需求前景看好,主要依賴進口,這種鋼材國產化須提速
極薄取向硅鋼是電力工業、電子工業和軍工等領域重要的軟磁材料,廣泛應用于航空航天、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、醫療器械等產品的制造。
極薄取向硅鋼具有“四高三小”的特點,“四高”指技術門檻高、含金量高、質量精度高、附加值高,“三小”指產量小、市場小、用量小;工作頻率為400赫茲~3000赫茲,根據國家標準《中頻用電工鋼薄帶》(YB/T2443-2014),厚度為0.10毫米(因日本企業將0.08毫米產品按0.10毫米交貨,也包括0.08毫米規格,下同)、0.05毫米、0.03毫米,寬度為350毫米以下。
極薄取向硅鋼目前主要依靠進口,價格昂貴,加快國產極薄取向硅鋼產業化十分重要。
國內目前沒有標準的極薄取向硅鋼生產線
我國極薄取向硅鋼的研發經歷了一個較長的發展過程。
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試產極薄取向硅鋼。
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極薄取向硅鋼,但由于環保等問題,于2006年停止相關產品的生產。
1985年,武鋼采用兩次冷軋法(包括中間退火)開發岀牌號為D4、D5、D6的極薄取向硅鋼(厚度為0.20毫米)。
2008年以來,寶鋼股份等企業先后在實驗室試驗或中試(產品正式投產前的試驗)研發生產極薄取向硅鋼。
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開始研發或生產極薄取向硅鋼,但由于受原料、技術、裝備等因素制約,產品質量與國外相比還有一些差距,未實現穩定量產。目前,國內尚沒有全流程或標準的極薄取向硅鋼生產線。
極薄取向硅鋼制備技術取得進步
2016年以前,極薄取向硅鋼采用的生產工藝主要是以常規取向硅鋼成品(0.23毫米~0.30毫米)作為生產原料。
在生產過程中,第一步是將常規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(氫氟酸)對人體皮膚產生危害。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。
現在,極薄取向硅鋼采用的生產工藝主要以無底層取向硅鋼半成品作為原料。在生產過程中,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),經過一次軋制和連續脫碳退火滲氦后,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。一是進行二次再結晶。在高溫退火時,一次再結晶組織中的(110)[001]取向晶粒出現異常長大現象,使鋼帶成為具有單一取向的二次再結晶組織,并獲得低鐵損、高磁感的最終成品。二是凈化鋼質。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。三是不形成玻璃質薄膜——硅酸鎂底層。
極薄取向硅鋼制備技術的進步,解決了去除表面涂層及玻璃膜底層產生有害物質的“瓶頸”問題,減少了一道工序,為我國開發高質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線、實現環保及國產化目標奠定了堅實、可靠的基礎。
極薄取向硅鋼未來需求會有較大幅度增長
國內極薄取向硅鋼的生產廠家極少,產品主要從國外進口。據了解,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毫米等規格產品)。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)。
三是醫療、機械、電子、交通、風電、儀表儀器等領域的需求。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、環保高頻高壓除塵與水處理電源等產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,據業內專家介紹,極薄取向硅鋼的市場需求主要分布在華東、華南、西南、華北等地區及國外市場,使用廠家較分散,用量較小。但隨著現代化建設進程的加快,在未來,極薄取向硅鋼的需求將有較大幅度的增長。
不過,在現階段,極薄取向硅鋼由于產量小、精度高,不適合大批量生產,再加上市場需求量還不是太大,因此,極薄取向硅鋼的開發和生產,目前較適合有技術條件的中小企業或科研機構。
此外,極薄取向硅鋼目前主要依靠進口,價格昂貴,加快國產極薄取向硅鋼產業化十分重要。筆者認為,企業或技術單位抓緊研發、生產極薄取向硅鋼完全符合國家產業政策要求;從極薄取向硅鋼的使用范圍看,都是非常重要的行業或領域,建議國家對開發或生產極薄取向硅鋼的企業或科研機構給予一定的鼓勵和扶持。
技術介紹
取向硅鋼是一種重要的軟磁材料,沿軋向磁化時具有磁感高、鐵損低的特點,主要用于生產變壓器鐵芯。
隨著電子工業的發展,人們對取向硅鋼的性能要求越來越高,希望其磁感更高、鐵損更低。降低鐵損,不僅可以節省大量電能,還可以延長變壓器的運轉時間,簡化變壓器的冷卻裝置。
當前,降低成品厚度成為實現取向硅鋼低鐵損化的主要方法之一。但是,采用原有的二次再結晶方法生產取向硅鋼的成品厚度有一個極限,一般約為0.15mm左右,當低于此厚度時,成品的二次再結晶不完善,或者無法發生二次再結晶,導致磁性能很差,無法達到所需的服役性能。
為了獲得厚度≤0.15mm的取向硅鋼薄帶,人們開發了三次再結晶的生產工藝,其具體工藝為:利用取向硅鋼傳統生產工藝獲得0.20~0.35mm厚的二次再結晶取向硅鋼,對成品板進行酸洗,去除表面的玻璃膜和絕緣膜后冷軋至0.15mm及以下,壓下率控制在60~80%,隨后經750~1000℃退火利用三次再結晶得到取向硅鋼極薄帶。
上述生產工藝存在的缺陷為:冷軋時薄帶容易裂邊、斷帶,冷軋效率低。針對上述生產工藝的不足,專利CN1562511A公開了一種新的取向硅鋼薄帶的制造方法,其具體方法為:以二次再結晶后的成品取向硅鋼板為原料,采用異步軋制的方法冷軋成0.06~0.1mm的極薄帶,在700~980℃范圍內退火,得到取向硅鋼薄帶。
雖然專利CN1562511A公開的方法可改善板形,提高了冷軋效率。但是,該專利和現行的工藝均需要利用取向硅鋼的成品板作為原料,而取向硅...
【技術保護點】
一種極薄取向硅鋼板,其特征在于成分按質量百分比為C 0.002~0.08%,Si 2.8~3.4%,Mn 0.05~0.30%,S 0.015~0.04%,Als 0.005~0.05%,N 0.003~0.010%,Ti 0.01~0.5%,Cu 0~0.6%,Sn 0~0.2%,O<0.004%,P<0.01%,余量為Fe。
【技術特征摘要】
1. 一種極薄取向硅鋼板,其特征在于成分按質量百分比為C0.002~0.08%,Si2.8~3.4%,Mn0.05~0.30%,S0.015~0.04%,Als0.005~0.05%,N0.003~0.010%,Ti0.01~0.5%,Cu0~0.6%,Sn0~0.2%,O<0.004%,P<0.01%,余量為Fe;該鋼板的磁感B8為1.75~1.86T,鐵損P10/400為6.1~7.8W/kg,鐵損P10/1000為18.3~26.7W/kg,厚度在0.05~0.15mm。
2. 一種權利要求1所述的極薄取向硅鋼板的制造方法,其特征在于按以下步驟進行:
(1)按設定成分冶煉鋼水,成分按質量百分比為C0.002~0.08%,Si2.8~3.4%,Mn0.05~0.30%,S0.015~0.04%,Als0.005~0.05%,N0.003~0.010%,Ti0.01~0.5%,Cu0~0.6%,Sn0~0.2%,O<0.004%,P<0.01%,余量為Fe;
(2)采用雙輥薄帶連鑄裝置,將鋼水經中間包澆入由兩個結晶輥和兩塊側封板組成的空腔內形成熔池,控制熔池上表面過熱度為10~70℃,熔池內的鋼水隨著結晶輥的轉動凝固并以20~60m/min的速度導出,獲得鑄帶;其中鋼水與結晶輥輥面的接觸弧長度為100~250mm,熔池的高度為80~220mm;
(3)鑄帶經冷卻機組以20~100℃/s的速度冷卻后進行熱軋,開軋溫度為900~1150℃,熱軋壓下率為15~50%,終軋溫度在850℃以上,熱軋后以20~100℃/s的速度冷卻至650℃以下并卷取,獲得熱軋卷...
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