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铝加工及铝晶粒细化剂市场概况与前瞻
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  当今世界,航空、航天和武器装备、快速交通是国际竞争的制高点,是国泰民安、国家经济繁荣的保证,国家16项重大专项中涉及到大飞机、探月、载人飞船、快速交通的项目和涉及到“制天权”的一系列重大工程,将带动我国产业结构的重建和制造能力的升级,构造我国新时期的战略竞争力,引领和支撑我国国民经济的持续健康发展,为国家安全提供保障。航空航天、军工是国家战略性高科技产业,中国的航天、航空及军工制造正处于一个前所未有的发展时期,两代半战机超7、第三代歼10、歼11、支线客机ARJ-12等现代化先进机型相继自主研发成功和实现量产,神5、神6、神7和“嫦娥飞船”成功发射,以及目前正在实施的第四代战机、大客机、载人飞船、快速交通等重大工程,使我国航空、航天、军工、快速交通走在了跨越发展的道路上,未来二十年是我国航空、航天工业发展的战略机遇期;而制造神州系列、歼10系列、快速列车等航空航天装备、交通运输装备所需的重要战略材料“铝材”在当今中国还并未完全国产化,这正说明中国虽是铝加工及出口大国,但距铝加工强国还有一段距离,积极研究开发新型高尖端铝材、军工航空材料已成为一个国家、一个民族发展的重要战略,其意义非常深远。

  用简单经济、可大规模工业化的方法获得铝及铝合金产品的超细晶历来是研究与生产人员的不断追求。超细晶的获得有两个关键:一是首先要获得凝固超细晶,二是以此进一步获得变形超细晶(亦即超细再结晶晶粒),前者是后者的重要基础,因此人们对凝固超细晶的获得更为重视,但在实际生产中要得到它又尤为困难。例如本世纪初以前,在铝及铝合金大工业生产条件下,几乎不能得到小于250微米的凝固晶粒,大工业生产条件下要得到100微米的凝固晶粒更是遥不可及,直到现在国际上仍然把250微米左右的凝固晶粒尺寸作为一级晶粒度的标志。

  人们之所以如此追求凝固超细晶,是因为凝固超细晶是实现高加工性能的铝及铝合金大规模工业化生产的关键初始条件;凝固超细晶一方面可以防止航空航天用各种规格铝合金半连铸坯料的开裂(这些优质坯料将被进一步加工为飞机桁梁、机翼、蒙皮、框体等,而以前在我国是无法正常生产的),一方面也保证了中高档印刷板(PS版、CTP版)、罐料板、超薄铝箔等民用产品的正常生产(以前轧制的铝板材会产生显著的轧制条纹、针孔等致命缺陷,因而相关铝材必须进口)。与此同时,超细晶还显著提高了铝合金的强韧性、抗疲劳和服役的可靠性。目前,超细晶是提高材料强度与韧性的唯一方法,它使材料的强度与韧性这一对矛盾转化为统一体。总之,超细晶可以使铝合金产品各项性能发生质的飞跃。

  2000年以前,我国铝材力学性能比国外低20%,高端铝材依赖进口,尤其是航空航天用铝材、高性能铝制罐料、高档PS版基及优质铝箔坯料95%以上依赖进口,提升铝材性能与品质所需的母铝合金不能自主生产,当时铝工业的落后状况已严重威胁到国家的经济安全和国防安全。

  进入新世纪以来,中国晶粒细化剂产业伴随并支持着中国铝工业的增长(以铝代钢、以铝节铜、以铝替木产业政策的不断深化)。这种增长不仅体现在数量的增长,更是质量的提高。到2024年,中国铝晶粒细化剂产销量都超过18.7万吨,占全球市场份额的52%左右。已经涌现出了深圳新星、南京云海、四通新材料等有国际竞争力的企业,不仅改变了高品质晶粒细化剂产品依赖进口的局面,为国内铝加工业产业进步和品种质量提升做出了重要贡献。

  尽管“十三五”期间中国铝材的产量增速有所下降,但是产品结构会发生比较大的变化,高端产品还将保持较高速度的增长,部分产品甚至有爆发性的增长的可能。随着高品质铝材所占比重的增加,中国铝工业对晶粒细化剂的平均单耗和总需求量还会呈增加趋势,总的需求量会高于铝材的增幅,对产品质量也将有更加严格的要求。未来几年,中国铝工业的稳增长、调结构、增效益的发展方向,对领先的晶粒细化剂生产企业来说,仍然有着良好的发展机会。

  一、中国铝加工市场近几年发展状况

  中国铝轧制工业与市场

  (1)生产与供应现状

  2018年中国铝板带箔产量1770万吨,同比增长4.42%,纵观2018年,铝板带箔行业铸轧产品表现优于热轧产品,因中美贸易摩擦直接削弱了热轧产品的海外需求。

表1.2008-2018年中国铝板带产能产量消费量变化 单位:万吨

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数据来源:国家统计局、有色网、有色金属工业协会

表2.2008-2018年中国铝箔产能产量变化 单位:万吨

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数据来源:国家统计局、有色网、有色金属工业协会

  (2)中国铝轧制材发展预测

  从目前形势判断,2024年前,国内依然会有一些新建或扩建铝板带和铝箔项目建成投产,但行业规模的日趋扩大以及市场供应增长过快将会制约整体规模扩张的速度。在产业政策上,将充分利用资源与能源,延长产业链,鼓励发展具有高附加值的深加工制品,产业链短的初级铝加工材将受到限制。在当前国内经济下行压力加大,出口面临国外贸易保护,难以持续高增长的大背景下,未来几年,产能和产量年递增幅度都将放缓。但是,国家确定的2020年经济倍增计划和扩大内需的政策还将推进实施,城镇化规模还将扩大,战略性新兴产业对铝材的需求还将不断有新的增长点,铝材的创新应用也将升级,因此,我们认为中国铝加工材产量持续增长的趋势在未来5年内不会有趋势性改变,中国将长期保持全球最大铝材生产和消费国的地位。

  面对庞大且仍处于不断发展阶段的国内铝材消费市场,将使国内铝加工企业的决策者更加坚定的制定扩大规模、发展高附加值产品生产的基本策略。同时,铝加工企业自身综合实力的不断增强,将会有更多的铝轧制企业将目光瞄向国外市场,开拓新兴市场。投资、消费、出口这三个中国经济获得飞速发展的“三驾马车”在未来还将继续拉动中国铝加工行业不断发展。

  据预计,2019-2024年,中国铝板带材在2019年产销规模已经较高的基础上,其产量的年均增长率仍将达到8.47%(见表3)。虽然在2019年增长放缓(受中美贸易摩擦影响),但未来随着出口增加,铝加工材产品结构变化,在2020年中国铝板带市场仍将维持高增长,一部分因中美贸易摩擦在2019年减产或停产的铝板带生产制造商在2020年中美贸易摩擦减缓的前提下将进一步提高或扩大生产量,而后几年(2023-2024)中国铝板带材产量将逐步趋稳。据此推测,到2024年国内铝板带产量将达到1900万吨,比2018年增长62.39%。

  综合预计,到2024年中国铝箔产量将达到1066万吨,2019-2024年铝箔产量年均增长率将达到10.09%。(见表4)。

表3.2019-2024年中国铝板带产量消费量预测 单位:万吨

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表4.2019-2024年中国铝箔产量消费量预测 单位:万吨

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  中国铝挤压材工业与市场

  (1)铝挤压材产能及产量

  2008-2018年,中国铝挤压工业进入新的发展阶段,铝型材的性能在交通运输、机械设备制造、电力、电器等工业领域得到利用,工业铝挤压材的产能与产量增长较快。2018年,随着中国经济增速下降,特别是房地产投资增速的急剧下滑,铝挤压行业进入新的调整期,增速逐步放缓。但未来随着国内大基建项目、高铁建设、机场建设等大型工程建筑的加大,未来铝挤压材仍将保持一定的增长。2018年铝挤压材产能达到2180万吨/年,同比增长5.62%;产量2005万吨,比上年增长8.50%。2008-2018年,中国铝挤压材产能、产量年均增长率为9.48%和9.42%。

表5.2008-2018年中国铝挤压材产能和产量 单位:万吨

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  在这一时期,占据市场主导领域的建筑铝型材需求增速与市场比例开始下降,而新兴市场的工业铝型材市场比例开始上升。特别是大型挤压材、特种工业用各种铝挤压件将呈现快速增长的趋势,未来中国铝挤压材将由低端的建筑铝材向高端的工业铝挤压材发展。

  (2)铝挤压材工业与市场发展预测

  铝型材产量方面,尽管房地产、工业投资等领域受到宏观经济中低速发展和产能过剩影响会导致增长趋缓,但是总体上预测,2019-2024年铝挤压材产量仍将逐年增加,预计2024年中国挤压材产量将会达到3298万吨,年均增长8.67%。

  铝挤压材市场驱动力之一是中国工业化和城市化进程仍然会持续发展15年-20年。在人均铝消费水平较低的情况下,未来铝型材还有增长空间。特别是西部大开发基础设施的需求和农村消费市场的需求,铝型材的消费会有新的增长。驱动力之二是中国加工制造业出口形势中长期依然看好,中国的铝制品行业将面临的是全球化的市场。驱动力之三是“一路一带”经济战略的实施过程,将会拉动国内及周边国家基础设施投资,加快产业转移和实现新的产业布局,将会为中国及周边铝型材带来新的市场机遇。但是,由于宏观经济进入中低速发展的新阶段,以及金融债务危机导致铝型材出口增幅的下降,铝挤压材供应的增长速度将会放缓。

表6.2019-2024年中国铝挤压型材产量预测 单位:万吨

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  3.铝铸造工业与铝铸造产品市场

  由于金属铝及铝合金具有很好的流动性和可塑性,因此铝压铸件可以做出各种较复杂的形状,也可做出较高的精度和光洁度,从而很大程度的减少了铸件的机械加工量和金属铝或铝合金的铸造余量,不仅节约了电力、金属材料、还大大节约了劳动成本。铝压铸件被广泛应用于汽车制造、内燃机生产、摩托车制造、电动机制造、传动机械制造、精密仪器、园林、电力建设、五金、家电等各个行业中。我国铝合金铸件中以铝合金压铸件占主导地位,铝合金压铸件产量约占铝铸件总产量的45%。汽车和摩托车行业是压铸件的主要市场,其次五金灯具、家用电器、电动工具等行业。

  中国电解铝、再生铝产量均为世界第一,并拥有丰富的劳动力资源以及巨大的市场,这为铝合金铸造行业的发展提供了良好的发展基础。在全球经济一体化趋势的带动下,全球压铸生产重心逐步向中国转移。中国已经连续13年成为全球最大的金属铸件生产国,也是最大的铝合金铸件生产国。

  2018年中国铸件产量约为880万吨,占全球铝合金铸件的56%(见表7)。2008-2018年,中国铝合金铸件年均增长率为11.36%,大大高于全球的平均水平,过去10年中全球铝合金铸件的增长几乎都来自中国,并不断向中国转移。以车轮为例,2018年中国汽车产销量双双超过2808万辆,这为中国车轮行业提供了千载难逢的大好机遇。行业内初步统计,2018年中国铝车轮总产量在2亿件左右(出口就达到1亿件)。

表7.全球及中国铝合金铸件产量 单位:万吨

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  2019-2024年,全球铝铸件产量的年均增长率约为9.57%;而中国铝铸件产量的年均增长率将达到7.58%(见表8)。同时,中国铝铸件产量占全球产量的比例也将不断提高,到2024年,中国铝铸件产量将占全球的50.93%。

表8 2019-2024年全球及中国铝合金铸件产量预测 单位:万吨

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  国内外相同的产业背景是,国内各行业对铝合金铸件的需求仍将保持稳定增长,尤其是在全球应对气候变化的新形势下,建设节约型和环境友好型社会已成为十分紧迫的任务,低碳经济和社会发展对铸造业越来越高的要求。为了实施可持续发展的战略,为了减轻资源消耗对环境污染的压力,铸件的轻量化已成为重要的发展趋势,以汽车制造为例,重量减轻10%可使燃烧效率提高7%,并减少10%的污染,因此,要使汽车达到节能环保的目标,汽车要努力提高燃料的经济性,要严格控制排放,减轻汽车自重是重要措施,从而要求汽车铸件必须轻量化、薄壁化、精确化、强韧化。我国汽车铸造业必须走高效、节能、节材、环保之路,走绿色铸造之路。

  二、国内外铝工业对铝晶粒细化剂的需求分析预测

  需进行晶粒细化处理的铝熔体量并不是所有的铝及铝合金都必须进行细化处理,例如铝粉、铝膏、冶金工业及制药工业用铝、共晶型及过共晶型Al-Si合金(进行变质处理)等等不添加晶粒细化剂。电工铝及铝合金中的钛及锰、锆、钒、铬等对电导率不利,须添加硼进行硼化处理,使其形成硼化物沉于炉底,以除去它们。不添加晶粒细化剂的铝及铝合金的比例约为25%。晶粒细化剂添加于铝熔体中,而须进行细化处理的铝熔体约为铝材、压铸件及铸件的1.30倍,因为它们的综合成品率一般可按70%左右估算。考虑到约有18%的铝及铝合金不必进行细化处理,所以在匡算晶粒细化剂需求时可按铝加工材与铸造产品总产量的1.18倍计算。

  不同合金与产品需要添加的细化剂量也不同。例如通常挤压铝材需添加1~2/1000的AlTiB5/1合金线,平轧产品一般添加2~3/1000,铸造产品添加1~5/1000。此外,还要考虑再生铝的使用比例问题,发达国家的再生铝使用比例高于中国,则对同种铝材而言,其晶粒细化剂的使用量要低于中国。

  细化剂添加量还与AlTiB线的品质与添加方式、地点等有关,优质细化剂添加量可少些;炉内添加比在线添加量应多些;块锭形式的添加量应比线状的多一些;过早添加比适时添加量应多些。

  (1)国内外晶粒细化剂消费量现状

  2008-2018年国内外晶粒细化剂的消费量数据如表9所示,到2018年,全球铝晶粒细化剂的消费总量达到了19.5万吨,其中中国的消费量为10.5万吨,占全球消费量的53.8%。2018年,全球铝晶粒细化剂消费量比2008年增长了大约9.9万吨,其中中国的增长量为6.64万吨。

表9.2008-2018年国内外铝晶粒细化剂消费情况 单位:万吨

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  (2)国内外晶粒细化剂需求量预测

  到2024年,预计全球的铝产量仍将呈增长态势,其中的主要亮点将来自中国。此外,由于市场对铝材品质要求的不断提高,晶粒细化剂的质量和添加量也在不断提高。根据行业协会的预测:2019年到2024年,全球铝轧制产品的平均年增长速度为7.42%,挤压材平均年增长速度为6.16%,铝铸件产量平均年增长速度大约为9.30%;同期,中国轧制产品的平均年增长速度为9.55%,挤压材平均年增长速度8.14%,铝铸件平均年增长速度为7.51%。2019年-2024年全球(表11)以及中国(见表12)的晶粒细化剂需求量预测值如下表所示。

表11.2019-2024年全球晶粒细化剂需求量及其预测 单位:万吨

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表12.2019-2024年中国晶粒细化剂需求量及其预测 单位:万吨

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  从上表可以看出,到2024年,全球晶粒细化剂的需求量将达到35.8万吨,比2018年增长16.3万吨,增幅为83.5%;其中中国的需求量将达到18.7万吨,比2018年增加8.2万吨,增幅为78.1%。预计全球的增长量中,中国将占62%。到2024年,中国的晶粒细化剂需求量将占全球的52.23%。从增长速度上来看,2019-2024年,中国晶粒细化剂需求量的年均增长率为8.74%,全球晶粒细化剂需求量的年均增长率为7.62%。晶粒细化剂增长速度高于铝材增长速度的主要原因是铝材市场结构的变化。也即是说高品质铝材的市场份额不断增加,所以晶粒细化剂的使用量不断增加。另外,市场对普通铝材性能的要求也在提高,促使普通铝材的晶粒细化剂用量也在不断增加。

  中国的铝工业发展速度远远超过全球其他国家和地区的平均水平,全球铝工业增长也主要来自中国。因此,中国在未来铝工业市场中的地位将举足轻重。铝工业的发展,要求晶粒细化剂工业也要相应发展。尽管“十三五”期间中国铝材的产量增速会有所下降,但是产品结构会发生比较大的变化,易拉罐用铝板、汽车车身用铝板、航空铝材、国防军工用铝材、轨道交通铝材、双零铝箔、消费电子用铝材、印刷版基、新能源材料、通讯5G等高端产品还将保持较高速度的增长,部分产品甚至有爆发性的增长的可能。随着高品质铝材所占比重的增加,中国铝工业对晶粒细化剂的平均单耗会呈增加趋势,总的需求量会高于铝材的增幅,对产品质量也将有更加严格的要求。

  未来几年,中国铝工业的稳增长、调结构、增效益的发展方向,对领先的晶粒细化剂生产企业来说,仍然有着良好的发展机会,也面临更加高的要求和更大的挑战。只有看准市场,努力提高产品质量,不断开发新产品,开拓市场,才能保持在国内晶粒细化剂行业的领先地位。

  来源:广东省铝镁轻金属材料产学研战略联盟

更新日期:2020-01-03 | 返回 | 关闭
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