2022年锻造行业之环形锻件市场现状分析 航空航天装备现代化为基

1. 锻造：主流金属成型工艺之一，具有加工难度大、强范围经济特征

锻造与铸造同属当前主流的金属成型工艺之一。据派克新材招股书，锻造是在加压 设备及工（模）具的作用下，使坯料或铸锭产生局部或全部的塑性变形，以获得一定 几何尺寸、形状的零件（或毛坯）并改善其组织和性能的加工方法。金属材料经过锻 造加工后，形状、尺寸稳定性好，组织均匀，纤维组织合理，具有最佳的综合力学性 能。机械装备中的主承力结构或次承力结构件一般都是由锻件制成的，锻件广泛地 应用于国民经济和国防工业的各个领域。锻造实质是利用金属的塑性变形使金属毛坯改变形状和性能而成为合格锻件的加工过程，其根本目的是利用外加载荷（冲击 载荷或静载荷）通过锻压设备或模具使金属毛坯产生塑性变形，从而获得所需形状 和尺寸的锻件，同时使锻件机械性能和内部组织符合一定的技术要求。

环锻为锻件的主要形态之一，相比模锻等具有投入低、生产效率高等特点。根据锻 件的尺寸、形状、采用的工装模具结构和锻造设备的不同，锻造主要可分为自由锻、 模锻、辗环。辗环，又称为环形轧制，其制造的产品多可称为环形锻件，简称为环 锻。具体看，辗环，是借助辗环机使环件产生连续局部塑性变形，进而实现壁厚减 小、直径扩大、截面轮廓成形的塑性加工工艺。辗压扩孔时的应力应变和变形流动 情况与芯轴扩孔相同，其特点是：工具是旋转的，变形是连续的，辗压扩孔时一般压 下量较小，故具有表面变形的特征。与传统的自由锻工艺、模锻工艺相比，辗环工艺 具有成本投入低、生产效率高等优点。例如，截至2019年末，公司的主要生产设备 相对单位账面原值较低，公司主要生产设备中账面价值最高的为4.5米700吨/600吨 径轴双向卧式辗环机，达3049.02万元。而三角防务（航空模锻为主），截至2020年 6月30日，其主要生产设备为400MN液压机，账面原值为42867.36万元。

锻造行业本质为金属热加工行业，核心壁垒取决于对锻造工艺的理解。锻造是一种 工艺，设备仅是基础，锻造不仅仅是为了获得需要的形状尺寸，也是改善锻件组织 和提高性能的关键环节，即锻造工艺决定锻件组织形态，而锻件组织形态直接影响 最终产品的力学性能。其中，锻造工艺参数含有多方面，如锻件温度（对锻坯组织性 能的影响最为明显）、保温时间、锻造变形量、变形速率和锻后冷却速度等。参考国家知识产权局披露的发明专利申请（申请公布号为CN 110814251 A，申请公布日为 2020.02.21），三角防务提出“一种起落架用大型TC18钛合金模锻件的锻造方法”， 涉及锻造技术领域，使用该发明生产出来组织力学性能均匀性好，并具备良好表面 质量的TC18钛合金模锻件，同时降低了原材料的消耗和零件后期机加工时，能够满 足新型运输机起落架关键件对大尺寸、高减重、长寿命和低成本的需求。尤其是对 于一些应用于高端装备如航空航天等领域的难变形材料，如钛合金、高温合金等， 其锻造具有加工难度大等特征。

中游锻造环节具有强范围经济特征。相比于下游机加和终端的整机厂环节，中游锻 造环节的一个显著特征/优势在于其范围经济性，以及研发费用的前置性特征突出， 并最终反映为边际利润的增加。范围经济不同于规模经济，前者指的是当同时生产 两种产品的费用低于分别生产每种产品所需的成本的总和时，所存在的状况被称为 范围经济。此处，若将产品从研发环节到制造环节的成本纳入为生产产品所需费用 时，我们认为中游锻造或具有较强的范围经济。从工艺环节看，中游锻造的目的在 于改变钛合金铸锭的铸态组织、获得所需要的显微组织类型、达到规定的超声波探 伤验收条件、获得模锻产品前的组织均匀化、保证制坯或模锻成形性能等。从这个 角度考虑，对于不同的合金类型，包括低强度、中强度高韧性、高强高韧、超高强 度、超高强韧等牌号的合金，对于中游锻造厂仅需理解如何将这些牌号的钛合金锻 压成需要的显微组织即可。而当锻造厂掌握某一牌号钛合金的锻造工艺后，对于下 游处于同一代、同一类型、相近部位的飞机结构件需求，锻造厂较为容易将其工艺 进行“复制”以期满足客户要求，这从根本上决定了中游锻造环节的边际投入递减。 以同处于航空锻造行业的三角防务为例，三角防务对相关专利表述或也可反映中游 锻造环节的强范围经济优势。如三角防务招股书P190所描述公司在研技术之一“某 近β型钛合金锻造技术”，其研发过程表述为“针对多型直升机型号对旋翼系统钛 合金锻件的需求，2017年公司开始立项进行该β型钛合金锻造技术研发”，并在“应 用效果”处称“该技术将应用于所有在研新型号直升机旋翼系统中央件、连接件等 锻件的生产”。例如，在三角防务招股书P186页处的“已经成熟应用的非专利技术” 之一“某钛合金锻造及热处理技术”的“对应产品”为“某钛合金大型机身、起落架 结构件”，“应用效果”为“该技术应用在了大型运输机和某新型预警机等型号机身 和起落架钛合金锻件的生产中，目前各项锻件正在批量供货”。以三角防务此类专利描述为例，掌握某一牌号或某类型钛合金锻造及热处理工艺后，能够较易拓展到同一类型的机型，甚至是同一机型的不同部位上，范围经济性体现较为突出。

2. 应用：航空航天装备重要结构件之一，高性能环锻保障装备运行

环形锻件的性能和质量在一定程度上影响着航空关键构件的使用性能和服役行为。 航空发动机的大部分零件工作时间长，反复处于高温、高压、高转速、高低频振动综 合作用的恶劣环境中，所以主机厂及其配套供应商在研发航空涡轮风扇发动机的过 程中，从设计、选材、冶金、加工零部件，到装配成机的几个环节都有较高要求。航 空涡轮风扇发动机环形零件包括风扇机匣压气机机匣、涡轮机匣、连接环和封严环 等，环形零件在现代航空涡轮风扇发动机中属于一种涉及材料种类多、量大面广、 精度高和载荷大的重要零件。据《航空发动机环形锻件轧制技术及应用》（李增乐， 2012，锻造与冲压），美国普惠公司研发的JSF35联合战斗机用涡轮风扇发动机F135-PW-100环形锻件占所有发动机锻件成本的12%。例如，公司当前的航空锻件产 品主要应用航空发动机机匣、燃烧室、密封环、支撑环、承力环等重要部位。机匣是 航空发动机的重要零部件之一，它是发动机的基座和主要承力部件，其外形结构复 杂，不同的发动机、发动机的不同部位，其机匣形状各不相同，机匣的功能决定了机 匣的形状，基本特征为圆筒形或圆锥形的壳体和支板组成的部件。

图：环形锻件为航空发动机结构的重要组成之一

高端航空航天环形锻件技术要求较高，为保障装备稳定运行的重要基础之一。与普 通锻件相比，环形锻件以高温合金、钛合金、高强度钢等难变形材料为主，采用辗轧 技术成形的环件具有组织致密、强度高、韧性好等优点，能够经受住高温、高压、高 腐蚀的恶劣工作条件，保证航空发动机的正常运转。环形锻件的性能和质量在一定 程度上影响着航空关键构件的使用性能和服役行为，环形锻件的组织性能也影响着 飞机的使用寿命和可靠性。

3. 驱动：航空航天装备现代化建设奠基，风电核电等民品景气度可期

顶层政策强调富国与强军的统一，长期看军工发展基石较为稳健。2020年10月下旬， 中国共产党第十九届中央委员会第五次全体会议公报发布。全会提出，加快国防和 军队现代化，实现富国和强军相统一....加快机械化信息化智能化融合发展，全面加 强练兵备战，提高捍卫国家主权、安全、发展利益的战略能力，确保2027年实现建 军百年奋斗目标。要提高国防和军队现代化质量效益，促进国防实力和经济实力同 步提升，构建一体化国家战略体系和能力，推动重点区域、重点领域、新兴领域协调 发展，优化国防科技非工业布局。2020年11月3日，《中共中央关于制定国民经济和 社会发展第十四个五年规划和二零三五年远景目标的建议》发布，要求加快机械化、 信息化和智能化融合发展；提高捍卫国家主权、安全、发展利益的战略能力，确保 2027年实现建军百年奋斗目标；加快武器装备现代化，聚力国防科技自主创新、原 始创新，加速战略性前沿性颠覆性技术发展，加速武器装备升级换代和智能化武器 装备发展；到2035年“关键核心技术实现重大突破”；促进国防实力和经济实力同 步提升。

以美国为例，美国三军装备升级，先进战机及发动机市场空间较为广阔。F-35战斗 机是美国研制的低成本、新一代多用途战术攻击机，使用的动力装置是F135推进系 统。从开始研制，F135推进系统就选定了F119改进型发动机作为主推进系统，发展 常规起落型F135-PW-100推进系统和舰载短距起落型F135-PW-600推进系统这两 种型别的常规涡扇发动机。采用通用主推进系统，可实现一机多用，提高经济可承 受性。投入使用后, F-35战斗机将替代AV-8B “鹞”式、A-10、F-16、F-15、F/A-18E/F、 英国“鹞”式GR-7和“海鹞”战斗机。根据2020年CRS REPORT发布的《F-35 Joint Strike Fighter (JSF) Program》，美国国防部共计划购买2456架F-35，截至2019年 12月，估计总采购成本约为3978亿美元。F-35未来美军采购数量持续上升。美国政 府2020财年国防拨款法案最终的综合预算法案为采购98架F-35战斗机，含62架F35A，16架F-35B，20架F-35C，其中也包括14亿美元的预先采购。美国政府2021财 年国防预算为F-35项目提供114亿美元的采购资金。

中长期看，高端装备用航空发动机市场空间的增长性较为突出。据国内航空发动机 控制系统核心供应商航发控制2020年年报，随着党的十九届五中全会提出的到2035 “基本实现国防和军队现代化”的目标，未来几年我国军用飞机从需求层次和数量 上将会显著增加。据航发控制2021年12月24日公开的投资者交流内容，“航空动力 方面当前的需求增长主要包括①部分二代机升级，三代机性能提升，相关机型的国 产化动力换装，现役发动机寿命到期换装；②周边国家先进战机的部署对我国的军 事压力，我国高性能的三代半、四代机的产量需要适当提升；③新研型号如运输机、 轰炸机、新型舰载机等需求迫切，在科研经费上会持续投入；④随着作训实战化要 求对装备使用频次、消耗的增加以及新机维保等推动维修业务增加。因此，在需求 牵引和新型号技术推动的双轮驱动下，预计公司‘十四五’期间订单将保持‘十三 五’末的增长态势”。

民航发动机为长期增长方向，参考航空工业发展中心2021年12月10日发布的《民用 飞机中国市场预测年报（2021-2040）》，报告称从未来发展趋势看，我国疫情防控 成绩显著，经济社会秩序已逐步恢复正常。在以国内大循环为主体、国内国际双循 环相互促进的新发展格局下，国民经济将保持稳定增长，是中国航空运输市场发展 的主要动力。从长周期来看，我国航空客运周转量仍将保持较快增长，预计 2021~2040年我国需要补充民用客机7646架，其中宽体客机1561架、窄体客机5276 架、支线客机809架。据航发控制2021年12月24日公开的投资者交流内容，“民用 航空动力方面：一是大飞机动力研制进展顺利。二是随着国家通用航空产业规划以 及低空空域改革落地，通航动力产业将会成为新的经济增长点”。

环形锻件约占航空发动机价值的6%，环形锻件的性能影响航空发动机的运行稳定。 据航宇科技招股书，环形锻件的性能和质量在相当大的程度上决定着航空关键构件 的使用性能和服役行为，环形锻件的组织性能往往直接关系到飞机的使用寿命和可 靠性。环形锻件是否整体、优质、精密化，对飞机、航空发动机的经济可承受性影响 同样十分显著；航空发动机的压气机机匣、涡轮机匣、结合环、安装边、封严环和环 状火焰筒等环形锻件主要采用价格昂贵的高温合金和钛合金制造，按价值计算，航 空发动机环形锻件约占航空发动机价值的6%。同时，随着航空发动机性能及代际升 级，环形锻件的技术难度、附加值也逐步提高。

航天装备及宇航市场景气度提升，或为高端装备用环形锻件市场发展的重要增量之 一。航天工业是国家战略性产业，是维护国家主权领土完整和政治安全的重要保障。 航天装备不仅包括了运载火箭、卫星、飞船、空间站、深空探测器等空间飞行器，还 包括精确制导装备以及相关地面设备等众多领域。航天装备水平是代表一国航天能 力的核心标志，也是衡量国家综合国力的重要标志之一。

宇航领域，景气度持续。参考新华社2022年1月5日新闻，中国航天科技集团有限公 司计划2022年安排40余次宇航发射任务，将完成载人航天6次重大任务，包括两次货 运飞船、两次神舟飞船和实验舱Ⅰ、实验舱Ⅱ发射，以及在轨交会对接、出舱活动和 飞船返回任务，全面建成空间站；完成长征六号甲运载火箭首飞任务。航天科技集 团总经理徐强介绍，航天科技集团2022年全年型号科研生产任务呈现四大特点：一是重大工程任务十分艰巨，发射飞行试验数量持续保持高位；二是型号技术攻关难 度大，技术风险识别与控制要求高；三是型号批产交付压力大，科研生产转型升级 任务重；四是装备体系化发展要求高，体系工作需统筹推进。

航天装备领域，有望受益于实战训练等发展。例如，据中国国防部官网披露的2021 年6月国防部例行记者会文字实录，发言人在介绍2021年上半年全军军事训练工作 情况和特点时表示，“基础训练难度强度明显增大，各部队开训即掀起练兵热潮， 突出按纲施训打基础，坚持实战练兵强能力，与往年同期相比，全军弹药消耗大幅 增加，高难课目训练比重持续加大，部队训练质效稳中有升”。

民品领域，以风电、核电为代表新能源行业景气度可期，有望带动中上游锻件供应 商发展。

（1）风电领域，据派克新材招股书，风电机组作为风电设备较为核心的构成部分， 其工作时间长，负荷极重，工作环境恶劣，所以承力轴承和法兰连接部位需要满足 承载大、抗冲击、耐磨耐腐蚀等要求，公司产品主要应用于风电机组中的轴承、齿 轮、齿圈等，为发电机组的可靠运行提供着有力的保障。

政策端鼓励、平价进程再提速、需求中枢抬产值，风电行业景气度可期。

政策端鼓励。据《国务院关于印发2030年前碳达峰行动方案的通知》，2030年前碳 达峰行动方案中“重点任务”指出，“大力发展新能源。全面推进风电、太阳能发电 大规模开发和高质量发展，坚持集中式与分布式并举，加快建设风电和光伏发电基 地。加快智能光伏产业创新升级和特色应用，创新“光伏+”模式，推进光伏发电多元 布局。坚持陆海并重，推动风电协调快速发展，完善海上风电产业链，鼓励建设海上 风电基地。积极发展太阳能光热发电，推动建立光热发电与光伏发电、风电互补调 节的风光热综合可再生能源发电基地。到2030年，风电、太阳能发电总装机容量达 到12亿千瓦以上。”

平价进程再提速、需求中枢抬产值。参考广发证券2021年12月14日发布报告《新能 源行业2022年投资策略：绿电新时代，储能新机遇》，大型化加速叠加零部件价格 回落， 21年风机招标价格快速下行，平价进程全面提速。受益21年风机招标价格快 速下降，项目收益率大幅提升使得平价范围扩大，风机招标规模高速增长。风机交 付周期约为一年，上年招标规模可作为先行指标预测新增装机规模。根据金风科技 统计，2021年1-9月国内风机招标规模约为41.9GW，同比+115%，其中陆上新增招 标规模40.9GW，海上新增招标规模1GW，21年全年招标规模有望达50GW，奠定风 电新增装机高增长基础，其预计2022年国内风电新增装机规模达55GW，同比+38%。 陆风已实现平价，海风平价在即，风电项目经济性提升有望进一步提高需求成长中 枢，待大宗原材料价格平稳后，风电产值空间将进一步打开。

图：全球陆上及海上风电新增装机量

（2）核电领域，据派克新材招股书，公司可为核电设备制造商提供堆内构件相关锻 件。堆内构件是在压力容器内除燃料组件及其相关组件以外的其他构件，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。上述部件需要在高温、高 压、强中子幅照、硼酸水腐蚀、冲刷和水力振动等严峻条件下工作，因此通常采用锻 造工艺制作。

国内核电市场有望迎来供需共振，体现为需求端政策鼓励、需求爬坡，供给端核心 设备国产化进程顺利等。

需求端上，由于核电在发电过程中不产生二氧化硫、氮氧化物和烟尘等污染物，二氧化碳的排放量远低于火电，又兼具高密度能源，单机容量大，电能质量高等特点， 为理想的清洁能源之一。《国务院关于印发2030年前碳达峰行动方案的通知》指出， 积极安全有序发展核电，合理确定核电站布局和开发时序，在确保安全的前提下有 序发展核电，保持平稳建设节奏。积极推动高温气冷堆、快堆、模块化小型堆、海上 浮动堆等先进堆型示范工程，开展核能综合利用示范。从核能发电占发电总量占比 看，中国核电发电总量虽位居世界主要国家和地区前列，但占比较低，不及世界均 值。参考中国核电网2021年7月新闻援引的《2021年全球核能发电报告》，根据 BP2021年报告，到2020年中国核能发电量达到366.2 TWh，占全球总量的13.6%。 2020年中国居世界第二位，仅次于美国30.8%；据世界核能协会(World Nuclear Association，WNA)2021年6月的报告，全球核能发电占全球发电总量的10.1%，而 中国2020年核能发电量仅占发电总量的4.9%，与世界主要国家和地区有较大差距。

供给端层面，核电核心设备国产化进程提速不仅可带动国内核电市场发展，也有望 提升本土核电设备结构件制造商的需求景气度。据国务院国有资产监督管理委员会 网站2022年1月4日援引中国核工业集团有限公司新闻《新年开门红！我国第二台华 龙一号核电机组并网发电》，“2022年1月1日22点35分38秒，我国自主三代核电华 龙一号迎来新年‘开门红’：中核集团福清核电6号机组首次并网成功，开始向电网 送出第一度电，成为全球第三台、我国第二台华龙一号并网发电机组。作为我国核 电走向世界的‘国家名片’，华龙一号是当前核电市场接受度最高的三代核电机型 之一，目前，华龙一号全球首堆福清核电5号机组、华龙一号海外首堆巴基斯坦卡拉 奇2号机组已于2021年先后投入商运。每台华龙一号机组装机容量116.1万千瓦，年 发电能力近100亿度，能够满足中等发达国家100万人口的年度生产和生活用电需求。 相当于每年减少标准煤消耗312万吨、减少二氧化碳排放816万吨，相当于植树造林 7000多万棵，对优化中国能源结构、推动绿色低碳发展，助力实现‘碳达峰、碳中 和’目标具有重要意义。”

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）