碳中和如何推动耐材行业绿色低碳发展？——耐材行业碳中和深度研究报告

大气网讯:1.耐材行业简介

行业简介狭义的耐火材料是指耐火度不低于 1580℃，同时具有较好的抗热冲击能力和抗化学侵蚀能力，导热系数和膨胀系数低的无机非金属材料。广义的耐火材料则对耐火度没有严格要求，一般泛指能在高温环境下使用的材料，如钢铁企业使用的隔热渣一般耐火度远低于1580℃，但是也被普遍视为耐火材料。

耐火材料品类十分复杂，分类方法很多，但是目前一般按照化学物质或者化学成分的分 类比较多。

按照形状的分类，最简单的可分为定型、不定型。

1、不定形耐火材料是由骨料、细粉和结合剂混合而成的散状耐火材料，生产工艺简单、 生产周期短、节约能源、使用时整体性好、适应性强；

2、定型耐材是指具有固定形状的耐火制品与保温制品。进一步看，又可细分为标型砖和异型砖。

按照酸碱性可以分为：

1、酸性耐火材料通常指 SiO2 含量大于 93%的耐火材料，它的主要特点是在高温下能 抵抗酸性渣的侵蚀，但易于与碱性熔渣起反应。酸性耐火材料常用的有硅砖和粘土砖。

2、碱性耐火材料一般是指以氧化镁或氧化镁和氧化钙为主要成分的耐火材料。这类耐火材料的耐火度都较高，抵抗碱性渣的能力强。例如镁砖、镁铬砖、铬镁砖、镁铝砖、白云石砖、镁橄榄石砖等。主要用于碱性炼钢炉、有色金属冶炼炉及水泥窑炉等。

3、中性耐火材料是指高温下与酸性或碱性熔渣都不易起明显反应的耐火材料，如炭质耐火材料和铬质耐火材料。有的将高铝质耐火材料也归于此类。

耐火材料行业的产业链可分为上游原材料厂家、中游制造厂商和下游各行业用户。耐材厂商依“山”而建，主要分布在原材料集中地。我国耐材原料产地主要集中在河南、辽宁。以河南新密市为例，新密耐材矿山资源储备丰富，有煤、铝、铜、玉、硅石等 25 种之多，同时新密市是河南省最大的耐材生成基地之一，有上千家耐材企业，耐材收入占比当地工业经济总量的1/3。

耐材下游集中于高温行业，钢铁领域占比最大。耐火材料作为高温工业窑炉的基础材料，下游行业中以钢铁、玻璃、水泥、陶瓷等为主。根据世界耐火材料的应用行业分类，耐火材料70%用于钢铁冶炼，17%用于建材行业，4%用于化工行业，3%用于有色金属行业。据耐火材料行业协会的资料，国内耐火材料需求结构中，钢铁、水泥、其他（陶瓷、玻璃、化工、有色等）各占 65%、10%、25%。

2. 我国耐材行业现状

2.1. 我国耐火材料的历史回顾

自新中国诞生至今，耐火材料工业已经经历了70年，中国耐火材料制造业基础薄弱、缺乏自主创新，经过21世纪初十余年快速发展，国内的一流耐火材料企业在各自领域取得一定成绩，在生产装备、科研水平、产品竞争力、市场规模等正在追赶奥镁、维苏威、雷法等业内的世界知名企业。

1949～1952年-经济恢复时期：新中国刚成立，百废待兴，恢复钢铁工业和其他高温工业的生产对国民经济极为重要，他们都有急需解决的耐火材料问题。耐火材料工业落后，寥寥无几的耐火材料工厂都是作坊式生产，除了少量破、粉碎、混碾设备外，几乎全是手工作业-手推车运输、手工成型、干燥坑、倒焰窑等，只能生产标普型的粘土砖、硅砖与结合镁砖

1953～1966年~初期发展时期：中国耐火材料工业从原来残缺不全的落后状态逐步发展成为一个具有一定生产规模和技术水平比较完整的工业部门。1956年冶金部决定在洛阳、武钢、宝钢、湘钢与北京等地建设耐火材料厂，1962年组建攀钢、贵阳、德阳与西北耐火材料厂。开始逐步采用效率较高的生产设备，如通磨机、圆锥破碎剂、摩擦压砖机、隧道窑和回转窑等。根据我国资源特点，开发了有自己特点的镁铝砖和高铝砖系列制品，并较快地推广使用。

1980～1999年~较快发展时期：70年代末进入改革开放时期，中国耐火工业面临质量品种落户和工艺设备落后的严峻现实，尤其在引进冶金、建材、石化等行业的先进技术和装备之后，这个矛盾尤为突出。我国耐火材料工业在生产规模、产品质量和高档新品种开发等方面有较快的发展，耐火材料的年生产能力已超过1000万吨，现代化钢铁工厂和水泥回转窑所需的重要耐火制品有95%以上由国内供给。

2000～2020年~高速发展时期：进入21世纪，钢铁、有色、水泥和玻璃等高温工业高速发展的强力拉动下，耐火材料产销旺盛，效益增长，产品结构调整效果显著，高温工业的高速发展促进耐火材料行业装备整体升级，主要工序实现了机械化及工业化。

2.2. 我国耐火材料制品行业市场规模将达千亿以上

耐火材料是钢铁、建材、有色、石化、机械、电力、环保乃至国防等涉及高温工业的重要基础材料和不可或缺的重要支撑材料，在现代工业体系中具有不可替代的地位和作用。改革开放40多年以来，我国耐火材料工业得到了飞速发展，技术质量也逐步接近国际先进水平，为我国高温行业的快速发展做出了巨大贡献。

耐材产量增速与钢铁产量增速高度相关。耐火材料的主要应用领域为钢铁行业，且在钢铁生产过程中更新频率较高，因此耐火材料的使用量与钢铁产量高度相关。由于供给侧改革对钢铁落后产能进行了淘汰，钢铁行业在2014-2017年经历了去产能阶段，耐火材料制品产量也从2013年的2928.3万吨下降到2017年的2292.5万吨。2018年之后，耐火材料产量止跌回升。进入2018年之后，随着钢铁产量的恢复，耐火材料制品产量止跌回升。2019年我国耐材产量2431万吨，约占全球产量的66%；2019年我国耐材市场容量2069亿元，约占全球市场容量的57%，我国已成为全球规模最大的耐材制造和消费国。

从需求来看，钢铁的需求受下游基建地产等弱势影响，需求增速放缓，但是耐材需求将保持稳定，主要基础以下原因：

1、在钢厂冶炼过程中，耐材是贯穿于全流程的一个消耗品，是一个持续需求的过程。相较于水泥和玻璃耐材，钢厂耐材更换周期十分快，也带来了巨大的消耗性需求。

2、随着碳中和背景下，国内钢铁行业冶炼技术从长流程转换为短流程，以及随着氢能冶炼等技术的成熟及运用，必然也将促使相适应的新型绿色耐材需求增长。

3、耐材这个市场是看存量的市场，而其下游以钢铁为主，我们判断基于存量消耗性需求下的份额抢夺以及新型耐材的技术革新，是未来影响行业变革的大逻辑。

由于2000亿元市场容量中含耐火原料及相关服务企业，存在行业市场规模的重复计算，若根据吨钢耐火材料（制品）的使用金额倒算制品行业市场容量：已知2020年中国粗钢产量近10.53亿吨，按照吨钢耐材耗费65元/吨，以及钢铁行业耐火材料需求占整体需求60-70%估算，测算2020年我国耐火材料制品行业有效市场规模维持在1000亿元，根据世界钢铁协会统计数据，截至2021年4月中国粗钢产量为9790万吨，同比提高13.4%，但是在碳中和背景下国内压缩粗钢产量屡次被政策提及，假设下半年钢铁限产将导致产量下降，但因受制于钢材价格上涨，预计限产幅度有限，换个角度看，微弱的负增长对于总量存量规模来讲已经意义不大，只是一个边际贡献，因此出现钢材产量放缓对于行业来讲是意义有限；同时叠加国内短流程电炉炼钢的耐材需求增长，预计2021年及2022年市场规模将维持在1000亿左右。

2.3. 国内耐材行业集中度低，未来将提升

全球耐材集中度较高，CR5达86%，国际耐材龙头企业主要有奥镁（RHI）、维苏威（VESUVIUS）和益瑞石（IMERYS）以及日本的川崎等，龙头奥美份额43%。回顾海外耐材发展历史，随着全球工业化的结束，发达国家的粗钢及建材产量增速出现放缓，进而带来耐材行业发展陷入总量瓶颈。但是纵观这些国际耐材企业的成长轨迹，在这一阶段，基本都是开始不断的并购同类企业来完善产品结构、做大规模，抢夺市场份额，头部企业整合及行业集中度不断提高，并购扩张乃行业步入成熟期后的必由之路。

以奥美为例，公司最早可以追溯到1834年Friedrich Ferdinand Didier先生创立的耐火粘土工厂，1881年, Carl Spaeter先生在奥地利施蒂里亚州的法伊奇发现镁砂矿山，随后建法 伊奇镁砖工厂和布雷特瑙镁质原料煅烧厂，在随后的百余年来不断兼并重组。目前的奥镁公司，实际上是上世纪90年代初组建的位于奥地利的Veitsch-Radex AG公司，在此基础上，通过兼并重组，七家（Veitscher、Radex、Monofrax、Didier、Refel、Dolomite Franchi、Interstop）合成一家，形成今天跨国性的集团，总部位于奥地利维也纳，同时，公司也积极布局矿山资源，目前镁砂自给率已经达到80%。目前公司在全球具有30多家生产基地，其收入占比中钢铁占比超过60%，水泥和有色占比为10%。

国内耐火材料行业小企业众多，集中度偏低。根据国家统计局发布的耐火材料制品制造行业产值数据，2019年我国规模以上耐火原料、耐火制品及相关服务企业1958家，加总后主营业务收入为2069.2亿元，利润总额128.0亿元，其中16家超10亿元，8家超过20亿，平均营收规模仅1.1亿元，行业高度分散。行业前三家龙头企业濮耐股份、瑞泰科技、北京利尔营收均在40亿元左右，合计市占率不到10%（按照2000亿元市场规模计算）。截至2019年，我国耐材行业的CR10集中度为12.6%，按照工信部2013年要求，2020年CR10要达到45%，与目前行业市占率情况相差甚远，行业小、多、散的现状仍然没有得到彻底改变。

国内耐火材料行业低集中度的原因主要来自两方面：一方面，耐火材料企业所需的初始投资相对较小、门槛偏低，导致众多小规模生产企业无序竞争；另一方面，由于目前我国钢铁行业集中度仍然不高，且耐材采购没有完全市场化，头部耐材企业的优质渠道积累较慢，产品品质、服务、技术、成本优势难以快速变现。

耐材行业集中度加速提升的主要动力源自三方面：下游行业需求变化、整包模式推广、环保政策出台。

2.4. 耐材下游行业需求变化转型

耐材行业集中度的提高与下游行业变化有密切关系，主要体现在以下方面：

下游钢铁行业并购重组后的统一采购加速优质企业优势变现。2015年以来，随着钢铁行业去产能及进入存量时代，行业集中度出现提升趋势，行业CR5由2015年的10.9%上升到2019年的14.1%，CR10由34%上升到37%。而作为耐材行业下游市场占比最大的行业，钢铁行业集中度的提升，有利于耐材行业龙头凭借其技术和规模优势，进一步快速发展。

下游产业需求放缓，耐材产品升级，影响产量格局变化。在 2013-2017期间，受下游产业供给侧改革的影响，耐材产量一直呈负增长状态，部分中小企业被迫退出市场。此外，近年来，下游产品逐渐向优质洁净钢、特种水泥、光学玻璃、超薄玻璃等方向升级，对耐火材料提出更高的要求，龙头企业具备研发技术和资金优势，拥有核心竞争力，将进一步在产销量占比上取得优势。

2.5. 整包模式推广

2001年，北京利尔率先提出整体承包模式的销售模式：由“产品制造商”向“整体承包商”转变，由“产品价值”向“服务价值”延伸，创造了“全程在线服务”的整体承包经营模式。自2011年起，整包模式成为耐火行业的重要增长点，带领耐材行业进入一个变革期；而目前，国内部分优势耐火材料企业整包模式收入已占收入70%左右。

整体承包模式是指下游客户将耐火材料的使用方案设计、产品供货、施工维护的全套流程承包给耐材企业，下游客户通过招投标方式，与中标的耐材企业签订整包合同。整包模式本质上改变了耐火材料的结算方式，明晰了责任方，由按照材料发货量结算转化成了按照生产出来合格产品的量结算，耐材企业派工人驻厂，生产过程中因为耐材而导致的产品生产问题归责于耐材企业。

整体承包能降低耐材企业与钢企之间的信息不对称，节约交易成本。耐材产品供货体系复杂，在炼钢的不同环节，耐材的种类和用量都因客户、生产工艺而异。若耐材的品类和砌筑工艺未能与炉料的机化反应、窑炉的运转原理相匹配，则会导致使用效果不佳、耐材寿命减短等问题。钢企自身在耐火材料方面不具备专业优势，因此容易出现采购回来的耐材在质量上和价格上与自身需求不匹配的情况。

在整包模式下，耐材企业派出施工人员进驻钢企，具体了解所服务企业的需求和各冶 炼环节的特点，从而提供相匹配的耐材产品和服务，发挥了自身的专业优势，也为钢企减少了信息不对称导致的浪费和额外成本。且由于结算方式按照生产合格的钢水吨数，耐材企业较直销模式下更加注重对于产品的研发和成本的节约。据谢安宁《从采购材料招标到整体承包招标――供应方式转变环境下的耐火材料》，整包模式下，各类耐材供应价格相比原先能降低10%以上。同时，由于责任明晰，耐材企业在供货过程中会更为注重产品质量。结果上看，在整包模式下，耐材的使用寿命一般高于直销模式，也有利于钢企节约周转次数，如减少钢包数量，进而节约其他非耐材领域的生产成本。

整包模式对提升耐材产业集中度的影响主要体现在以下三方面：

整包模式提升了进入门槛。由于耐材种类繁多，且不同冶炼环节中，耐材的种类、用量、砌筑工艺等均不同，小企业的技术和产品线不足以实现整体承包，尤其是全链条整体承包。此外，钢企及建材、有色企业等在招标时对竞标耐材企业的历史上稳定供货年限、独立供货能力、生产规模、预交保证金等均有考核，进入门槛较直销模式抬高。

小企业难以承受长期占款。整包模式按钢产量计费，因此结算金额需等到生产周期结束后才能确定。耐材企业从开始现场施工，到确认销售收入，一般需要4个月，在此期间耐材企业需预先垫资，小企业整体盈利水平弱，不具备资金优势。

整包模式利于耐材企业技术优势的变现。整包模式下，耐材企业与钢企一般签订1-5年的供货服务合同，合同周期长，且责任明晰。龙头企业具备技术优势，通过进入钢厂提供材料和服务，熟悉钢厂冶炼环境，可以因地制宜的改进产品配方，进而达到更好的使用效果，节约成本。因此，整包模式更有利于耐材企业技术优势的变现，小企业不具备竞争优势。

2.6. 碳中和下环保政策持续趋严

近年随着环保监管和环保税收政策的趋严，政府部门出台了各类政策对耐火材料的产业结构调整和节能环保生产工艺建设进行引导，对上游矿产资源的开采进行规范，预计将加速淘汰行业内不合法不达标的小企业，利于集中度提升。市场逐步淘汰高污染产品和技术，国内龙头企业能迅速调整发展战略，转为技术导向，而部分中小企业由于技术壁垒和缺乏创新技术人才，无法找到适应发展之路。同时，环保政策的施压也使得产品成本增加，而由于市场竞争仍然激烈，产品价格无法随之提升，尤其影响中小企业盈利空间进一步缩减，部分企业将无法维持经营而被淘汰。

3. 碳中和将对国内耐材行业发展影响深远

3.1. 绿色低碳需求为耐材行业发展新方向

对中国来说，碳中和“30/60”目标将是未来40年最大、最确定的趋势之一，这必然会是一场广泛而深刻的经济社会变革，它既意味着能源生产、能源消费的革命，也是一次各行各业全面升级换代的机会。耐火材料行业市场容量小，但属于高温工业生产必不可少的原料。

近年来业内优质企业着力行业内整合，集中度有所提高，绿色低碳布局大趋势下，国内已建成2121家绿色工厂，评选出郑州瑞泰耐火科技有限公司、浙江自立高温科技有限公司等16家国家级绿色工厂示范单位，耐火材料行业整体已碳达峰，目前正向碳中和迈进。

碳中和对于耐材下游高排放行业，包括钢铁、有色、建材等领域产生重要影响，体现在对行业生产技术、生产装备及产品结构等方面，如钢铁行业氢冶金炉等新工艺需要新型耐火材料来适应，同时对耐材的消耗量将有变化的，炉内关键部位比如供热层的材料替代，未来总体可能影响总量30%。

钢铁行业技术发展未来将面向于发展高品质特殊钢、洁净钢；生产流程追求绿色化与智能化钢铁制造流程，产品将涉及高强度大规格易焊接船舶与海洋工程用钢，高性能交通与建筑用钢，面向苛刻服役环境的高性能能源用钢等。有色金属领域将推广高性能轻合金材料，高精度高性能铜及铜合金材料，新型稀有/稀贵金属材料，高品质粉末冶金难熔金属材料及硬质合金，大力发展有色/稀有/稀贵金属材料先进制备加工技术等。建筑材料领域革新包括特种功能水泥及绿色智能化制造，长寿命高性能混凝土，特种功能玻璃材料及制造工艺技术，先进陶瓷材料及精密陶瓷部件制造关键技术，环保节能非金属矿物功能材料等。为满足钢铁、水泥等行业绿色低碳要求，行业内不断追求长寿化、功能化、轻量化、智能化、绿色化的新型耐火材料；解决基础材料产品同质化、低值化，环境负荷重、能源效率低、资源瓶颈制约等重大共性问题。突破基础材料的设计开发、制造流程、工艺优化及智能化绿色化改造等关键技术和国产化装备，开展先进生产示范。耐材技术科研多维创新。

在早期的水泥回转窑中，高温带内衬主要采用的是高铝(70%～ 80%)质耐火材料。从60年代起到现在，我国水泥窑就普遍使用镁铬砖，具有抗热震性、抗侵蚀性、挂窑皮性、高温强度、降低导热系数等诸多优点。但是存在一个大问题就是 其中的3价铬在高温环境下会变成6价铬，具备高致癌性，一部分六价铬化物随着窑气和粉尘外逸，造成周边大气环境的污染；而另一部分六价铬化物残留在拆下的废砖中，当废弃的残砖一遇到水即造成地下水的污染。

我国垃圾的处理一直不成熟，之前采用焚烧的方式同时也造成了二次污染，现在国家越来越关注民生，着力攻关垃圾高温焚烧技术，而这种工艺使用的高温炉就需要耐火材料，同时在碳中和的推进过程中，能源的转换也需要耐材行业和新能源配合，主动承担更多的社会责任。

3.2. 碳中和背景下无铬化趋势推动国内耐材技术突破

欧美等国家早已经禁止或限制镁铬砖在水泥窑的应用，而在我国，目前仍还有约50%的水 泥窑产线使用有铬耐材。目前，有铬耐材依然存在，虽然钢厂基本都实现无铬化，但整个行业仍未普及，我们认为在碳中和背景下推进水泥窑耐材无铬化是政策趋向；另一方面现在不少企业都已经研发出来无铬耐材，性能已经达到甚至超越传统的镁铬砖，未来随着技术升级带来成本下降，无铬化的推进会得到广泛推广普及。随着高温工业的发展, 耐火材料承担起更多的功能。由于耐火材料是多相、多尺度复杂结构的复合材料, 其服役环境多样和复杂，结构功能一体化设计与制备是新型先进耐火材料发展的核心。采用有限元数值模拟，融合先进陶瓷技术，梯度多层复合设计，来实现关键服役性能的最优化设计与制备。

我国科研队伍强大，人才储备多，创新成果显著，部分技术已达国际先进水平。目前已有13所大学设置了耐火材料研制专业。近三年，由瑞泰科技、中钢洛耐、濮耐股份、洛阳利尔、淄博鲁中等耐火材料企业自主研发或合作开发多项创新成果，其技术水平达到了国际先进水平，在实际运用中也取得了很好的效果。如中钢集团耐火材料有限公司的新一代环境友好型硅砖、碳素煅烧炉用抗侵蚀硅砖的研制与应用；瑞泰科技股份有限公司的新型RH精炼炉用方镁石—尖晶石不烧砖、节能环保型无碳钢包衬砖的研制与集约使用等。

3.3. 耐材行业制造以“智”提“效”发展

国内耐火材料制造业较国际领先水平还有一定距离，未来将以“智”提“效” 从“制造”到“智造”，重点发展智能制造，以全力追赶世界知名企业。中国耐火材料制造业基础薄弱、缺乏自主创新，经过21世纪初十余年快速发展，国内的一流耐火材料企业在各自领域取得一定成绩，在生产装备、科研水平、产品竞争力、市场规模等正在追赶奥镁、维苏威、雷法等业内的世界知名企业。2020年9月10日，工信部印发《建材工业智能制造数字转型行动计划（2021-2023年）》，其中耐火材料行业：重点形成原料制备、压机控制、窑炉优化、在线监测、全自动立体仓库等集成系统解决方案。

重点围绕物联网平台、大数据平台、技术中台和业务中台的建设，从边缘数据采集层、云基础IAAS层、工业PAAS层、工业应用SAAS层四个层级进行工业数据的梳理和集成创新，为工业应用场景和业务运行提供工业级PAAS平台支撑，搭建了企业个性化工业互联网平台——透明工厂综合解决方案。

推动生产装备自动化和智能化，有利于提高耐材质量及其稳定性，降低优质耐材的生产成本，减少人为因素对产品稳定性的不利影响。积极将智能制造系统、工业云平台、大数据等引入到耐材制造中，串联起整个生产流程，有效提高生产效率和整体制造水平，打造耐材制造强国。

3.4. 国内耐材企业联合重组是加快绿色发展的必由之路

对比海内外耐材行业的发展状况，海外耐材行业呈现小而强的特征，比如日本耐材总产量维持在100吨；中国耐火材料行业产量占全球市场占50%，但中国目前未有进入世界排名前10的耐材企业，政策倡导需求国家鼓励推进耐火材料产业联合重组，优化产业布局，提高产业集中度，恶性竞争，行业盈利能力弱，亟需通过联合重组提升集中度来解决上述问题。

在十四五期间随着耐材行业技术的革新，企业转型加速，国内耐火材料行业坚持创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念，坚持走创新驱动、智能制造和绿色发展道路，全面实施“绿色耐材战略”。目前企业间的重组在加快，实力企业整合落后企业，为其提供资金和技术上的援助，帮助加速其自动化设备的搭建和智能制造体系的建立，不仅解决了集中度低的问题，还能提高行业整体的绿色化水平。

国内加快企业联合重组，提升产业集中度，严格控制新增产能，逐步化解不合理的过剩产能。以新技术、新装备、新产品、新服务为发展主线，以耐火原料保障升级和装备智能化转型升级为着力点，全面提升行业形象，满足高温工业发展的更新更高要求。随着技术进步，产品使用寿命的提高，预计未来产能降至2000吨以下。我国耐火行业内大部分是民营企业，在研发的投入上比较欠缺，随着企业兼并重组加快，通过智能制造提高生产效率，优化产品质量，同时绿色低碳发展，提高节能环保水平，提高绿色制造水平，优化产业结构，优化品种结构，规范市场秩序，促进行业由规模效益向创新效益转变，努力实现我国耐火材料工业高质量发展目标。

4. 投资建议

耐火材料行业作为钢铁、水泥、玻璃的上游企业，碳中和背景下，耐材产品对于下游高耗能、高排放企业的节能减排方面将发挥重要作用，碳中和下随着国家政策支持，行业整合也将加速，行业内相关公司将受益，投资建议关注两条主线：一是行业内碳减排先行者和践行者，随着耐火材料绿色制造体系的打造，建设绿色工厂，研发绿色产品，推广绿色节能技术等，具有绿色产品自主知识产权及领先技术的企业必将受益于耐材下游高排放行业需求的转变。二是关注积极布局上游及并购扩张的耐材龙头公司，目前国内市场集中度仍不高，大企业通过并购扩张抢份额实现强者恒强趋势，随着并购扩张及完善产业链，也规避了可能的原料价格波动风险，优化产品质量，同时绿色低碳发展，提高节能环保水平，提高绿色制造水平，不断提升行业集中度，提高行业整体的绿色产品质量及绿色制造水平。