建筑陶瓷行业往低碳环保的发展趋势越来越明显，推进绿色制造、研发绿色产品、优化能源结构、合理布局产能等正成为行业发展的趋势，从而加剧了强者愈强的马太效应，能源、资源将进一步向头部企业靠拢，深耕品牌建设的企业对技术的投入力度持续加大，持续加大绿色、低碳、循环经济的比重，增强企业发展内在动力，进一步推动行业优胜劣汰，行业集中度不断提高。过往数十年中，中国建陶的发展呈现出大规模、低成本、高速度等特征，在世界建陶行业具有龙头地位，而佛山更是中国陶瓷行业的代表地区。然而在双碳、双控政策背景下，受到房地产下行、内需饱和、成本增加等一系列因素叠加，建筑陶瓷和卫浴行业企业竞争更加激烈，产业集中化和环保压力将加速淘汰落后产能。同时，在后疫情时代，建筑陶瓷和卫浴行业大行业、小公司的局面或将被打破，行业正在从过去的粗放式发展向规范化、高质量发展方向良性转变。近几年，陶瓷行业进入洗牌的深水期，产能资源日益集中。尤其是在双碳双控政策背景