轧辊磨床行业市场发展前景及行业有利因素及不利因素分析

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1、我国轧辊磨床行业发展现状及前景

轧辊磨床行业是金属切削机床重要的子行业之一,其主要功能为对以轧辊为华辰精密装备代表的精密轴类零部件的表面进行磨削以达到预设的形状和精度。轧辊磨床自身精度、智能化和稳定性水平越高,越能满足下游客户对精密轴类零部件磨削质量的要求。根据轧辊磨床所采用的不同控制方式,轧辊磨床可分为数控轧辊磨床和非数控轧辊磨床,其中数控轧辊磨床根据其控制技术的不同,可分为半自动数控轧辊磨床和全自动数控轧辊磨床。

轧辊磨床作为现代机械加工过程中的基础性设备,经轧辊磨床精密磨削修复后的轧辊可以用于各类金属材料的延展性深度加工,经其深度加工的金属压延产品(如金属板、金属带、金属箔)可被广泛应用于机械设备、汽车工业、船舶工业、家电行业、电力设备、高铁机车、建筑、航空航天、纺织造纸行业等国民经济多个领域。科学技术的不断发展促使下游行业对轧辊磨削加工工艺的要求不断提升,下游行业对高精度、高效率、定制化和智能化的轧辊磨床的需求不断增长。

(1)我国轧辊磨床行业自主创新能力不断提升,数控化率有待进一步提高我国工业经历了长期高速发展后,面临新的周期性产业升级压力,已进入需要推动转型升级的新发展阶段。当前我国工业面临多种深层次的矛盾:产业结构不合理、部分行业产能过剩,在精密设备制造领域核心设备主要依赖进口,自主创新能力还需要进一步提升,大部分中小型工业企业缺乏核心技术和品牌影响力。

在我国产业整体转型升级的背景下,磨床行业作为现代精密机械加工的基础生产制造行业,开始大力提升自主创新能力,加大新产品研发力度,行业内企业的科研、设计、制造等能力不断提升,行业整体技术水平得到显著发展,已经初步形成了可以参与国际化竞争的能力,出现了一批优秀的磨床生产企业。

数控化率是衡量磨床行业发展的关键指标之一,根据《中国机床工具工业年鉴》,2015年磨床产品的产值数控化率达51.80%,相比2014年提高5.07个百分点。目前发达国家数控机床产值数控化率已达80%以上,因此我国数控机床的发展尚有较大潜力。

(2)我国轧辊磨床行业研发水平与发达国家存在差距,具备较大发展空间

轧辊磨床对生产制造过程及产品最终达到的技术性能要求极高,体现在产品华辰精密装备对轧辊及精密轴类零部件磨削,能获取极高的几何形状精度(≤3微米)及表面微观一致性(纳米级),磨床主要由电气控制系统、驱动系统、磨削系统、测量系统、承载系统等组成,对软件开发、精密检测及传动、系统集成、在线监控及智能决策等多方面技术研发水平要求较高,现阶段德国在轧辊磨床领域的技术研发水平处于全球领先的地位。

虽然我国在2009年已跃居世界第一机床生产大国,但在产品质量、产品技术性能方面与发达国家产品的差距依然明显;高性能的轧辊磨床仍严重依赖进口。我国轧辊磨床与发达国家产品的差距主要表现在:第一,关键技术沉淀较为薄弱,技术研发能力相对较弱。目前我国生产的轧辊磨床仍以中低端产品为主,在高性能和极精密的高端产品方面,国内产品的稳定性和部分技术性能指标还有待提升;部分核心零部件加工精度及技术控制手段还有待突破;第二,高端专业化数控系统依然主要依赖国外进口,自主开发尚需时日。功能部件配套能力较弱,关键核心部件仍需进口;第三,在高精密、智能化、复合化的产品开发方面投入不足,技术储备不够。

我国轧辊磨床行业虽然在行业研发水平上与发达国家存在一定差距,但基于我国经济的稳定增长、工业化及信息化进程的不断深入、产业结构的调整升级、高端装备制造业的发展,轧辊磨床行业已经开始具备与发达国家企业竞争的能力,具备较大的成长空间。

(3)我国轧辊磨床市场需求结构明显变化,中高端轧辊磨床行业规模不断扩张

轧辊磨床作为现代精密机械加工过程中的基础性生产制造设备,经轧辊磨床精密修复后的轧辊可以用于各类精密金属材料的延展性深度加工,其最终产品可被广泛应用于机械设备、汽车工业、船舶工业、家电行业、电力设备、高铁机车、建筑、航空航天、纺织造纸行业等国民经济多个领域,轧辊磨床已成为制造业的重要基础设备之一。随着轧辊磨床下游行业产业不断升级,在淘汰落后产能和落后工艺的背景下,下游行业对自身生产技术及工艺要求不断提升,大力采购中、高端制造设备的同时,对其生产所需要的钢板、有色金属板、金属结构件、特制金属零部件、新材料部件等精密组件的质量、外观和性能提出较高的要求,这将华辰精密装备依赖于高精度、高性能的中、高端轧辊磨床的生产技术支持。上述行业生产环节的技术提升,催生整体工业生产企业对中、高端轧辊磨床的较大需求。

2、轧辊和轧辊磨床概述

(1)轧辊概述

在金属材料深加工生产过程中,为了能够使金属压延产品(如金属板、金属带、金属箔)达到工艺技术要求的物理形态如平整度、表面光泽度及光泽均匀度,需要对金属压延产品进行精细化压延轧制,使之产生连续的塑性形变,以获得达到工艺技术要求的最终产品。在上述过程中,承担主要功能的部件就是轧辊。轧辊是使轧材如金属压延产品产生塑性变形的工具,是决定轧机效率和轧材质量的重要损耗部件。

在压延轧制过程中,轧辊自身精度(如圆度、辊形和表面质量)对轧材板形及表面质量起到决定性作用。为了满足轧制过程对轧材板形控制的工艺要求,轧辊辊面母线需按照不同的轧制工艺要求,加工成所需的各种特殊高次方曲线,同时配对的工作辊与支承辊母线还需按一定的要求实现耦合匹配,轧制过程中轧辊需要保持极高的辊形精度(微米级)和极高的辊面微观质量(纳米级)。

轧辊在对金属产品压延轧制过程中会发生微米级物理、化学磨损,导致轧辊辊面几何精度(表面粗糙度、圆度及辊形精度)逐步丧失,进而降低轧材质量和华辰精密装备轧机效率,轧材残次品或报废品增多。轧辊的磨损机理比较复杂,包括机械应力作用、轧制高温氧化作用、冷却作用、润滑介质的化学作用等。为保证产品质量,丧失精度的轧辊需要进行离线修复,恢复精度后方可继续使用。

(2)轧辊磨床概述

轧辊磨床是一种专门用于轧辊加工及轧辊辊面精度修复的精密磨削设备,其能够按照特定的高次方工艺曲线对磨损的轧辊进行微米级的几何精度修复及纳米级的表面微观质量修复,使得轧辊重新获得预设的精度指标,从而可以重复投入后续的轧材压延轧制过程。轧辊磨床的磨削精度直接影响轧辊加工的精度,进而影响轧制效率与轧材质量。如果没有高性能的轧辊磨床,就无法完成对轧辊的精密修复,也就无法轧制出优质的金属压延产品(如金属板、金属带、金属箔),从而影响汽车、高铁、精密机械等终端应用行业的发展。

轧辊磨床对轧辊的精度修复前后示意图如下:

轧辊磨床行业市场发展前景及行业有利因素及不利因素分析

除对轧辊进行高精度磨削外,轧辊磨床还可以用于金属精密轴类零部件的磨削,如风力发电设备中的大型支撑轴、大型电机支撑轴等,应用范围广泛。

3、进入本轧辊磨床行业行业的主要壁垒

(1)、技术壁垒

轧辊磨床主要由电气控制系统、驱动系统、磨削系统、测量系统、承载系统等五个子系统组成,其技术涉及多个领域,如机械制造技术、信息处理、加工技术、传输技术、自动控制技术、伺服驱动技术、传感器技术、软件技术等。同时轧辊磨床技术还在朝着高速精密化、控制智能化、体系开放化、信息交互网络化等方向发展。新进入企业在技术开发、系统集成和技术创新方面缺乏技术沉淀,产品开发存在极大技术风险,很难在短期内形成有效的技术竞争实力,市场对其接受度较低。

(2)、品牌壁垒

由于轧辊磨床是机械制造业中的耐用消费品,一般其使用寿命可以达10年左右,所以客户对轧辊磨床产品的质量及性能的稳定性都有较高要求,确认订单前需要较长的时间进行认证、需要一个逐步接受和认可的过程。这就需要轧辊磨床生产厂商的产品有一定的历史积累,在行业内具有较高的品牌美誉度和知名度,客户对轧辊磨床生产厂商的品牌要求较高。一旦在市场上建立起品牌知名度和良好的声誉,客户的忠诚度和认可度也相应很高,而品牌和声誉的建立需要较强的实力和较长时间,新进入者在短时间内很难逾越。

(3)、全流程服务能力壁垒

随着行业的发展,下游用户对轧辊磨床生产厂商提出了“交钥匙工程”的要求,使得生产厂商从单纯的产品制造进一步向前端的产品选型和工艺设计,以及后端的人员培训、安装调试及服务方向延伸,要求企业能提供产品的全流程服务,对企业产品品种和规格的多样性提出较高的要求,这就需要企业有较高的系统集成能力和工程成套能力。大多数新进入企业都处于低端制造阶段,其产品单一、同质化严重,短时间内很难具备较高的全流程服务能力。

(4)、资金和人才的壁垒

中、高档轧辊磨床的资产投入、日常经营、技术开发均需要大量的资金,因华辰精密装备此对轧辊磨床生产厂商的资金实力要求较高;另外,轧辊磨床作为一个技术密集型的行业,要求企业储备大量系统工程、产品工艺相关的研发人才,同时企业对每一个现场生产人员的技术能力和经验等要求也比较高。由于具备机械制造、信息技术等多领域知识的人才较少,工艺技术水平在短时间内难以显著提高,因此新进入企业存在着人才方面的壁垒。

4、轧辊磨床行业发展有利因素

(1)国家产业政策的支持

2015年5月8日,国务院正式印发《中国制造2025》,成为引导产业结构调整和制造业升级进而实施制造强国战略第一个十年的行动纲领。高端装备是制造业转型的基础,为推动制造业转型升级,我国政府大力推动高端装备产业发展,出台了一系列产业政策。2016年3月发布的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》中设有“高端装备创新发展工程”专栏,其中“(四)高档数控机床”指出:“研制精密、高速、柔性数控机床与基础制造装备及集成制造系统。以提升可靠性、精度保持性为重点,开发高档数控系统、轴承、光栅、传感器等主要功能部件及关键应用软件。”因此,新一轮的产业结构调整和升级必将是先进制造业替代传统制造业,这种转型和升级将会大大增加作为工业母机之一的高性能轧辊磨床的更新需求。国务院颁布的《国务院关于加快振兴装备制造业的若干意见》、《高档数控机床与基础制造装备》以及中国机床工具工业协会出台的《机床工具行业“十二五”发展规划》等都对轧辊磨床行业的发展提供有力的政策支持。

各项产业政策均将数控机床制造列入国家中长期科学和技术发展的重点领域及其优先主题,以发展大型精密、高速数控装备和数控系统及其他功能部件;扶持目标是基本实现高档数控机床、工作母机、重大成套技术装备、关键材料与关键零部件的自主设计制造,改变大部分依赖进口的局面。

(2)产业结构调整催生中、高端轧辊磨床发展新契机

我国目前处于产业结构调整的关键时期,一方面,终端应用领域的消费升级,华辰精密装备催生出对关键基础性零部件的质量、性能、精度的迫切需求,而这又离不开高精度、高品质、智能化的先进机械加工设备;另一方面,“节能减排”是十三五期间的重点战略目标,在淘汰落后产能和落后工艺的背景下,下游行业企业对既有生产线进行更新、改造、升级,提升产品质量、生产效率,向节能环保、绿色低碳方向发展,而这往往依赖于高端生产制造设备的有力支持。

轧辊磨床作为现代机械加工过程中的基础性设备,在上述产业结构转型升级的大背景下,正朝着精细、智能、高效、稳定的方向发展,符合高端装备制造行业的发展趋势,也迎来了良好的外部市场机遇。

(3)进口替代成为轧辊磨床市场新的需求增长点

我国机床行业起步较晚,高端数控机床主要依靠进口。但随着国内机床行业各细分领域领军企业的逐步崛起,我国机床数控化率日益提升,高端数控机床依赖进口的局面得以改善。

轧辊磨床作为金属切削机床的重要分支,面临着与金属切削机床同样的格局,高档轧辊磨床市场起步相对较晚,下游行业对高性能轧辊磨床进口依赖较大。随着我国科技水平实力的不断增强,我国轧辊磨床产业的整体实力将逐渐提升,产品档次将由目前的中低档向中高档升级,可以满足日益增长的国内中高档轧辊磨床需求。由于轧辊磨床在使用过程中对技术支持及技术服务需求强烈,目前进口轧辊磨床不具备地缘优势,国外轧辊磨床生产商在沟通、订单响应、售后服务、产品价格等方面存在不少问题,因此我国轧辊磨床行业存在广阔的进口替代空间,进口替代成为现阶段我国轧辊磨床行业发展一大特点。

(4)出口需求不断扩大,促进国内轧辊磨床行业快速发展“一带一路”作为国家战略,对我国现代化建设具有深远的影响,我国轧辊磨床经历三十多年的发展和积累,已经具备了一定技术装备水平,“一带一路”沿线多为发展中国家,工业大多发展水平较低,虽然目前我国轧辊磨床在稳定性上与发达国家相比还存在差距,但由于价格优势及完善的售后水平,对沿线国家仍然具有较大的吸引力。随着我国轧辊磨床产品品质的不断提升,我国轧辊磨床产品走出去参与到国际竞争中,开拓了巨大的海外市场。华辰精密装备

5、轧辊磨床行业发展不利因素

(1)关键功能部件的发展滞后

在国产轧辊磨床发展过程中,功能部件产业发展的滞后已成为公认的瓶颈。由于国产功能部件如数控系统、精密传动件、砂轮等在品种、数量、质量上难以全面满足国内轧辊磨床制造厂商的主机配套要求,我国整机配套的中高档功能部件部分依赖外资厂商产品。因此,提高国产功能部件制造水平,加快国产轧辊磨床功能部件产业化进程至关重要。

(2)行业人才匮乏,制约行业发展

目前轧辊磨床行业需要大量三种层次的技术人才,第一是熟悉轧辊磨床的操作及磨削工艺要求、懂得磨床维护、熟练掌握轧辊磨床生产和装配技能的操作及装配技术人员;第二是熟悉轧辊磨床机械结构及数控系统软硬件知识的中级人才,能够熟练应用UG、PRO/E、CAD/CAM等软件,同时有扎实的专业理论知识、较高的英语水平并积累了大量的实践经验;第三是精通轧辊磨床结构设计以及数控系统电气设计、能够进行轧辊磨床产品开发及技术创新的高级人才。

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