钛是一种银白色的过渡金属,是地壳中分布最广和储量最为丰富的元素之一。金属钛Ti密度为4.5克/立方厘米、熔点1668℃、沸点3260℃。钛元素有许多重要的特性,如密度低、比强度高、耐腐蚀、导热率低、无磁性、生理相容性好,具有储氢、超导、形状记忆、超弹等特殊功能。
总的来说,金属钛最为突出的两大优点是比强度高和耐腐蚀性强,主要应用于航空航天、常规兵器、舰艇及海洋工程、核电及火力发电、化工与石油化工、冶金、建筑、交通、体育与生活用品等领域,尤其在军工领域应用十分广泛。
钛金属的特性及对应的应用领域:
1.2下游需求结构
从全球需求结构来看,钛材主要应用于高端需求领域,其中航空领域用钛占比高达46%;而从国内需求结构来看,整体呈现民用化和低端化的特征,航空航天用钛占比仅为18%。2019年中国钛材销量6.89万吨,钛材净出口量1.28万吨。
全球钛材需求结构中航空航天占比高达46%:
中国钛材需求结构中航空航天占比仅占18%:
钛合金是飞机和发动机的主要结构材料之一。钛合金的应用为飞机和发动机带来几个方面的优势:
第一是减轻结构重量,提高结构效率,先进的战机性能要求飞机具有比较低的结构重量系数,先进的航空发动机需要更高的推重比,而钛合金的强度高,但密度小,满足了飞机和发动机对于结构的需求,因此被广泛应用;
第二是钛合金具有良好的耐热性,可以在飞机的高温部件中良好工作;
第三是钛合金具有良好的抗腐蚀性,可以提高飞机的抗腐蚀能力,延长飞机的使用寿命;
最后是钛合金与复合材料结构的要求相匹配,可以很好的满足复合材料对于材料的要求。钛合金在飞机上主要应用于以下三方面:
①飞机结构件(飞机框架);
②飞机紧固件(铆钉等);
③发动机转动件(发动机前端部分、吸气盘部分温度是在六百度以下,用钛合金做的叶片、板材、管材)。
1.3国内钛材需求测算
随着我国迈入军工现代化的加速阶段,钛材行业稳步增长的需求规模和显著改善的需求结构是未来行业需求的两个最大看点。其中,航空用钛材将是钛材市场未来三年需求增长最为显著的细分领域,其核心在于随着国内军用飞机的升级换代和新增型号列装,以及商用飞机通过适航认证后的产能释放。
根据测算,预计中国航空航天用钛量有望从2019年的1.26万吨快速上升至2021年的1.9万吨,进而提高至2025年的4.9万吨,2019-2025年需求的年复合增速为25%:
1)随着飞机的升级换代,国内外飞机的单机用钛量逐步提升,新一代飞机材料的更新换代为航空用钛材打开了市场空间;
2)从军机来看,目前处于我国加快研发和生产新一代军用飞机的重要阶段,主力机型如运20、歼20、歼16、歼15等项目的稳步推进有望进一步提高我国战斗机和运输机的自主生产能力。再看长远一点,直20、歼31等新型飞机项目也在紧锣密鼓的推进过程中;
国外主要战斗机钛用量占比,从13%~41%不等:
3)从民机来看,截至2020年8月,中国大型客机C919订单量已经达到815架。单机钛合金所占比例为9%,随着适航认证后的产能释放,有望带来超过2万吨的钛材需求量。
主要民用客机钛用量占比,从4%~16%不等:
在考虑成品率的情况下,新一代飞机单机钛毛坯大体用量情况:
1)上游包括钛铁矿、金红石等钛矿资源,以及由钛铁矿加工而成的人造金红石、钛渣和四氯化钛;
2)中游主要分为两部分:一是通过四氯化钛还原生成海绵钛;二是海绵钛熔铸成钛锭,再制备钛加工材包括锻件、棒材、板材、管材、线材、丝材等;
3)下游主要是根据具体的应用如航空航天、石化、核电、舰船、海水淡化、汽车、体育医药等领域的要求将钛材毛坯进一步加工。
2.2核心壁垒:钛材加工
从整个产业链来看,钛材产业链的核心壁垒不在于上游资源和中游冶炼,而是在于钛材的加工能力,尤其是高端钛材的研发能力和制造工艺,而行业的利润也集中于具备高端钛材生产能力的龙头企业手中。
钛材加工的壁垒主要集中体现在资质、技术、科研和资金等四个方面,而钛材生产的高壁垒决定了高端钛材的竞争格局是强者恒强、龙头当道。
1)资质壁垒
2)技术壁垒
钛材生产工艺流程长,技术控制点多,工艺要求严格;合金熔炼、变形加工、精密铸造、粉末冶金等工序中,保证批量生产产品的均一和稳定都是技术挑战。目前国内能做到运用成熟的技术批量生产高端钛材的生产企业屈指可数。
3)科研壁垒
针对每个领域的具体产品要求,对钛材的性能要求略有差别,需要企业能够拥有自主研发钛合金牌号的能力。
4)资金壁垒
钛材加工环节中技术、资质、科研和资金壁垒环环相扣:
2.3主要原料:海绵钛
2019年国内海绵钛新增产能陆续投产,2020年上半年随着海绵钛产量的快速增长(同比增长29%)造成海绵钛价格自2020年3月份起,从历史高位8万元/吨下跌40%至4.8万元/吨。但长期来看,由于钛材行业需求的稳步提升,看好供需修复推动价格底部回暖,预计均衡价格区间在6-8万。
海绵钛2016年来进入新一轮产能增长周期(单位:万吨):
海绵钛的价格自2019年高位以来下跌40%至4.8万元/吨:
我国主要海绵钛厂商产能情况:
公司为国内钛材加工龙头企业,产品市占率与质量均处于国内市场绝对领先地位。公司成立后募集资金四次,通过IPO、定向增发、公开发行股票和发行中期票据方式合计融资35.85亿元,用于收购和改造钛产品生产线等大型项目,增强公司钛及钛加工材生产实力。
公司于2007年认购锦州华神钛业有限公司66.67%股权,完成6000吨海绵钛生产线技术改造。目前公司是国内最大的科研生产基地,国际四大钛加工材企业之一,拥有3万吨钛铸锭和2万吨钛加工材生产能力,2017年市占率达到20%,是国内钛加工材领域绝对龙头。
公司大股东为宝钛集团,实际控制人为陕西省国资委,控股子公司宝钛华神为公司海绵钛主要供给者。宝钛集团历经50多年发展积累丰厚资质,现已成为以钛及钛合金为主的专业化稀有金属生产科研基地,是我国技术力量最强的钛加工专业企业。公司实际控制人为陕西省国资委,大股东宝钛集团拥有上市公司53.04%的股权,对公司形成绝对控股。
公司下属子公司宝钛华神为全国大型海绵钛供应商,公司另有山西宝太新金属开发公司、西安宝钛美特法力诺焊管公司以及宝钛(沈阳)销售公司,分别从事钛材研发、钛材加工及销售,从而助力完善公司业务布局。
从产品型号和用途来看,公司产品在军民领域均有覆盖,军品包括航空、航天、舰船深海等设备的关键部件,民品包括工业和日常生活中生产设备、建筑材料和生活用品等。
凭借多年的技术沉淀和材料研发,公司目前已成为我国航空用钛合金棒、丝材的主要研发生产基地,是国内唯一实现低温超导线材商业化生产的企业,也是目前国际上唯一的铌钛(NbTi)锭棒及线材全流程生产企业,并从2014年开始开展高性能高温合金的工程化究。
高端钛合金棒材是目前公司业绩的主要支撑,2019年营收占比高达83%,其中钛材产品以军品为主;2019年军品营收在总营收占比超过70%。
公司钛合金产品定位国内高端军用市场,目前具备4950吨/年产能。作为国内高端钛合金棒材、丝材、锻坯的主要供应商之一,实现了多种钛合金的完全国产化,产品的“高均匀性、高纯净性、高稳定性”处于国内领先水平。
1)公司钛合金以军用产品为主
2019年公司钛材产量4163吨,占国内钛材市场份额约5.5%,占国内航空航天用钛材市场份额约33%。值得注意的是,公司的钛材产品以高端军用钛材为主,产品主要面向国内军用航空市场。
2)公司高端钛合金产品盈利能力强
公司的三大主力钛合金型号主要用于飞机结构件、飞机紧固件和飞机转动件。并且由于军用钛材毛利水平显著高于普通民品钛材,公司钛合金业务的盈利能力显著高于行业平均水平。2016-2018年公司军品营收在总营收占比分别为68.3%、71.1%、79.1%,2019年占比超过70%。
3)公司钛合金产能进一步扩张
随着2018年高端装备用特种钛合金产业化项目建成,公司新增高端钛合金材料产能2400吨,公司合计钛合金产能从2450吨升至2019年的4950吨。随着新增产能逐渐放量,公司钛合金生产的竞争优势将进一步凸显,有利于进一步提高高端钛材市场的份额。
西部金属材料股份有限公司成立于2000年12月28日,主要从事稀有金属材料的研发、生产和销售,是我国规模较大、品种齐全的稀有金属材料深加工生产基地。
公司经过多年的研发积累和市场开拓,目前形成了以钛产业(含钛及钛合金加工、层状金属复合材料、稀有金属装备及管道管件制造等)为主业,覆盖金属纤维及制品、稀贵金属材料、钨钼材料及制品等产业的多元化格局。
公司产品主要应用于军工、核电、环保、海洋工程、石化、电力等行业和众多国家大型项目。
目前,公司共计参控股子公司7家,同时拥有一个通过国家实验室认可的理化检验中心。
目前公司的子公司中,西部钛业、优耐特、庄信三家公司主营军民用钛合金材及装备;西部钛业是公司军工订单承接主体,主要产品包括钛铸锭、热轧中厚板、冷轧薄板、锻件、管材等,是航天科技集团、中航工业等军工集团的重要钛材供应商,参与了“神舟飞船”和“嫦娥系列”等多项重点工程以及长征五号大推力火箭、某新型军用飞机研制工作。
菲尔特为金属纤维过滤产业经营主体;西诺子公司是国内唯一核电用控制棒供应商;瑞福莱主要负责钨钼材料的研发,2016年已完成溅射靶材用大规格钼板和钨钼旋转复合靶材的研发;天力子公司是国内唯一核电用稀有金属复合材料供应商、公司“能源环保用高性能金属复合材料生产线建设项目”项目的承接主体。