高温工业必备材料耐火材料：高温工业护航者产业升级新趋势

  耐火材料一般是指耐火度不低于 1580℃的无机非金属材料，以天然矿石、工业原料以及人工合成原料制成，具有一定的高温力学性能和良好的体积稳定性。

  耐材可用作高温窑炉的结构材料以及高温容器和部件（如内衬），是钢铁、有色、石化、建材、机械、电力、环保乃至国防军工等高温工业领域不可或缺的支撑材料。

  按形态分，可分为定形、不定形耐材和预制件；按矿物质组成可分为硅质、硅酸铝质、刚玉质、镁质、碳复合、锆质、特种耐材等。

  依据行业惯例，按常规使用的寿命可分为工程型耐材（硅质为主，用于保温，可使用 10 年以上），以及消耗性耐材（镁质、铝质等，非间接接触钢水等高温产品，定期更换的耗材）。

  耐火材料行业主要是根据下游高温工业生产需要，进行耐材的研发设计、生产制造及现场应用服务。耐火材料上游为耐火原料加工制造业，具体细分为耐火原料制造业、工艺装备制造业、生产线建设工程服务行业等；下游为高温工业，最重要的包含钢铁、建材、有色金属、化学、电力、环保、军工等领域。

  耐火原料最重要的包含：1）主原料：矾土、菱镁矿等无机非金属矿物原料；2）结合剂：硅溶胶等相关化工原料；3）添加剂：氧化铁、氧化镁等金属氧化物。

  耐火材料工业装备最重要的包含压机、电炉、隧道窑、配套信息控制管理系统等工艺装备。

  以下我们详细的介绍 5 种主要耐材：定形耐材由原材料和结合剂经过压制工艺成型，强度较高，适合用于大面积施工。

  不定形耐材多为粉状、粒状，捣打或者浇注成型，工艺流程少能降低能耗。定形与不定形耐材结合使用，能兼顾强度和能耗。

  预制件产品是将不定形耐火浇注料浇注成型为特定的形状，在生产复杂的异型砖比定形制品更具灵活性。

  功能性耐材、陶瓷纤维等新型耐火材料的出现，使得品类不断丰富，下游应用场景持续拓宽。

  定形耐火材料包括标型砖、异型砖、特异型砖和管、器皿、坩埚等形态；从材质上划分主要有硅质、镁质、高铝质、复合耐火材料、高纯氧化物等。

  绝大部分定形产品均可应用于钢铁领域；硅质、镁质、高铝质、复合耐火材料、高级氧化物可应用于建材领域，镁质、高铝质、复合耐火材料等可用于有色，高级氧化物耐材可用于化工领域。

  不定形耐火材料基本的产品包括国防军工用高温材料，高炉出铁沟用浇注料、捣打料，球团矿带式焙烧机用配套不定形耐火材料，钢包、中间包用浇注料，大型铝熔炼炉用系列不定形耐火材料等，产品大范围的应用于钢铁、石化、有色、环保、军工等多个行业。

  预制件产品主要有焦炉用大型表面复合陶瓷预制件、有色冶炼溜槽用预制件以及其他预制件。焦炉用复合预制件抗积碳和焦油渗透性能优异、结构相对比较简单，可用于钢铁行业焦炉炉门、上升管、装煤孔等场景；溜槽预制件作为有色冶炼用预制件，具有抗有色金属渗透性强，能阻止有色金属的渗透、冲刷和侵蚀等优点。

  功能型耐火材料是一类特殊的定形产品，具有更换频率高（按次数计）、性能要求高的特点。除具有耐高温、抗热震、抗侵蚀等一般耐材性能外，其通过材料或结构配置实现特定功能，如均匀钢液成份和温度、控制钢液流量及分布、促进夹杂物上浮、防止钢液氧化等。

  功能型耐火材料多用于钢包、转炉、中间包，能大大的提升炉外精炼钢的品质，是生产高品质钢材不可或缺的高温材料。

  陶瓷纤维属于保温隔热的纤维类轻质耐火材料，下游集中在石化、电力、冶金、建材等热加工、热处理行业。陶瓷纤维基于矿物原料利用电熔或化学方法制作而成，通过针刺或纺织工艺制成陶瓷纤维毯、布、绳及其制品；或利用湿法工艺制成陶瓷纤维毡、板、管、块、砖等异型制品，主要用作工业设施管道隔热、船舶防火保温及建筑防火等领域。

  陶瓷纤维相较耐火砖具备优良性质：1）降低炉壁外温度、2）缩短炉内升温时间、3）减少散热损失、4）减轻工业窑炉重量。

  中国凭借矾土、菱镁矿等原材料优势，连续多年位列全球耐火材料生产第一大国，截至 2019 年，中国耐火材料产量占全球耐火材料产量的 64%。

  欧洲是全球第 2 大产区，约占全球产量的 10%，美国位居第 3，约占全球产量的 9%，日本产量约占全球产量的 4%，前 5 大产区合计产量占比 87%。

  2013~2017 年，在供给侧改革的背景下，下游钢铁等行业持续去产能，叠加耐火材料寿命延长使得单位耗用量下降，耐材需求持续调整，产量从 2928.25 万吨一路下降至 2292.54 万吨。

  2018-2020 年受益于下业的发展，产量企稳并小幅回升。截至 2021 年，耐火材料产量达 2402.67 万吨，同比下降 3.04%；2022 年上半年产量降幅逐步扩大，同比下降 5.17%至 1139.58 万吨，预计年化产量仍维持在 2000 万吨量级以上。

  作为耐火材料的出口大国，2021 年我国耐火原料及制品出口贸易总额 45.54 亿美元，同比上涨 54.39%，受益于海外经济复苏及通胀背景下量价齐升。出口贸易额历史波动较大，主要系耐火原料的价格与出口量波动均较大。

  从出口量来看，我国耐火材料出口以耐火原料为主，占比耐火材料总出口量的 70%以上。2021 年耐火原料出口 560.23 万吨，同比增长 41.24%；耐火制品出口量 176.69 万吨，同比增长 26.02%，增速回升明显。

  2022 年上半年延续增长，出口贸易总额与出口量分别实现 26.17 亿美元、360.05 万吨，同比增长 30.72%、3.47%。

  分地区来看，河南省的耐火材料产能与产量遥遥领先，随后依次是辽宁、山东和浙江等地。截至 2021 年，河南省耐火材料产量达 916.26 万吨，同比下滑 10.20%，但仍然占据全国总产量的 38.14%。

  2021 年，山东省耐火材料产量同比增长 7.72%至 281.79 万吨，浙江省同比增长 0.19%至 165.08 万吨，北京市同比增长 6.80% 至 73.45 万吨，江苏省实现前 8 大省市中耐火材料产量最大增幅，同比增长 22.42%至 160.23 万吨。

  分产品结构来看，2021 年我国致密定形耐火制品产量 1320.51 万吨，占全部耐火材料产品的 54.96%。其次为不定形耐火制品，占比 42.50%。

  保温隔热耐火制品 60.98 万吨，占比同比提升 0.03 个百分点至 2.54%；在双碳政策的大背景下，节能保温重要性凸显，该部分产量占比有望进一步提升。

  耐火材料的需求非常大程度上依赖于下游钢铁、建材（水泥、玻璃、陶瓷等）、有色金属、化学、电力、环保、军工等高温领域的发展。

  从我国耐火材料需求结构看，钢铁行业占总量的 65%左右，水泥、玻璃、陶瓷、化工、有色金属行业的耐火材料占比分别为 10%、7%、5%、4%和 3%左右。

  总体上看，钢铁行业自 2016 年以来产量增速呈现逐步回升趋势，去产能、环保政策使得产能结构逐步调整。

  2021 年受基建地产投资增速下行以及能耗双控等因素影响，粗钢产量同比下滑 3%至 10.33 亿吨；2022 年上半年粗钢产量同比下降 6.46%至 5.27 亿吨。

  钢铁工业增速放缓，所对应的耐火材料需求量整体将面临一定调整；但考虑到 1 吨钢约使用 13 公斤以上耐材，因此仍将长期保持千万吨级市场。

  以钢包为例，最外层为钢壳，随后由外到内可分成保温层、永久层、工作层。其中保温层多为陶瓷纤维材料，与永久层同为工程型耐材，常规使用的寿命较长。

  工作层非间接接触钢水、钢渣，多为镁质、铝质等最主要的耐材，常规使用的寿命按炉计算，例如螺纹钢周转 80-100 炉，不锈钢可能仅 20 炉。钢包顶部工作区域钢水与空气非间接接触，侵蚀更快，因此采用镁碳质等更加特殊的耐材作为渣线砖。

  消耗性耐材更换频次几十分钟一次到几个月一次不等；常规使用的寿命超长的硅砖大多数都用在焦炉、热风炉，以及高炉部分区域的工程型耐材，耐酸性，一般可使用 10 年以上。

  据经验数据，经过几轮耐材降价，目前 1 吨钢铁使用耐 材60-70元，其中工程耐材不到10元；不锈钢等高端领域的耐材门槛、价值量也更高，1吨钢使用耐材可达300-400 元。综合估算，当前每年 10 亿吨粗钢大约贡献近 700 亿耐材市场。

  2022 年上半年水泥产量同比下降 14.84%至 9.77 亿吨，降幅显著扩大。水泥回转窑用到镁铝尖晶石砖、喷涂料等多种耐材，整体大约 1-2 年更换一次，平均 1 吨水泥使用耐材 0.6-0.8 千克。

  参考瑞泰科技近 2 年水泥窑耐材约 8000 元/吨的均价，对应接近 150 亿元市场。

  2015-2021 年我国平板玻璃产量整体平稳增长，CAGR 达 6.6%，基本与 GDP 增速吻合。

  玻璃窑主要使用熔铸锆刚玉、熔铸氧化铝等高档耐材，大约 1 吨玻璃使用 12-13 公斤。

  参考瑞泰科技 2 万元/吨以上的均价，市场空间约 120-130 亿元。日用玻璃耐材耗损较快，浮法玻璃窑炉寿命一般在 8 年以上，使用优质耐材可实现 10-12 年更换一次。

  因此随着玻璃耐材升级，行业需求量日益缩减，做精市场，提升产品附加值成为行业发展方向。

  据统计，2020 年全行业耐火制品、耐火原料及相关服务企业总家数 1873 家，主要经营业务收入 1936.4 亿元，总利润 114.1 亿元。

  2021 年营收超过 30 亿的 5 家（北京利尔、瑞泰科技、濮耐股份、海城后英、鲁阳节能），20~30 亿营收的仅 2 家，10~20 亿营收的 10 家。

  据中国耐火材料行业协会调研，92 家重点耐材企业 2021 年产量为 1499.36 万吨（含部分耐火原料），同比降低 2.43%；出售的收益 696.95 亿元，同比增长 13.32%；实现利润 43.22 亿元，同比增长 10.82%。

  全行业平均营收 1 亿元左右，92 家重点企业平均营收 7.58 亿元，均明显低于龙头公司。

  对比国际耐火材料龙头，国内产业集中度低，缺少国际竞争力和线.85%，2020 年 CR3 同比提升 0.87 pct 至 6.56%，CR10 预计 15%左右，较工信部 45%的 CR10 目标还有较大距离。

  2001 年，北京利尔率先提出“整体承包”模式，结算方式从卖材料转变为吨钢结算，改变了以往粗放式的耐材使用方式。

  技术层面，在不一样的部位精细化区分耐材，使得耐材整体寿命匹配，从而消除“木桶/短板效应”。吨钢结算迫使耐材承包商加大研发、精打细算，以最少的耐材消耗生产出最多的钢铁，提升下游钢铁厂效益；同时耐材承包商备受认可，也分享到业绩大幅度的提高的红利，以此来实现双赢。当前头部耐材企业国内耐材业务整体承包比例已经高达 60-80%。

  2021 年北京利尔自产耐材比例 84.17%，产品共八大系列近 300 个品种，整体承包比例相应高达 85.50%，位居行业首位。

  以中钢洛耐为例，2021年自产耐材毛利率高达30%，但外购耐材毛利率仅16%，明显降低耐材整体毛利率。

  合同能源管理起源于1970s，是一种以减少的能源费用来支付节能项目全部成本的节能投资方式。2020年10月国家标准《合同能源管理技术通则》（GB/T 24915-2020）实施，学习国际先进经验。

  高温工业技术进步推动耐火材料行业的发展，单位产品的耐火材料用量不断下降。

  耐火材料消耗的减少主要通过减少更换衬里、扩大分区使用耐候材料、在需要低性能产品的熔炉区域重复利用优质耐火材料等方式，随着我们国家钢铁工艺不断采用国际先进大型化工艺技术与设备，耐火材料品种与质量逐步的提升，以及耐火材料承包制的推行，预计到“十四五”末将我国吨钢耐火材料消耗将降到约 9kg 的国际领先水平。

  耐火材料为多相跨尺度的非均质复合材料，主要由骨料、基质与气孔构成，骨料与基质又由不同的物相组成。耐火材料一定要满足在不同服役环境下对其性能的需要，推动耐火材料长寿化、功能化、轻量化方向发展。

  绿色耐火材料是指在生产时采用安全无污染的原料、在使用时粉尘排放减少，不会产生对环境和身体有害的物质，在使用完后留下的物质能够直接进行回收和二次利用的材料。

  耐材龙头率先布局菱镁矿，形成镁质耐火材料“矿山开采-矿石深加工-耐火原料-耐火材料制品-用后耐火材料回收及综合利用”的耐材全生命周期管理模式；未来铝土矿资源也有望实现布局。全产业链能够更好的降低成本、增强经营抗风险能力，实现资源综合配置利用。

  北京利尔 2013 年完成对辽宁金宏、辽宁中兴的并购，在辽宁海城市实现对矿山的布局。

  20 世纪 90 年代以来，发达国家通过并购、重组和淘汰落后企业，耐火材料行业生产集中度迅速提高。如日本上世纪 50 年代有 100 余家耐火材料生产企业，此后不断通过并购、重组和在市场经济大潮中倒闭、商标注销等形式，到 2013 年仅有 60 余家耐材企业。

  世界耐火企业龙头奥镁集团（RHI）早期也是由 7 家公司合并而来，后又通过多次并购、重组持续不断的发展壮大，成为当前跨国大型耐火材料公司集团。奥镁集团（RHI）最初可以追溯到 1834 年 Didier 先生在德国创立的第一个耐火粘土工厂 Didier，1987 年成立的位于奥地利的 Radex Heraklith Industriebeteiligungs AG 公司是 RHI 名称的由来，它从 20 世纪 90 年代便开始了自己不断的兼并重组之路，最终成为一家跨国型的耐火材料龙头企业。

  国内下游钢铁企业的并购重组加快，大型钢铁企业更加认可整体承包的模式，因此产品结构单一的小企业寻求与大企业合作以及被收购的机会。

  截至 2022Q3 共有 6 家企业登陆 A 股市场。北京利尔、濮耐股份属于典型的钢铁耐材整体承包企业；瑞泰科技从玻璃窑、水泥窑耐材龙头逐步拓展钢铁耐材；中钢洛耐主要做定形硅砖，属于工程耐材领域；上述公司业务具有可比性。

  2017-2021年传统耐材企业中北京利尔利润遥遥领先，增速基本与营收增速匹配；濮耐股份 2021年受海运费高涨，以及低整包价、高原材料成本双重挤压下，利润暂时承压。

  近 3 年北京利尔、中钢洛耐受益于优秀的费用管控，净利率维持在 9-10%；瑞泰科技净利率稳定在 2-3%。鲁阳节能所处细分赛道门槛更高，毛利率维持在 35%以上，规模效应的体现使得 2022H1 净利率提升至 20%。

  2019 年以来，北京利尔研发人员占比大幅超过同行业可比公司，截至 2021 年底公司研发人员 510 人，占比为 23.23%。大量研发的持续投入、研发人员的雇佣有力保障了北京利尔产品系列数量与整包能力行业领先。

  传统耐材龙头北京利尔和濮耐股份市值相近，大多维持在 40-60 亿元区间，估值倍数的差异主要系濮耐股份短期业绩承压。

  北京利尔首创“整体承包”模式在国内钢铁行业快速渗透，2022H1 公司耐材营收中整体承包占比 86.37%，客户粘性逐年提升。

  濮耐股份是国内第一家拥有海外直销网络的耐火材料企业，除在国内有 37 个办事处外，还在美国、俄罗斯、韩国、印度、乌克兰等国家设有 10 个分子公司或办事处，具备全球化的营业销售能力及深厚的市场基础。

  中钢洛耐背靠中钢集团，拥有耐材行业“黄埔军校”——中钢洛耐院，是国内硅质耐材龙头。钢铁行业持续淘汰落后产能，新建或升级改造的焦炉，使得优质硅砖供不应求。2021 年公司硅质耐材营收 8.11 亿元，收入占比提升至 30.54%；销量占比预计超过 50%。

  截至 2022H1，公司具备年产 50 万吨陶瓷纤维产品的产能，拥有山东、内蒙古、新疆、贵州 4 大陶瓷纤维生产基地，产品覆盖全国，在石化、冶金、电力等行业工业炉、加热装置衬里、管线、设施保温及防火领域市占率预计超过 50%；具备年产 18 万吨玄武岩纤维（岩棉）产能，在建筑防火保温市场占有率持续提升。

  耐火材料主要使用在于钢铁、建材、有色金属、军工等高温工业，这些高温工业未来的市场状况、技术进步需求、产品结构调整方向等发展的新趋势直接决定了耐火材料行业的未来市场发展的潜力。近年来房地产行业面临调控，影响了水泥、玻璃、钢铁等行业需求；若下游需求增速持续放缓，也将减少耐火材料耗用量。

  耐火材料行业中任旧存在的产业集中低、竞争非常激烈、落后产能退出慢、小企业环保不达标等等问题。随着头部企业率先进行转型升级，市占率提升，行业生态将逐步得到一定的改善，促进行业的健康发展。若行业集中度提升速度没有到达预期，将使得行业定价能力受到压制，从而面临盈利水平偏低的风险。

  耐火材料的上游原材料包括铝矾土、镁砂、刚玉、高品电熔块等。上述原材料受开采量以及耐火材料行业生产规模、市场变化、行业政策等因素影响，近几年部分原材料价格有不同幅度的波动。若原材料采购价格会出现大幅度的波动，将向耐火材料行业传导，某些特定的程度影响行业的盈利空间。