2025 年 12 月,中国锻压协会发布《中国锻压行业“十五五”发展纲要》,指出“十五五”期间,着重攻克一批制约产业升级的基础性重大共性核心技术,在传统锻造领域注重工艺完善,节约材料、节约能源,提升效率为主要攻克目标。在高性能特种材料锻造、超大型/超精密复杂构件精密成形、有效控形控性、特种环境成形以及绿色近净成形等技术领域实现一些突破;在满足传统产业锻件需求的同时,要着力发展航空航天关键部件、能源装备核心锻件、极限工况下特种装备承载件以及汽车关键总成等领域所需的高精密、高可靠、长寿命锻件。
2026 年 3 月,《中华人民共和国国民经济和社会发展第十五个五年规划纲要》公布,指出产业基础能力和竞争力提升,关于基础零部件和元器件要加快高速精密轴承、高参数齿轮与传动装置、高可靠性液压气动密封件、高性能电机及控制系统、高精度丝杠等核心基础零部件攻关。研制一批连接类、传感类、功能材料类、光电类等先进通用基础元器件;要深入实施能源安全新战略,加快构建清洁低碳安全高效的新型能源体系,建设能源强国。

风电领域产品图
推进非化石能源安全可靠有序替代化石能源,坚持风光水核等多能并举,实施非化石能源十年倍增行动。统筹就地消纳和外送,建设“三北”风电光伏、西南水风光一体化、沿海核电、海上风电等清洁能源基地。其中,关于海上风电基地建设,计划在渤海、黄海、东海、南海海域建设海上风电基地,规范有序推进深远海风电开发,海上风电累计并网装机规模达到 1 亿千瓦以上。
1、锻造环轧行业发展概况
锻造业是我国工业的基础行业。与铸件相比,锻件通过锻压机械对金属坯料施加压力,可以保证金属纤维组织的连续性,获得具有更好的力学性能与更长的使用寿命。
环形锻件是指在锻造加工过程中,运用工具与设备将金属加工成环形形状的锻件,如法兰环、轴承环、齿轮环、油气管道环等,其广泛运用于工程机械、能源设备、石油炼化、航空航天、军工等领域。根据环形锻件锻造设备与方式的不同,可分为自由锻、环形轧制和模锻。环形轧制(简称“环轧”)又称辗环,是指借助辗环机使环件产生连续局部塑性变形,进而实现壁厚减小、直径扩大、截面轮廓成形的塑性加工工艺。
环轧按轧制中环坯的变形模式可分为径轴向轧制、径向轧制等。径向指轧制的半径方向,轴向指高度方向。径轴向轧制的锻件成形尺寸大,生产效率高,设备造价高、占地面积大、结构复杂,适用于轧制直径超过 0.5 米的大型环件及超过 10 米的超大型无缝环件,如风电机组环件、核反应堆环件、加氢反应器筒节、燃气轮机环件、运载火箭舱体等。与传统的自由锻工艺相比,环轧具有较高的技术与经济优势,比如生产效率高、制造时间短,生产成本和能耗较低;同时,环轧可以提高环形锻件的精度、降低加工余量,提高金属材料的利用率等。
(1)国内外环轧行业发展
上世纪中期,环轧技术以节能、节材、高效等显著的技术优势得到欧洲、美国、日本等发达国家学术界和产业界的重视,其环轧理论、工艺和装备水平、工业应用都得到了快速发展,率先占据了环轧技术的高点。
进入本世纪,欧美工业发达国家已将环轧技术广泛用于各种金属材料环件产品的研究与生产,尤其将先进环轧技术用于能源装备、高端汽车、精密机床、航空发动机、运载火箭以及国防装备等关键技术领域,有效提高了尖端装备的工作能力、运转精度、稳定性和使用寿命,但国外十分注重环轧研究和应用技术的保密。
近年来,环轧技术已成为我国各类无缝环件不可替代的低碳、高效、高性能的制造技术。根据中国锻压协会统计,我国锻造行业规模目前已稳居全球第一。2024 年,我国锻件行业总产量为 1,379.3 万吨,自由锻件及环锻件产量总体呈现上升趋势,在锻件总产量中的占比保持在稳定水平。随着我国风电核能装备、工程机械、航空航天、先进轨道交通等领域对高性能环形锻件的迫切需求,环轧工艺研究日益进步,成为众多主机产品和高端装备创新发展的重要支撑和基础保障。
环轧工艺正逐步由矩形截面轧制向异形截面轧制,由易变形材料轧制向难变形材料轧制,由常规规格向超大型化方向发展。尤其是一些关键承力部件逐步由传统的铸件或组焊方式转向整体无缝锻件,推动大型环形锻件朝着尺寸规格更大、形状更复杂、材料更纯净、性能指标更极限的方向发展,这也使得大型化、复杂化、纯净化和极限化成为当前大型锻件制造面临的重大技术课题。
目前,运用环轧工艺的环形锻件产品已为能源装备、工程机械、航空航天等领域提供了大量关键配套,为我国重大装备自主安全建设提供了重要保障,并出口至国外能源与机械设备企业,使我国成为大型无缝环件的重要国际生产基地。
国内环轧企业依托领先装备能力和敏锐市场响应能力,通过产学研合作,在径轴向轧制、环件冷轧、径向热轧和复合轧制等方面取得重要突破。典型代表包括以本公司为主的极端超大型环件轧制成形工艺,以及以派克新材等企业为代表的航空高温合金、铝合金、钛合金环件径轴向轧制成形工艺。同时,我国环轧锻造行业在工艺精度、原材料利用率和工艺稳定性方面,与国外发达国家仍存在一定差距。
例如,在复杂异形截面精密环轧领域,国内面临生产能力不足的挑战;在难变形材料环轧方面,材料利用率仍有提升空间。此外,多数锻造企业仍以普通碳钢、合金钢、不锈钢材料锻件生产为主,对高温合金、钛合金、铝合金、镁合金等难变形材料的加工能力相对薄弱,产品技术含量和附加值较低,锻造与热处理工艺水平也有待进一步提高。
(2)环轧行业的发展趋势
①大型环锻件向更大尺寸、更高性能发展
大型锻件的制造能力和技术水平对国家重要装备的自主制造能力至关重要。随着我国重大装备制造业的快速发展,装备趋向大型化,对安全可靠性的要求不断提高,进而对关键部件大型锻件在材料可靠性与服役寿命方面提出了更高要求。例如,大兆瓦风电及远海风电的建设,对产品尺寸、耐盐碱腐蚀、抗风浪冲击等性能提出了更严格的标准。同时,许多重要承力部件正从传统的铸件或组焊形式转向整体锻件设计,这使得锻件尺寸明显增大,性能要求也全面提升。然而,受原材料、工艺与设备等多方面制约,环轧技术的应用在过去受到一定限制。
长期以来,国内外主流轧环机的轧制能力普遍局限于直径 10 米以下。为支撑高端装备持续升级,必须推动产业设备升级,发展直径超过 10 米、高度大于 2 米的极端尺寸环件轧制工艺,以满足大型海上风电机组、核反应堆容器、石化加氢反应罐等重大能源装备的建设需求。
②工艺发展智能化
随着环轧行业面临下游装备制造业性能提升、产品定制化需求增强以及绿色低碳转型等挑战,传统粗放式的加工模式已难以适应发展,急需推动以数据驱动、覆盖全流程的智能化升级。例如,构建一体化智能生产线,实现基于数据的智能决策与工艺参数在线优化,从而主动调控产品组织性能,提升质量一致性;打造柔性化生产流程,提高运营效率。同时,智能化生产也有助于实现物料与能耗的精细化管理,推动行业低碳转型。锻造企业应按照国家推动制造业高质量发展的总体要求,逐步推进自动化、数字化、信息化,最终实现智能化。建立涵盖工艺设计、生产组织、过程控制与质量管理的数字模型,从而提升行业整体制造水平。
③锻造材料高品质化
《中国锻压行业“十五五”发展纲要》指出,我国锻件产业仍受到材料与工艺发展水平的制约。在高温合金材料的纯净度和冶金质量控制方面,与国外先进厂家仍存在差距,国内材料标准与技术进步存在落差。未来,企业应积极与高校、科研机构开展产学研合作,共同开发新材料、新工艺,围绕高端材料开展工艺技术研究,探索最优成形工艺路线与参数,制定相关材料与工艺标准,为产品设计与工程应用提供支撑。行业将重点加强钛合金、高温合金、核电石化用超级奥氏体不锈钢等高端材料的工艺研究与应用,为锻件在高端装备领域的广泛应用奠定坚实基础。
④低碳绿色发展成为行业的核心导向
在双碳目标的引领下,锻造行业作为国民经济基础行业也加速向节能、降耗和减排的绿色低碳方向转型,优化工艺路径、构建资源循环体系已成为提升行业竞争力的关键途径。未来行业将进一步推广绿色材料、加强废料回收利用,优化锻造过程中的热循环使用,实现从原材料、锻造过程到废料回收的全生命周期的碳足迹管控,推动经济效益和环境效益协同的可持续发展。
2、行业技术水平及特点
(1)环轧工艺是公认的可实现大型锻件近净成形的先进工艺技术
大型锻件的环轧制造是炼钢、锻造、热处理全加工工序的系统工程,通常锻造钢锭重达数十吨至几百吨,需要在高温下经历多火次反复热锻变形,热锻成形工艺过程及金属内部的变形演化机制十分复杂。近年来,我国虽然加强了大型锻压设备的投入,但大型锻件尤其是超大型锻件的形状控制、性能控制的核心技术仍未被国内完全掌握,出现“有设备无技术,有形状缺性能”的情况。大型锻件锻造的核心为“成形”与“成性”,“成形”指获得精确的形状,“成性”指的是锻件内部达到需要的组织状态和晶粒细化。掌握大型锻件在热变形过程中的组织转变规律,克服传统自由锻制造工艺中的不确定性,实现大型锻件的近净成形先进技术,对加强我国大型锻件的技术革新具有重要意义和价值。
目前,我国大型环锻件锻造工艺仍以自由锻为主,环轧工艺为辅。自由锻的生产周期较长,生产效率低,生产成本和能耗较高,且始锻和终锻部位的锻造温度和组织变形很难均匀一致,内部组织和晶粒度会差异较大,在组织性能控制和缺陷控制方面存在较大的不确定性。
在以往相当长时间里,世界上直径超过 10米的超大型环件基本采用分段拼焊工艺或者铸造工艺生产,不能做到整锻成形。如核电容器支承环多采用分段拼焊工艺生产,生产效率低,且存在焊缝与锻造主体微观组织性能不一致的缺陷,水电转轮下环、水泥回转窑轮带等多使用铸造工艺生产,不仅材料利用率低,而且产品内部砂眼、缩孔、冷隔、夹渣等铸造缺陷很难避免,严重影响服役寿命。因此,无论是分段拼焊工艺、铸造工艺还是自由锻工艺均存在生产效率低、均质性差,材料消耗大的共性问题。
环轧工艺是国际上公认的可实现近净成形的先进制造工艺技术,适用于环类、盘类、筒体类锻件的成形,具有节能、高效、材料利用率高的特点。环轧锻件的内部组织致密,晶粒细小,对于提高大型锻件的性能、耐磨性、抗疲劳寿命具有非常重要的意义。
(2)大型锻件的环轧制造是炼钢、锻造、热处理全加工工序的系统工程,集中体现了高端技术含量的典型特征。
环轧技术作为一体化整锻成形的先进工艺,是大型锻件锻造的发展方向,而大型锻件的环轧制造是炼钢、锻造、热处理全加工工序的系统工程,需要每个工序提高技术控制、优化工艺参数,追求操作上的精益求精、充分配合、优势互补,最终获得良好的质量累积效应,集中体现了高端技术含量的典型特征,也是制造企业核心技术能力的体现。
大型锻件首先需要优质的大型钢锭作为坯料,锻造钢锭重达数十吨或几百吨,而钢锭质量越大,内部的缩孔疏松缺陷、宏观偏析缺陷、钢锭纯净度越难控制,而且钢锭内在缺陷难以通过后续热处理消除,甚至常常导致大型锻件直接报废。同时钢锭等级的增大对设备能力和锻造过程风险控制都提出更高的要求。近年来国内大型钢锭制造企业对产品结构进行了设备改造升级,进一步提高钢锭纯净度,大型钢锭偏析与成分均匀性水平提升明显,尤其碳的偏析控制,有害元素和气体含量也能控制到更低水平。
大型钢锭在锻造过程中,温度、应力、应变耦合边界条件等直接影响锻造质量,在高温加热炉中实现大截面钢锭或坯料的热透,保证加热均匀性非常关键,可有效避免在万吨压机上大压下量变形时,由于变形不协调导致附加应力的产生,导致探伤不合格。因此针对大型、特大型钢锭制定合理、高效的锻透压实工艺是保证大型锻件致密性和均质性的关键。同时,径轴向轧制工艺可使锻件近净成形,是提高锻件质量、材料利用率,降低制造成本的有效方法。
大型锻件的热处理工艺同样是高技术含量环节,其核心在于通过精准的控温与相变调控,使锻件获得综合力学性能并消除内部残余应力。热处理过程必须精确控制加热、保温和冷却速率,以优化材料的微观组织。尤其是对于截面尺寸巨大的锻件,如何保证其在加热炉内温度场的均匀性,避免因温差过大导致热应力超标,以及在冷却过程中实现内部组织转变的同步,防止变形与开裂,是工艺控制的关键难点。此外,还需通过后续的去应力退火等工艺,将前期锻造与热处理
过程中产生的残余应力降至最低,确保锻件在长期服役中的尺寸稳定性与安全性。因此,热处理体现了高端制造中对材料科学与工艺控制的极致追求。
3、行业壁垒
(1)技术及资质壁垒
环形锻件行业,尤其是大型环件制造领域,面临极高的综合性技术壁垒,是炼钢、锻造、热处理、机加工全加工工序的系统工程,需要在生产过程中精确控制各种技术参数,要求锻造企业具备较高的产品技术水平;大型环锻件向更大尺寸发展,对产品形状、性能、安全性等都提出了更高的要求,技术研发及工艺改进能力成为行业后进入者面临的壁垒。同时,针对不同的下游领域有不同的资质准入要求,如生产销售船舶配套环形锻件需要取得各国《船级社认证》,生产销售压力容器的法兰产品需要取得《特种设备生产许可证(压力管道元件)》等。
(2)设备和资金壁垒
锻造行业是典型的资本密集型行业,具有资产投资大、建设周期长的特征。尤其是目前大型环锻件向更大尺寸、更高性能发展的背景下,辗制环形锻件对锻压机、辗环机等大型设备要求高,资金投入巨大。同时,原材料在主营业务成本中占比较高,采购与运营周转需占用大量流动资金,因此进入本行业的企业必须具备雄厚的资金实力或融资能力。
(3)品牌和市场壁垒
锻造行业的成长高度依赖于下游客户的定制化需求,稳定的客户能为企业提供长期持续的订单,因此维护稳固的客户合作关系对企业至关重要。下游客户多为大型装备制造商,通常设有严格的供应商准入审核流程,考核周期长,对产品质量、定制化能力与交货时效均有高标准,新企业需经过较长时间才能通过认证。同时,为保障产品性能一致与供应稳定,一旦建立合作,双方关系往往具有较强的粘性。此外,已形成行业品牌和先发优势的现有供应商,进一步抬高了新进入者切入既有供应链的壁垒。
(4)制造经验与人才壁垒
锻件产品具有多规格、多品种以及定制化的特点,先进的生产设备、精细的工艺水平以及丰富的锻件制造经验是锻件厂商得以长期发展的重要保障。为保证产品质量的稳定性、可靠性及技术水平的先进性,企业需要大量专业研发人员及熟练技术员工,这些人员的培养以及对技术的熟练掌握也需要企业长时间的积累。
4、行业面临的机遇与挑战
(1)行业面临的机遇
①国民经济及下游行业发展机遇
国民经济的持续增长,为锻造行业的快速发展提供了良好的经济环境。发行人主要产品法兰锻件、齿圈锻件、工程机械锻件、耐磨材料等是能源装备风电、水电、核能发电,以及海工装备、矿山等行业的基础结构件或消耗品。下游各行业市场规模逐渐扩大,有效推动了锻造行业的平稳增长。尤其在能源装备领域,我国能源发展环境已深刻变化,节能减排和提高能效,推进能源绿色低碳化的转型成为能源企业、生产型企业及全社会的共识。
2025 年 10 月 20 日,全球风能企业代表在北京国际风能大会一致通过并联合发布了《风能北京宣言 2.0》,明确了在“双碳”目标下风电产业中长期发展目标以及需要采取的行动,提出到 2030 年全球需累计开发风电 27 亿千瓦,到2035 年风电累计装机达到 43 亿千瓦以上。中国风电“十五五”期间年新增装机容量应不低于 1.2 亿千瓦,其中海上风电年新增装机容量不低于 1,500 万千瓦,确保 2030 年中国风电累计装机容量达到 13 亿千瓦,到 2035 年累计装机不少于20 亿千瓦,到 2060 年累计装机达到 50 亿千瓦。《风能北京宣言 2.0》为中国乃至世界风电产业描绘了清晰的发展路径,风电将成为实现碳中和目标的关键支柱。
②产业政策引导行业高质量发展
近年来,国家不断出台相关产业政策,引导锻造行业健康、稳定地高质量发展。2023 年 4 月,国家工信部、国家发改委、生态环境部在《工业和信息化部等三部委关于推动铸造和锻压行业高质量发展的指导意见》中提出,到 2035 年,行业总体水平进入国际先进行列,形成完备的产业技术体系和持续创新能力,产业链供应链韧性显著增强,绿色发展水平大幅提高,培育发展一批世界级优质企业集团,培育形成有国际竞争力的先进制造业集群。
主管部门以及行业自律组织通过产业政策等方式,引导行业内企业借鉴先进经验、抓住发展机遇、提升竞争能力,实现促进产业结构升级及良性发展。
(2)行业面临的挑战
①行业竞争较为激烈
随着国内制造业的转型升级,锻造行业呈现出快速发展的趋势,国内小规模锻造企业技术水平低、设备相对落后,往往通过低价进行竞争,扰乱市场竞争秩序;国内先进的锻造企业加大技术研发、增强竞争能力,进一步加剧行业竞争。
②高端锻件工艺相对落后
我国高端锻件的国际竞争能力相对薄弱,大部分锻造企业对钛合金、高温合金、铝合金、镁合金等特种合金材料的加工能力不足,同时国内锻造行业在高端锻件工艺技术研究、生产的智能化水平、技术人才和专家储备等方面与国际先进水平存在一定的差距,制约了高端锻造的发展。
5、行业周期性特征
锻造行业应用领域广泛,是国民经济发展的基础行业,受整体经济周期的影响较为明显,因此锻造行业呈现出较强的顺经济周期性。当宏观经济整体向好,下游行业拉动锻造行业的需求增长;当宏观经济下行,下游产业需求放缓,锻造行业相应承压。伴随整体经济周期的变化,锻造行业上游原材料供应和下游消费需求皆呈现一定的周期性波动,行业受到宏观经济的周期性影响。
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