鋁加工及鋁晶粒細化劑市場概況與前瞻

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  當今世界,航空、航天和武器裝備、快速交通是國際競爭的制高點,是國泰民安、國家經濟繁榮的保證,國家16項重大專項中涉及到大飛機、探月、載人飛船、快速交通的項目和涉及到“制天權”的一系列重大工程,將帶動我國產業結構的重建和制造能力的升級,構造我國新時期的戰略競爭力,引領和支撐我國國民經濟的持續健康發展,為國家安全提供保障。航空航天、軍工是國家戰略性高科技產業,中國的航天、航空及軍工制造正處于一個前所未有的發展時期,兩代半戰機超7、第三代殲10、殲11、支線客機ARJ-12等現代化先進機型相繼自主研發成功和實現量產,神5、神6、神7和“嫦娥飛船”成功發射,以及目前正在實施的第四代戰機、大客機、載人飛船、快速交通等重大工程,使我國航空、航天、軍工、快速交通走在了跨越發展的道路上,未來二十年是我國航空、航天工業發展的戰略機遇期;而制造神州系列、殲10系列、快速列車等航空航天裝備、交通運輸裝備所需的重要戰略材料“鋁材”在當今中國還并未完全國產化,這正說明中國雖是鋁加工及出口大國,但距鋁加工強國還有一段距離,積極研究開發新型高尖端鋁材、軍工航空材料已成為一個國家、一個民族發展的重要戰略,其意義非常深遠。

  用簡單經濟、可大規模工業化的方法獲得鋁及鋁合金產品的超細晶歷來是研究與生產人員的不斷追求。超細晶的獲得有兩個關鍵:一是首先要獲得凝固超細晶,二是以此進一步獲得變形超細晶(亦即超細再結晶晶粒),前者是后者的重要基礎,因此人們對凝固超細晶的獲得更為重視,但在實際生產中要得到它又尤為困難。例如本世紀初以前,在鋁及鋁合金大工業生產條件下,幾乎不能得到小于250微米的凝固晶粒,大工業生產條件下要得到100微米的凝固晶粒更是遙不可及,直到現在國際上仍然把250微米左右的凝固晶粒尺寸作為一級晶粒度的標志。

  人們之所以如此追求凝固超細晶,是因為凝固超細晶是實現高加工性能的鋁及鋁合金大規模工業化生產的關鍵初始條件;凝固超細晶一方面可以防止航空航天用各種規格鋁合金半連鑄坯料的開裂(這些優質坯料將被進一步加工為飛機桁梁、機翼、蒙皮、框體等,而以前在我國是無法正常生產的),一方面也保證了中高檔印刷板(PS版、CTP版)、罐料板、超薄鋁箔等民用產品的正常生產(以前軋制的鋁板材會產生顯著的軋制條紋、針孔等致命缺陷,因而相關鋁材必須進口)。與此同時,超細晶還顯著提高了鋁合金的強韌性、抗疲勞和服役的可靠性。目前,超細晶是提高材料強度與韌性的唯一方法,它使材料的強度與韌性這一對矛盾轉化為統一體。總之,超細晶可以使鋁合金產品各項性能發生質的飛躍。

  2000年以前,我國鋁材力學性能比國外低20%,高端鋁材依賴進口,尤其是航空航天用鋁材、高性能鋁制罐料、高檔PS版基及優質鋁箔坯料95%以上依賴進口,提升鋁材性能與品質所需的母鋁合金不能自主生產,當時鋁工業的落后狀況已嚴重威脅到國家的經濟安全和國防安全。

  進入新世紀以來,中國晶粒細化劑產業伴隨并支持著中國鋁工業的增長(以鋁代鋼、以鋁節銅、以鋁替木產業政策的不斷深化)。這種增長不僅體現在數量的增長,更是質量的提高。到2024年,中國鋁晶粒細化劑產銷量都超過18.7萬噸,占全球市場份額的52%左右。已經涌現出了深圳新星、南京云海、四通新材料等有國際競爭力的企業,不僅改變了高品質晶粒細化劑產品依賴進口的局面,為國內鋁加工業產業進步和品種質量提升做出了重要貢獻。

  盡管“十三五”期間中國鋁材的產量增速有所下降,但是產品結構會發生比較大的變化,高端產品還將保持較高速度的增長,部分產品甚至有爆發性的增長的可能。隨著高品質鋁材所占比重的增加,中國鋁工業對晶粒細化劑的平均單耗和總需求量還會呈增加趨勢,總的需求量會高于鋁材的增幅,對產品質量也將有更加嚴格的要求。未來幾年,中國鋁工業的穩增長、調結構、增效益的發展方向,對領先的晶粒細化劑生產企業來說,仍然有著良好的發展機會。

  一、中國鋁加工市場近幾年發展狀況

  中國鋁軋制工業與市場

  (1)生產與供應現狀

  2018年中國鋁板帶箔產量1770萬噸,同比增長4.42%,縱觀2018年,鋁板帶箔行業鑄軋產品表現優于熱軋產品,因中美貿易摩擦直接削弱了熱軋產品的海外需求。

表1.2008-2018年中國鋁板帶產能產量消費量變化 單位:萬噸

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數據來源:國家統計局、有色網、有色金屬工業協會

表2.2008-2018年中國鋁箔產能產量變化 單位:萬噸

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數據來源:國家統計局、有色網、有色金屬工業協會

  (2)中國鋁軋制材發展預測

  從目前形勢判斷,2024年前,國內依然會有一些新建或擴建鋁板帶和鋁箔項目建成投產,但行業規模的日趨擴大以及市場供應增長過快將會制約整體規模擴張的速度。在產業政策上,將充分利用資源與能源,延長產業鏈,鼓勵發展具有高附加值的深加工制品,產業鏈短的初級鋁加工材將受到限制。在當前國內經濟下行壓力加大,出口面臨國外貿易保護,難以持續高增長的大背景下,未來幾年,產能和產量年遞增幅度都將放緩。但是,國家確定的2020年經濟倍增計劃和擴大內需的政策還將推進實施,城鎮化規模還將擴大,戰略性新興產業對鋁材的需求還將不斷有新的增長點,鋁材的創新應用也將升級,因此,我們認為中國鋁加工材產量持續增長的趨勢在未來5年內不會有趨勢性改變,中國將長期保持全球最大鋁材生產和消費國的地位。

  面對龐大且仍處于不斷發展階段的國內鋁材消費市場,將使國內鋁加工企業的決策者更加堅定的制定擴大規模、發展高附加值產品生產的基本策略。同時,鋁加工企業自身綜合實力的不斷增強,將會有更多的鋁軋制企業將目光瞄向國外市場,開拓新興市場。投資、消費、出口這三個中國經濟獲得飛速發展的“三駕馬車”在未來還將繼續拉動中國鋁加工行業不斷發展。

  據預計,2019-2024年,中國鋁板帶材在2019年產銷規模已經較高的基礎上,其產量的年均增長率仍將達到8.47%(見表3)。雖然在2019年增長放緩(受中美貿易摩擦影響),但未來隨著出口增加,鋁加工材產品結構變化,在2020年中國鋁板帶市場仍將維持高增長,一部分因中美貿易摩擦在2019年減產或停產的鋁板帶生產制造商在2020年中美貿易摩擦減緩的前提下將進一步提高或擴大生產量,而后幾年(2023-2024)中國鋁板帶材產量將逐步趨穩。據此推測,到2024年國內鋁板帶產量將達到1900萬噸,比2018年增長62.39%。

  綜合預計,到2024年中國鋁箔產量將達到1066萬噸,2019-2024年鋁箔產量年均增長率將達到10.09%。(見表4)。

表3.2019-2024年中國鋁板帶產量消費量預測 單位:萬噸

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表4.2019-2024年中國鋁箔產量消費量預測 單位:萬噸

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  中國鋁擠壓材工業與市場

  (1)鋁擠壓材產能及產量

  2008-2018年,中國鋁擠壓工業進入新的發展階段,鋁型材的性能在交通運輸、機械設備制造、電力、電器等工業領域得到利用,工業鋁擠壓材的產能與產量增長較快。2018年,隨著中國經濟增速下降,特別是房地產投資增速的急劇下滑,鋁擠壓行業進入新的調整期,增速逐步放緩。但未來隨著國內大基建項目、高鐵建設、機場建設等大型工程建筑的加大,未來鋁擠壓材仍將保持一定的增長。2018年鋁擠壓材產能達到2180萬噸/年,同比增長5.62%;產量2005萬噸,比上年增長8.50%。2008-2018年,中國鋁擠壓材產能、產量年均增長率為9.48%和9.42%。

表5.2008-2018年中國鋁擠壓材產能和產量 單位:萬噸

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  在這一時期,占據市場主導領域的建筑鋁型材需求增速與市場比例開始下降,而新興市場的工業鋁型材市場比例開始上升。特別是大型擠壓材、特種工業用各種鋁擠壓件將呈現快速增長的趨勢,未來中國鋁擠壓材將由低端的建筑鋁材向高端的工業鋁擠壓材發展。

  (2)鋁擠壓材工業與市場發展預測

  鋁型材產量方面,盡管房地產、工業投資等領域受到宏觀經濟中低速發展和產能過剩影響會導致增長趨緩,但是總體上預測,2019-2024年鋁擠壓材產量仍將逐年增加,預計2024年中國擠壓材產量將會達到3298萬噸,年均增長8.67%。

  鋁擠壓材市場驅動力之一是中國工業化和城市化進程仍然會持續發展15年-20年。在人均鋁消費水平較低的情況下,未來鋁型材還有增長空間。特別是西部大開發基礎設施的需求和農村消費市場的需求,鋁型材的消費會有新的增長。驅動力之二是中國加工制造業出口形勢中長期依然看好,中國的鋁制品行業將面臨的是全球化的市場。驅動力之三是“一路一帶”經濟戰略的實施過程,將會拉動國內及周邊國家基礎設施投資,加快產業轉移和實現新的產業布局,將會為中國及周邊鋁型材帶來新的市場機遇。但是,由于宏觀經濟進入中低速發展的新階段,以及金融債務危機導致鋁型材出口增幅的下降,鋁擠壓材供應的增長速度將會放緩。

表6.2019-2024年中國鋁擠壓型材產量預測 單位:萬噸

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  3.鋁鑄造工業與鋁鑄造產品市場

  由于金屬鋁及鋁合金具有很好的流動性和可塑性,因此鋁壓鑄件可以做出各種較復雜的形狀,也可做出較高的精度和光潔度,從而很大程度的減少了鑄件的機械加工量和金屬鋁或鋁合金的鑄造余量,不僅節約了電力、金屬材料、還大大節約了勞動成本。鋁壓鑄件被廣泛應用于汽車制造、內燃機生產、摩托車制造、電動機制造、傳動機械制造、精密儀器、園林、電力建設、五金、家電等各個行業中。我國鋁合金鑄件中以鋁合金壓鑄件占主導地位,鋁合金壓鑄件產量約占鋁鑄件總產量的45%。汽車和摩托車行業是壓鑄件的主要市場,其次五金燈具、家用電器、電動工具等行業。

  中國電解鋁、再生鋁產量均為世界第一,并擁有豐富的勞動力資源以及巨大的市場,這為鋁合金鑄造行業的發展提供了良好的發展基礎。在全球經濟一體化趨勢的帶動下,全球壓鑄生產重心逐步向中國轉移。中國已經連續13年成為全球最大的金屬鑄件生產國,也是最大的鋁合金鑄件生產國。

  2018年中國鑄件產量約為880萬噸,占全球鋁合金鑄件的56%(見表7)。2008-2018年,中國鋁合金鑄件年均增長率為11.36%,大大高于全球的平均水平,過去10年中全球鋁合金鑄件的增長幾乎都來自中國,并不斷向中國轉移。以車輪為例,2018年中國汽車產銷量雙雙超過2808萬輛,這為中國車輪行業提供了千載難逢的大好機遇。行業內初步統計,2018年中國鋁車輪總產量在2億件左右(出口就達到1億件)。

表7.全球及中國鋁合金鑄件產量 單位:萬噸

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  2019-2024年,全球鋁鑄件產量的年均增長率約為9.57%;而中國鋁鑄件產量的年均增長率將達到7.58%(見表8)。同時,中國鋁鑄件產量占全球產量的比例也將不斷提高,到2024年,中國鋁鑄件產量將占全球的50.93%。

表8 2019-2024年全球及中國鋁合金鑄件產量預測 單位:萬噸

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  國內外相同的產業背景是,國內各行業對鋁合金鑄件的需求仍將保持穩定增長,尤其是在全球應對氣候變化的新形勢下,建設節約型和環境友好型社會已成為十分緊迫的任務,低碳經濟和社會發展對鑄造業越來越高的要求。為了實施可持續發展的戰略,為了減輕資源消耗對環境污染的壓力,鑄件的輕量化已成為重要的發展趨勢,以汽車制造為例,重量減輕10%可使燃燒效率提高7%,并減少10%的污染,因此,要使汽車達到節能環保的目標,汽車要努力提高燃料的經濟性,要嚴格控制排放,減輕汽車自重是重要措施,從而要求汽車鑄件必須輕量化、薄壁化、精確化、強韌化。我國汽車鑄造業必須走高效、節能、節材、環保之路,走綠色鑄造之路。

  二、國內外鋁工業對鋁晶粒細化劑的需求分析預測

  需進行晶粒細化處理的鋁熔體量并不是所有的鋁及鋁合金都必須進行細化處理,例如鋁粉、鋁膏、冶金工業及制藥工業用鋁、共晶型及過共晶型Al-Si合金(進行變質處理)等等不添加晶粒細化劑。電工鋁及鋁合金中的鈦及錳、鋯、釩、鉻等對電導率不利,須添加硼進行硼化處理,使其形成硼化物沉于爐底,以除去它們。不添加晶粒細化劑的鋁及鋁合金的比例約為25%。晶粒細化劑添加于鋁熔體中,而須進行細化處理的鋁熔體約為鋁材、壓鑄件及鑄件的1.30倍,因為它們的綜合成品率一般可按70%左右估算。考慮到約有18%的鋁及鋁合金不必進行細化處理,所以在匡算晶粒細化劑需求時可按鋁加工材與鑄造產品總產量的1.18倍計算。

  不同合金與產品需要添加的細化劑量也不同。例如通常擠壓鋁材需添加1~2/1000的AlTiB5/1合金線,平軋產品一般添加2~3/1000,鑄造產品添加1~5/1000。此外,還要考慮再生鋁的使用比例問題,發達國家的再生鋁使用比例高于中國,則對同種鋁材而言,其晶粒細化劑的使用量要低于中國。

  細化劑添加量還與AlTiB線的品質與添加方式、地點等有關,優質細化劑添加量可少些;爐內添加比在線添加量應多些;塊錠形式的添加量應比線狀的多一些;過早添加比適時添加量應多些。

  (1)國內外晶粒細化劑消費量現狀

  2008-2018年國內外晶粒細化劑的消費量數據如表9所示,到2018年,全球鋁晶粒細化劑的消費總量達到了19.5萬噸,其中中國的消費量為10.5萬噸,占全球消費量的53.8%。2018年,全球鋁晶粒細化劑消費量比2008年增長了大約9.9萬噸,其中中國的增長量為6.64萬噸。

表9.2008-2018年國內外鋁晶粒細化劑消費情況 單位:萬噸

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  (2)國內外晶粒細化劑需求量預測

  到2024年,預計全球的鋁產量仍將呈增長態勢,其中的主要亮點將來自中國。此外,由于市場對鋁材品質要求的不斷提高,晶粒細化劑的質量和添加量也在不斷提高。根據行業協會的預測:2019年到2024年,全球鋁軋制產品的平均年增長速度為7.42%,擠壓材平均年增長速度為6.16%,鋁鑄件產量平均年增長速度大約為9.30%;同期,中國軋制產品的平均年增長速度為9.55%,擠壓材平均年增長速度8.14%,鋁鑄件平均年增長速度為7.51%。2019年-2024年全球(表11)以及中國(見表12)的晶粒細化劑需求量預測值如下表所示。

表11.2019-2024年全球晶粒細化劑需求量及其預測 單位:萬噸

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表12.2019-2024年中國晶粒細化劑需求量及其預測 單位:萬噸

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  從上表可以看出,到2024年,全球晶粒細化劑的需求量將達到35.8萬噸,比2018年增長16.3萬噸,增幅為83.5%;其中中國的需求量將達到18.7萬噸,比2018年增加8.2萬噸,增幅為78.1%。預計全球的增長量中,中國將占62%。到2024年,中國的晶粒細化劑需求量將占全球的52.23%。從增長速度上來看,2019-2024年,中國晶粒細化劑需求量的年均增長率為8.74%,全球晶粒細化劑需求量的年均增長率為7.62%。晶粒細化劑增長速度高于鋁材增長速度的主要原因是鋁材市場結構的變化。也即是說高品質鋁材的市場份額不斷增加,所以晶粒細化劑的使用量不斷增加。另外,市場對普通鋁材性能的要求也在提高,促使普通鋁材的晶粒細化劑用量也在不斷增加。

  中國的鋁工業發展速度遠遠超過全球其他國家和地區的平均水平,全球鋁工業增長也主要來自中國。因此,中國在未來鋁工業市場中的地位將舉足輕重。鋁工業的發展,要求晶粒細化劑工業也要相應發展。盡管“十三五”期間中國鋁材的產量增速會有所下降,但是產品結構會發生比較大的變化,易拉罐用鋁板、汽車車身用鋁板、航空鋁材、國防軍工用鋁材、軌道交通鋁材、雙零鋁箔、消費電子用鋁材、印刷版基、新能源材料、通訊5G等高端產品還將保持較高速度的增長,部分產品甚至有爆發性的增長的可能。隨著高品質鋁材所占比重的增加,中國鋁工業對晶粒細化劑的平均單耗會呈增加趨勢,總的需求量會高于鋁材的增幅,對產品質量也將有更加嚴格的要求。

  未來幾年,中國鋁工業的穩增長、調結構、增效益的發展方向,對領先的晶粒細化劑生產企業來說,仍然有著良好的發展機會,也面臨更加高的要求和更大的挑戰。只有看準市場,努力提高產品質量,不斷開發新產品,開拓市場,才能保持在國內晶粒細化劑行業的領先地位。

  來源:廣東省鋁鎂輕金屬材料產學研戰略聯盟

更新日期:2020-01-03
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