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国产极薄取向硅钢产业化亟待提速

2019-11-06 10:54:00

  极薄取向硅钢是电力工业、电子工业和军工等领域重要的软磁材料,广泛应用于航空航天、高铁动车、电抗器、精密机械、智能硬件、智能汽车连接器、船舶配件、医疗器械等产品的制造。

  极薄取向硅钢具有“四高三小”的特点,“四高”指技术门槛高、含金量高、质量精度高、附加值高,“三小”指产量小、开户送体验金小、用量小;工作频率为400赫兹~3000赫兹,根据国家标准《中频用电工钢薄带》(YB/T2443-2014),厚度为0.10毫米(因日本企业将0.08毫米产品按0.10毫米交货,也包括0.08毫米规格,下同)、0.05毫米、0.03毫米,宽度为350毫米以下。

 

  国内目前没有标准的

  极薄取向硅钢生产线

  我国极薄取向硅钢的研发经历了一个较长的发展过程。

  1959年,钢铁研究总院首次研制出雷达脉冲变压器铁芯用极薄取向硅钢,厚度为0.08毫米、0.12毫米、0.15毫米。随后,大连钢厂、上海钢研所也相继开发试产极薄取向硅钢。

  上世纪80年代以来,钢铁研究总院在武钢购买取向电工钢成品(厚度为0.23毫米~0.35毫米),并以此作为原材料加工生产极薄取向硅钢,但由于环保等问题,于2006年停止相关产品的生产。

  1985年,武钢采用两次冷轧法(包括中间退火)开发岀牌号为D4、D5、D6的极薄取向硅钢(厚度为0.20毫米)。

  2008年以来,宝钢股份等企业先后在实验室试验或中试(产品正式投产前的试验)研发生产极薄取向硅钢。

  2015年以来,苏州巨磁功能材料有限公司、包头慧宇硅钢科技有限公司、包头威丰稀土电磁材料股份有限公司等企业开始研发或生产极薄取向硅钢,但由于受原料、技术、装备等因素制约,产品质量与国外相比还有一些差距,未实现稳定量产。目前,国内尚没有全流程或标准的极薄取向硅钢生产线。

 

  极薄取向硅钢制备技术取得进步

  2016年以前,极薄取向硅钢采用的生产工艺主要是以常规取向硅钢成品(0.23毫米~0.30毫米)作为生产原料。

  在生产过程中,第一步是将常规取向硅钢成品卷分剪成300毫米~350毫米宽的窄带。第二步是用工业盐酸去除表面涂层及其在高温退火中形成的硅酸镁玻璃底层,防止其中存在的有害物质(氢氟酸)对人体皮肤产生危害。工人在操作过程中必须携带防护用具。第三步是进行多道次的轧制,将钢带轧制至0.10毫米(0.08毫米)或0.05毫米、0.03毫米。第四步是进行表面清洗及连续退火。第五步是进行表面涂层及烘干处理。最后是检验、包装、入库。

  现在,极薄取向硅钢采用的生产工艺主要以无底层取向硅钢半成品作为原料。在生产过程中,第一步是对无底层取向硅钢进行分剪、弱酸清洗烘干。这里不形成硅酸铁玻璃底层,无需特别去除。第二步是对无底层取向硅钢进行轧制,轧制后厚度为0.10毫米(0.08毫米)或0.05毫米、0.03毫米。第三步是进行表面清洗、连续退火。第四步是进行表面涂层、烘干处理。最后,检验、包装、入库。

  这里需要说明的是,无底层取向硅钢主要是一种取向硅钢(HiB钢),经过一次轧制和连续脱碳退火渗氦后,将隔离剂(这里的隔离剂指在MgO中添加Al2O3)涂在钢带表面,通过高温退火处理而制成。

  高温退火的目的有3个。一是进行二次再结晶。在高温退火时,一次再结晶组织中的(110)[001]取向晶粒出现异常长大现象,使钢带成为具有单一取向的二次再结晶组织,并获得低铁损、高磁感的最终成品。二是净化钢质。钢中含有必要的硫化物、氮化物等夹杂物,但是这些夹杂物如果残留在硅钢成品中,会使晶格扭曲,并成为磁化过程的阻力。三是不形成玻璃质薄膜——硅酸镁底层。

  极薄取向硅钢制备技术的进步,解决了去除表面涂层及玻璃膜底层产生有害物质的“瓶颈”问题,减少了一道工序,为我国开发高质量极薄取向硅钢打通全工艺流程,为建立全流程极薄取向硅钢的生产线、实现环保及国产化目标奠定了坚实、可靠的基础。

 

  极薄取向硅钢未来需求

  会有较大幅度增长

  国内极薄取向硅钢的生产厂家极少,产品主要从国外进口。据了解,开户送体验金需求主要包括3个方面。

  一是国家电力需求。在特高压直流工程中所使用的阳极饱和电抗器,需要极薄取向硅钢(包括厚度0.08毫米等规格产品)。每台阳极饱和电抗器约消耗极薄取向硅钢100千克~120千克。另外,超高压直流输电工程也需要用到极薄取向硅钢。

  二是国防航空等需求。制造雷达所使用的高频大功率脉冲电源、雷达脉冲电源等产品,均需要使用极薄取向硅钢带(厚度为0.05毫米~0.08毫米)。

  三是医疗、机械、电子、交通、风电、仪表仪器等领域的需求。制造中高频电源变压器、互感器、CT(电子计算机断层扫描)仪器、环保高频高压除尘与水处理电源等产品均需要使用极薄取向硅钢(厚度为0.03毫米~0.08毫米)。

  此外,据业内专家介绍,极薄取向硅钢的开户送体验金需求主要分布在华东、华南、西南、华北等地区及国外开户送体验金,使用厂家较分散,用量较小。但随着现代化建设进程的加快,在未来,极薄取向硅钢的需求将有较大幅度的增长。

  不过,在现阶段,极薄取向硅钢由于产量小、精度高,不适合大批量生产,再加上开户送体验金需求量还不是太大,因此,极薄取向硅钢的开发和生产,目前较适合有技术条件的中小企业或科研机构。

  此外,极薄取向硅钢目前主要依靠进口,价格昂贵,加快国产极薄取向硅钢产业化十分重要。笔者认为,企业或技术单位抓紧研发、生产极薄取向硅钢完全符合国家产业政策要求;从极薄取向硅钢的使用范围看,都是非常重要的行业或领域,建议国家对开发或生产极薄取向硅钢的企业或科研机构给予一定的鼓励和扶持。

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