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國產(chǎn)極薄取向硅鋼產(chǎn)業(yè)化亟待提速

2019-11-06 11:16:00

  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、高鐵動車、電抗器、精密機械、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,“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、市場小、用量??;工作頻率為400赫茲~3000赫茲,根據(jù)國家標準《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。

 

  國內(nèi)目前沒有標準的極薄取向硅鋼生產(chǎn)線

  我國極薄取向硅鋼的研發(fā)經(jīng)歷了一個較長的發(fā)展過程。

  1959年,鋼鐵研究總院首次研制出雷達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發(fā)試產(chǎn)極薄取向硅鋼。

  上世紀80年代以來,鋼鐵研究總院在武鋼購買取向電工鋼成品(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)開發(fā)岀牌號為D4、D5、D6的極薄取向硅鋼(厚度為0.20毫米)。

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

  2015年以來,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)量與國外相比還有一些差距,未實現(xiàn)穩(wěn)定量產(chǎn)。目前,國內(nèi)尚沒有全流程或標準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)對人體皮膚產(chǎn)生危害。工人在操作過程中必須攜帶防護用具。第三步是進行多道次的軋制,將鋼帶軋制至0.10毫米(0.08毫米)或0.05毫米、0.03毫米。第四步是進行表面清洗及連續(xù)退火。第五步是進行表面涂層及烘干處理。最后是檢驗、包裝、入庫。

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

  這里需要說明的是,無底層取向硅鋼主要是一種取向硅鋼(HiB鋼),經(jīng)過一次軋制和連續(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,通過高溫退火處理而制成。

  高溫退火的目的有3個。一是進行二次再結(jié)晶。在高溫退火時,一次再結(jié)晶組織中的(110)[001]取向晶粒出現(xiàn)異常長大現(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,會使晶格扭曲,并成為磁化過程的阻力。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”問題,減少了一道工序,為我國開發(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、實現(xiàn)環(huán)保及國產(chǎn)化目標奠定了堅實、可靠的基礎(chǔ)。

 

  極薄取向硅鋼未來需求會有較大幅度增長

  國內(nèi)極薄取向硅鋼的生產(chǎn)廠家極少,產(chǎn)品主要從國外進口。據(jù)了解,市場需求主要包括3個方面。

  一是國家電力需求。在特高壓直流工程中所使用的陽極飽和電抗器,需要極薄取向硅鋼(包括厚度0.08毫米等規(guī)格產(chǎn)品)。每臺陽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。

  二是國防航空等需求。制造雷達所使用的高頻大功率脈沖電源、雷達脈沖電源等產(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、機械、電子、交通、風電、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(電子計算機斷層掃描)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需求主要分布在華東、華南、西南、華北等地區(qū)及國外市場,使用廠家較分散,用量較小。但隨著現(xiàn)代化建設(shè)進程的加快,在未來,極薄取向硅鋼的需求將有較大幅度的增長。

  不過,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),再加上市場需求量還不是太大,因此,極薄取向硅鋼的開發(fā)和生產(chǎn),目前較適合有技術(shù)條件的中小企業(yè)或科研機構(gòu)。

  此外,極薄取向硅鋼目前主要依靠進口,價格昂貴,加快國產(chǎn)極薄取向硅鋼產(chǎn)業(yè)化十分重要。筆者認為,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,建議國家對開發(fā)或生產(chǎn)極薄取向硅鋼的企業(yè)或科研機構(gòu)給予一定的鼓勵和扶持。

來源:中國冶金報-中國鋼鐵新聞網(wǎng)

編輯:徐可可

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