重庆大学国家镁合金材料工程技术研究中心主任、教授、博士生导师 张丁非
合金元素添加剂是合金(尤其是高端合金)制备的重要功能材料,因其具备低温快速熔化、杂质含量低、收得率高等显著特点,可有效避免合金化过程中因长时间高温熔炼而产生的氧化物、氢化物、氮化物杂质,并减少基体金属的烧损,保证合金化的低消耗、高效率、高质量,是我国高端铝合金、合金钢制备领域的重要新材料。新材料作为国家七大战略性新兴产业之一,国家也制订诸多政策鼓励我国新材料事业的发展,受国家政策对新材料行业扶持影响,越来越多企业进入到合金元素添加剂领域,我国从事合金元素添加剂及相关系列产品的生产销售的主要企业有润际新材、立中集团、深圳新星等,国外主要企业有美国安美奇铝业、德国德国贺氏冶金、西班牙博斯特兰等。
高品质合金元素添加剂在我国的应用尚未完全普及,由于我国目前铝材、钢材生产以中低端为主,对生产工艺、品质控制要求较低,国内大部分铝合金生产企业仍把中间合金和搭配大量助溶剂的低浓度合金元素添加剂作为合金化的主要功能材料。此外,中间合金产能过剩,低廉的价格进一步压缩合金元素添加剂在国内的市场空间。除跨国巨头在中国设立的朗迈冶金(嘉兴)有限公司、安美奇铝业(中国)有限公司、贺氏冶金(廊坊)有限公司等规模较大的企业外,国内还存在数量庞大的年产能在5,000吨以下的中间合金中小型企业。由于目前我国铝合金、钢材产业中低质量产品为主的产业结构(主要是以建筑行业所需铝合金材、建筑钢材),厂商更倾向于具有价格优势的中间合金或低质量合金元素添加剂,这给合金元素添加剂(尤其是高品质合金元素添加剂)在我国合金冶炼市场的普及带来一定阻碍。
合金材料因其优异特性成为我国建筑、装备制造、汽车、空天、船舶等重要领域的关键材料,高品质合金更是我国发展高端制造业不可或缺的基础材料,合金元素添加剂是金属进行合金化的关键功能材料,随着我国制造业的强势崛起,我国合金元素添加剂市场需求量将伴随下游市场的需求扩张而进一步提高。随着我国高端特钢、铝合金等下游制备工艺、设备技术的不断完善,以汽车、能源、工程机械、国防军工、核工业为代表的高端制造业迎来快速、可持续发展,高端合金市场膨胀也将为高品质、高技术含量的合金元素添加剂产品带来较高的增量需求。
此处结合标准对钢、铝合金化学成分的具体规定以及特钢、铝合金在我国的实际生产情况,大致推测我国特钢、铝合金市场合金元素年需求量如下,仅供参考。
① 特钢领域:特钢一般指具有特殊化学成分、采用特殊工艺生产、具有特殊组织性能、能够满足特殊需求的钢种,因而在航空航天、军工、船舶、汽车关键零部件等对材料性能有着特殊要求的领域用途广泛。此处将特钢按合金元素质量分数高低分为非合金钢、低合金钢、合金钢,按照科普中国、《钢分类-第1部分-按化学成分分类》(GB/T 13304.1-2008)、《钢分类-第2部分-主要质量等级和主要性能或使用特性的分类》(GB/T 13304.2-2008)中对三类钢材中合金元素质量分数的规定并结合我国特钢实际生产情况,大致推测我国特钢领域合金元素年需求量约在百万吨级别。随着我国特钢产量的逐年递增和钢材产品结构的优化,预期在未来特钢领域合金元素需求量达到千万吨级别。世界范围来看,结合我国特钢产量比例,全球特钢领域合金元素年需求量至少约1000-1500余万吨,海外特钢市场合金元素需求量在千万吨级别。
② 铝合金市场:铝合金作为一种低密度、高力学性能合金材料,在航空航天、金属包装、汽车船舶等领域应用广泛,随着工业经济的飞速发展,我国铝合金产量也呈逐年递增趋势。国家统计局数据显示:我国铝合金产量从2018年796.90万吨增加至2020年的963.6万吨,年复合增长率为9.96%。预计到2025年,我国铝合金产量将超过1500万吨,相应的,合金元素需求量亦将有较大的增长空间。通过分析《GBT 3190-2020 变形铝及铝合金化学成分》中对各牌号铝合金化学成分的规定,再结合我国铝合金在实际生产中合金元素的添加情况,大致预测我国铝合金市场合金元素年需求量约30-50万吨,2018-2020年我国铝合金产量年复合增长率为9.96%,因此预计到2025年我国铝合金市场合金添加元素需求量将超过70万吨。
合金元素添加剂系列产品克服了传统中间合金添加形式存有的缺陷,大幅降低钢材、铝加工企业应用成本以及因能耗、排放对环境造成的影响,同时显著提升合金钢、铝合金力学性能。高品质合金元素添加剂将对高端钢材、铝材的质量提升产生重大推动作用,从功能应用角度可实现对传统中间合金添加形式的全面替代,降本增效优点显著,市场前景广阔。