一、熱處理市場(chǎng)穩步擴容,帶動(dòng)熱處理設備行業(yè)同步增長(cháng)
根據觀(guān)研報告網(wǎng)發(fā)布的《中國熱處理設備行業(yè)現狀深度研究與投資前景分析報告(2024-2031年)》顯示,熱處理工藝是指將金屬材料放在一定的介質(zhì)中經(jīng)歷加熱、保溫、冷卻的三個(gè)過(guò)程,通過(guò)改變金屬材料表面或內部的組織結構達到所需的抗腐性、耐磨性、抗疲勞性等性能,從而大幅提高齒輪、軸承、鏈軌節等工件材料性能和使用壽命。
熱處理根據處理方式可分為整體熱處理、表面熱處理和化學(xué)熱處理三大類(lèi)。其中表面熱處理是通過(guò)加熱工件表層,以改變其表層力學(xué)性能的金屬熱處理工藝,主要分為表面淬火和回火、物理氣相沉積等5種工藝。表面淬火因為變形、氧化及脫碳較小而應用較廣,而且表面淬火還具有外部強度高、耐磨性好,而內部保持良好的韌性、抗沖擊力強的優(yōu)點(diǎn)。
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熱處理是裝備制造行業(yè)中的四大基礎工藝(鍛造、鑄造、熱處理和表面處理)之一。全球熱處理市場(chǎng)空間穩步提高,2020年達近千億美元(915.40億美元)。預測2027年全球熱處理市場(chǎng)規模有望達到1220億美元,2020-2027年CAGR約為4%。
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中國是全球主要熱處理市場(chǎng)之一,行業(yè)規模持續擴大,帶動(dòng)熱處理設備市場(chǎng)同步增長(cháng)。根據數據,2021年中國熱處理市場(chǎng)規模約為1345億元,約占全球市場(chǎng)的19%。
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2015-2021年中國熱處理設備市場(chǎng)規模由100億元增長(cháng)至220億元,2020年熱處理設備約占熱處理市場(chǎng)13%份額。由于熱處理設備比較老舊,并且技術(shù)上比較落后,導致能耗高、環(huán)境污染較大,舊設備替換需求較強。在節能減排現狀及“碳中和”背景下,高效、節能、環(huán)保熱處理設備的需求將會(huì )增加,預計2027年中國熱處理設備市場(chǎng)規模將達到930億元。
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二、國內熱處理設備呈梯隊化競爭格局,本土企業(yè)高端產(chǎn)品短板明顯
國內熱處理設備制造商分為三大梯隊:
第一梯隊為國際著(zhù)名熱處理企業(yè)在華的獨資或合資企業(yè)及少數技術(shù)實(shí)力較強的中國企業(yè),其質(zhì)量好、價(jià)格高,主要以中高檔產(chǎn)品參與市場(chǎng)競爭,其客戶(hù)群體主要是中外合資企業(yè)、上市公司、國有大型企業(yè)和規模較大民營(yíng)企業(yè),以生產(chǎn)中高端成套熱處理設備為主,技術(shù)實(shí)力強,盈利能力好。
第二梯隊為國內轉制企業(yè)、科研院所和上市公司等,其主要客戶(hù)群體是中小型企業(yè),主要生產(chǎn)中低端成套熱處理設備及配件,有一定技術(shù)實(shí)力,但收入規模較小。
第三梯隊為小規模民營(yíng)設備企業(yè),以生產(chǎn)配套設備為主,技術(shù)含量較弱,參與者眾多,銷(xiāo)售總量最大。由于行業(yè)內通過(guò)價(jià)格比拼占領(lǐng)市場(chǎng),因此盈利能力較差。
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我國熱處理行業(yè)起步較晚,在生產(chǎn)規模和產(chǎn)業(yè)鏈的布局上不具備較強競爭優(yōu)勢。和外資企業(yè)相比,國內同類(lèi)生產(chǎn)企業(yè)規模偏小,在高端產(chǎn)品方面還存在技術(shù)落后、數字化技術(shù)儲備不足、高度依賴(lài)進(jìn)口等問(wèn)題。
1.熱處理技術(shù)落后于發(fā)達國家
我國對熱處理及表面工程技術(shù)和設備的研究是在 20 世紀 50 年代蘇聯(lián)援建的基礎上發(fā)展起來(lái)的,改革開(kāi)放后才陸續從國外引進(jìn)一大批較為先進(jìn)的熱處理技術(shù)及設備。但由于過(guò)去的起點(diǎn)低、底子薄,就整體來(lái)說(shuō),熱處理技術(shù)與發(fā)達國家相比,尚有較大差距,主要體現在先進(jìn)熱處理設備的設計制造技術(shù)、精密控制技術(shù)、節能環(huán)保技術(shù)等方面,這些差距需要設備提升,也需要企業(yè)經(jīng)驗的積累。
中國及工業(yè)發(fā)達國家熱處理設備技術(shù)、產(chǎn)品對比
指標 | 國外領(lǐng)先水平 | 我國水平 |
真空退火爐(含真空熱處理校型爐)有效加熱區長(cháng)度 | 30m | 16m |
真空氣淬爐裝載量 | 10t | 5t |
真空加壓氣淬爐氣冷壓強 | 2/4MPa | 1.2/2.5MP |
井式熱處理 | 歐洲國家的長(cháng)桿件熱處理已經(jīng)使用數字化保溫罩轉移式大型井式爐,配以煙氣收集和處理設施,既安全義環(huán)保 | 我國井式熱處理爐還在使用20世紀50年代的人工操作周期式井式爐,很難實(shí)現熱處理工藝數字化控制,不能滿(mǎn)足節能環(huán)保要求,同時(shí)存在生產(chǎn)安全隱患 |
保護氣氛加熱裝備使用率 | 歐美國家的鍛件正火、退火和調質(zhì)處理均已在可控氣氛連續式熱處理生產(chǎn)線(xiàn)中進(jìn)行。 | 我國仍然大多是在大氣中加熱的臺車(chē)式爐中進(jìn)行,材料氧化損失嚴重,工藝數字化控制難度大 |
自動(dòng)化熱處理生產(chǎn) | 自動(dòng)化生產(chǎn)已成為熱處理生產(chǎn)線(xiàn)的標準配置 | 全行業(yè)能實(shí)現精密控制的自動(dòng)化、數字化生產(chǎn)裝備不到10% |
真空熱處理設備 | 單臺套周期式(爐氣壓力:10har,最大裝爐量:50噸)連續式(爐氣壓力:20bar,最大裝爐量:20噸) | 單臺套周期爐爐氣壓力:l0bar,最大裝爐量:5噸 |
可控氣氛熱處理設備 | 全自動(dòng),完全燃燒排放 | 自動(dòng)化程度低,煙氣排放較大 |
IGBT品體管感應加熱設備 | 已普遍使用 | 開(kāi)始推廣使用 |
真空清洗設備 | 已普遍使用 | 開(kāi)始推廣使用 |
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2.熱處理數字化技術(shù)儲備不足
我國熱處理工藝過(guò)程的數字化與工業(yè)先進(jìn)國家存在著(zhù)明顯差距,主要原因是熱處理基礎研究和基礎數據匱乏,實(shí)用型熱處理工藝技術(shù)數據不完善,先進(jìn)設備配備的熱處理工藝軟件基本上以國外提供的工藝軟件為基礎或照搬國外。在熱處理精密控制方面,我國絕大多數機械制造企業(yè)使用的設備目前仍停留在依賴(lài)人工經(jīng)驗設定程序,再根據經(jīng)驗對處理結果進(jìn)行估算,不以被處理產(chǎn)品為控制對象,僅對熱處理各工藝參數實(shí)施定時(shí)定值的控制,從而導致在熱處理后機械產(chǎn)品的質(zhì)量波動(dòng)大,處理準確性、可靠性、質(zhì)量重現性低。
3.高端熱處理設備依賴(lài)進(jìn)口
高端的熱處理和表面改性工藝裝備依賴(lài)性進(jìn)口?!奥浜?引進(jìn)-再落后-再引進(jìn)”的現象相當嚴重,國內技術(shù)水平持續無(wú)法追上海外企業(yè),國外高端設備的價(jià)格是國內設備的幾倍。目前航空航天關(guān)鍵零件用大型真空熱處理裝備、高檔齒輪感應淬火機床等設備仍然需要進(jìn)口。國外先進(jìn)企業(yè)已使用計算機模擬技術(shù)來(lái)進(jìn)行感應器優(yōu)化設計,感應器的專(zhuān)用模具化水平高,我國企業(yè)一直采用通用模具或手工成形,精度低,同品種感應器的一致性差;德國、美國、日本等國企業(yè)均已將雙頻感應淬火工藝應用于齒輪及轉向齒條等零件的淬火,我國還處于試驗初期階段。
三、在國家戰略引導下,熱處理設備龍頭企業(yè)與外資企業(yè)差距有望逐步縮小
近年來(lái),國家發(fā)改委、工信部等部門(mén)發(fā)布一系列促進(jìn)熱處理設備產(chǎn)業(yè)發(fā)展的支持政策,明確熱處理設備產(chǎn)業(yè)是我國戰略性新興產(chǎn)業(yè)和未來(lái)產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)發(fā)展方向,體現對熱處理裝備制造的重視與扶持。在國家引進(jìn)、消化、吸收和在創(chuàng )新的戰略引導下,熱處理設備龍頭企業(yè)持續加大技術(shù)創(chuàng )新和技術(shù)儲備能力,行業(yè)整體的技術(shù)水平與世界先進(jìn)技術(shù)水平的差距有望逐步縮小。
我國熱處理設備行業(yè)相關(guān)政策
時(shí)間 | 政策 | 發(fā)布部門(mén) | 主要內容 |
2021.04 | 《機械工業(yè)“十四五”發(fā)展綱要》 | 中國機械工業(yè)協(xié)會(huì ) | 到2025年,一批先進(jìn)制造基礎共性技術(shù)取得突破,70%的核心基礎零部件、關(guān)鍵基礎材料實(shí)現自主保障,高端軸承、齒輪、液氣密件、傳感器等關(guān)鍵零部件的性能、質(zhì)量及可靠性水平顯著(zhù)提高。鑄造、鍛壓、焊接、熱處理、表面工程等先進(jìn)基礎工藝及裝備發(fā)展滯后的局面得到較大改觀(guān),部分基礎工藝技術(shù)達到國際先進(jìn)水平,基本滿(mǎn)足國內裝備制造業(yè)發(fā)展求。到2035年,我國機械工業(yè)綜合技術(shù)實(shí)力大幅提升,進(jìn)入全球機械制造強國陣營(yíng)中等水平。 |
2021.03 | 《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會(huì )發(fā)展第十四個(gè)五年規劃和2035年遠景目標綱要》 | 十三屆全國人大第四次會(huì )議 | 進(jìn)一步推動(dòng)制造業(yè)優(yōu)化升級, 培育先進(jìn)制造業(yè)集群,推動(dòng)集成電路、航空航天、工程機械、高端數控機床等產(chǎn)業(yè)創(chuàng )新發(fā)展。同時(shí)提出發(fā)展壯大新興產(chǎn)業(yè),構建產(chǎn)業(yè)體系新支柱,聚焦新一代信息技術(shù)、高端裝備、新能源汽車(chē)、航空航天等戰略性新興產(chǎn)業(yè),加快關(guān)鍵核心技術(shù)創(chuàng )新應用,增強要素保障能力,培育壯大產(chǎn)業(yè)發(fā)展新功能。 |
2020.08 | 《熱處理行業(yè)“十四五”發(fā)展規劃》 | 中國熱處理行業(yè)協(xié)會(huì ) | 推進(jìn)熱處理產(chǎn)業(yè)基造礎高級化,用數字化和智能化技術(shù)保級障產(chǎn)品質(zhì)量;持續推廣綠色熱處理技術(shù)與裝備;進(jìn)一步促進(jìn)服務(wù)型制造發(fā)展,深入推進(jìn)熱處理行業(yè)轉型升級。 |
2020.07 | 《熱處理行業(yè)規范條件》 | 中國熱處理行業(yè)協(xié)會(huì ) | 為規范熱處理行業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)秩序和投資行為,在保證產(chǎn)品質(zhì)量和安全生產(chǎn)的基礎上,改進(jìn)企業(yè)組織方式,合理配置資源,加快淘汰落后產(chǎn)能和抑制低水平重復建設,推進(jìn)節能減排清潔生產(chǎn)和高質(zhì)量發(fā)展,引導熱處理行業(yè)向精密、優(yōu)質(zhì)、清潔,綠色化、規?;?、智能化方向發(fā)展,根據國家有關(guān)法律法規和產(chǎn)業(yè)政策,制定熱處理行業(yè)規范條件。 |
2019.11 | 《關(guān)于推動(dòng)先進(jìn)制造業(yè)和現代服務(wù)業(yè)深度融合發(fā)展的實(shí)施意見(jiàn)》 | 發(fā)改委、工信部等六部門(mén) | 提升裝備制造業(yè)和服務(wù)業(yè)融合水平。推動(dòng)裝備制造企業(yè)向系統集成和整體解決方案提供商轉型。支持市場(chǎng)化兼并重組,培育具有總承包能力的大型綜合性裝備企業(yè)。發(fā)展輔助設計、系統仿真、智能控制等高端工業(yè)軟件,建設鑄造、鍛造、表面處理熱處理等基礎工藝中心。 |
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