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生產(chǎn)廠家極少 產(chǎn)品主要從國(guó)外進(jìn)口 發(fā)展前景看好

國(guó)產(chǎn)極薄取向硅鋼產(chǎn)業(yè)化亟待提速

2019-11-06 09:45:00

  陳卓 楊林

  極薄取向硅鋼是電力工業(yè)、電子工業(yè)和軍工等領(lǐng)域重要的軟磁材料,廣泛應(yīng)用于航空航天、高鐵動(dòng)車、電抗器、精密機(jī)械、智能硬件、智能汽車連接器、船舶配件、醫(yī)療器械等產(chǎn)品的制造。

  極薄取向硅鋼具有“四高三小”的特點(diǎn),“四高”指技術(shù)門檻高、含金量高、質(zhì)量精度高、附加值高,“三小”指產(chǎn)量小、市場(chǎng)小、用量??;工作頻率為400赫茲~3000赫茲,根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《中頻用電工鋼薄帶》(YB/T2443-2014),厚度為0.10毫米(因日本企業(yè)將0.08毫米產(chǎn)品按0.10毫米交貨,也包括0.08毫米規(guī)格,下同)、0.05毫米、0.03毫米,寬度為350毫米以下。

  國(guó)內(nèi)目前沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的極薄取向硅鋼生產(chǎn)線

  我國(guó)極薄取向硅鋼的研發(fā)經(jīng)歷了一個(gè)較長(zhǎng)的發(fā)展過(guò)程。

  1959年,鋼鐵研究總院首次研制出雷達(dá)脈沖變壓器鐵芯用極薄取向硅鋼,厚度為0.08毫米、0.12毫米、0.15毫米。隨后,大連鋼廠、上海鋼研所也相繼開(kāi)發(fā)試產(chǎn)極薄取向硅鋼。

  上世紀(jì)80年代以來(lái),鋼鐵研究總院在武鋼購(gòu)買取向電工鋼成品(厚度為0.23毫米~0.35毫米),并以此作為原材料加工生產(chǎn)極薄取向硅鋼,但由于環(huán)保等問(wèn)題,于2006年停止相關(guān)產(chǎn)品的生產(chǎn)。

  1985年,武鋼采用兩次冷軋法(包括中間退火)開(kāi)發(fā)岀牌號(hào)為D4、D5、D6的極薄取向硅鋼(厚度為0.20毫米)。

  2008年以來(lái),寶鋼股份等企業(yè)先后在實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)或中試(產(chǎn)品正式投產(chǎn)前的試驗(yàn))研發(fā)生產(chǎn)極薄取向硅鋼。

  2015年以來(lái),蘇州巨磁功能材料有限公司、包頭慧宇硅鋼科技有限公司、包頭威豐稀土電磁材料股份有限公司等企業(yè)開(kāi)始研發(fā)或生產(chǎn)極薄取向硅鋼,但由于受原料、技術(shù)、裝備等因素制約,產(chǎn)品質(zhì)量與國(guó)外相比還有一些差距,未實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定量產(chǎn)。目前,國(guó)內(nèi)尚沒(méi)有全流程或標(biāo)準(zhǔn)的極薄取向硅鋼生產(chǎn)線。

  極薄取向硅鋼制備技術(shù)取得進(jìn)步

  2016年以前,極薄取向硅鋼采用的生產(chǎn)工藝主要是以常規(guī)取向硅鋼成品(0.23毫米~0.30毫米)作為生產(chǎn)原料。

  在生產(chǎn)過(guò)程中,第一步是將常規(guī)取向硅鋼成品卷分剪成300毫米~350毫米寬的窄帶。第二步是用工業(yè)鹽酸去除表面涂層及其在高溫退火中形成的硅酸鎂玻璃底層,防止其中存在的有害物質(zhì)(氫氟酸)對(duì)人體皮膚產(chǎn)生危害。工人在操作過(guò)程中必須攜帶防護(hù)用具。第三步是進(jìn)行多道次的軋制,將鋼帶軋制至0.10毫米(0.08毫米)或0.05毫米、0.03毫米。第四步是進(jìn)行表面清洗及連續(xù)退火。第五步是進(jìn)行表面涂層及烘干處理。最后是檢驗(yàn)、包裝、入庫(kù)。

  現(xiàn)在,極薄取向硅鋼采用的生產(chǎn)工藝主要以無(wú)底層取向硅鋼半成品作為原料。在生產(chǎn)過(guò)程中,第一步是對(duì)無(wú)底層取向硅鋼進(jìn)行分剪、弱酸清洗烘干。這里不形成硅酸鐵玻璃底層,無(wú)需特別去除。第二步是對(duì)無(wú)底層取向硅鋼進(jìn)行軋制,軋制后厚度為0.10毫米(0.08毫米)或0.05毫米、0.03毫米。第三步是進(jìn)行表面清洗、連續(xù)退火。第四步是進(jìn)行表面涂層、烘干處理。最后,檢驗(yàn)、包裝、入庫(kù)。

  這里需要說(shuō)明的是,無(wú)底層取向硅鋼主要是一種取向硅鋼(HiB鋼),經(jīng)過(guò)一次軋制和連續(xù)脫碳退火滲氦后,將隔離劑(這里的隔離劑指在MgO中添加Al2O3)涂在鋼帶表面,通過(guò)高溫退火處理而制成。

  高溫退火的目的有3個(gè)。一是進(jìn)行二次再結(jié)晶。在高溫退火時(shí),一次再結(jié)晶組織中的(110)[001]取向晶粒出現(xiàn)異常長(zhǎng)大現(xiàn)象,使鋼帶成為具有單一取向的二次再結(jié)晶組織,并獲得低鐵損、高磁感的最終成品。二是凈化鋼質(zhì)。鋼中含有必要的硫化物、氮化物等夾雜物,但是這些夾雜物如果殘留在硅鋼成品中,會(huì)使晶格扭曲,并成為磁化過(guò)程的阻力。三是不形成玻璃質(zhì)薄膜——硅酸鎂底層。

  極薄取向硅鋼制備技術(shù)的進(jìn)步,解決了去除表面涂層及玻璃膜底層產(chǎn)生有害物質(zhì)的“瓶頸”問(wèn)題,減少了一道工序,為我國(guó)開(kāi)發(fā)高質(zhì)量極薄取向硅鋼打通全工藝流程,為建立全流程極薄取向硅鋼的生產(chǎn)線、實(shí)現(xiàn)環(huán)保及國(guó)產(chǎn)化目標(biāo)奠定了堅(jiān)實(shí)、可靠的基礎(chǔ)。

  極薄取向硅鋼未來(lái)需求會(huì)有較大幅度增長(zhǎng)

  國(guó)內(nèi)極薄取向硅鋼的生產(chǎn)廠家極少,產(chǎn)品主要從國(guó)外進(jìn)口。據(jù)了解,市場(chǎng)需求主要包括3個(gè)方面。

  一是國(guó)家電力需求。在特高壓直流工程中所使用的陽(yáng)極飽和電抗器,需要極薄取向硅鋼(包括厚度0.08毫米等規(guī)格產(chǎn)品)。每臺(tái)陽(yáng)極飽和電抗器約消耗極薄取向硅鋼100千克~120千克。另外,超高壓直流輸電工程也需要用到極薄取向硅鋼。

  二是國(guó)防航空等需求。制造雷達(dá)所使用的高頻大功率脈沖電源、雷達(dá)脈沖電源等產(chǎn)品,均需要使用極薄取向硅鋼帶(厚度為0.05毫米~0.08毫米)。

  三是醫(yī)療、機(jī)械、電子、交通、風(fēng)電、儀表儀器等領(lǐng)域的需求。制造中高頻電源變壓器、互感器、CT(電子計(jì)算機(jī)斷層掃描)儀器、環(huán)保高頻高壓除塵與水處理電源等產(chǎn)品均需要使用極薄取向硅鋼(厚度為0.03毫米~0.08毫米)。

  此外,據(jù)業(yè)內(nèi)專家介紹,極薄取向硅鋼的市場(chǎng)需求主要分布在華東、華南、西南、華北等地區(qū)及國(guó)外市場(chǎng),使用廠家較分散,用量較小。但隨著現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程的加快,在未來(lái),極薄取向硅鋼的需求將有較大幅度的增長(zhǎng)。

  不過(guò),在現(xiàn)階段,極薄取向硅鋼由于產(chǎn)量小、精度高,不適合大批量生產(chǎn),再加上市場(chǎng)需求量還不是太大,因此,極薄取向硅鋼的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn),目前較適合有技術(shù)條件的中小企業(yè)或科研機(jī)構(gòu)。

  此外,極薄取向硅鋼目前主要依靠進(jìn)口,價(jià)格昂貴,加快國(guó)產(chǎn)極薄取向硅鋼產(chǎn)業(yè)化十分重要。筆者認(rèn)為,企業(yè)或技術(shù)單位抓緊研發(fā)、生產(chǎn)極薄取向硅鋼完全符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策要求;從極薄取向硅鋼的使用范圍看,都是非常重要的行業(yè)或領(lǐng)域,建議國(guó)家對(duì)開(kāi)發(fā)或生產(chǎn)極薄取向硅鋼的企業(yè)或科研機(jī)構(gòu)給予一定的鼓勵(lì)和扶持。

  《中國(guó)冶金報(bào)》(2019年11月06日 03版三版)

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