一、冷轧取向硅钢片
冷轧取向硅钢片主要用做各种变压器的铁芯,目前,世界约有16个企业生产取向硅钢片,产量在145万t左右。武钢是中国唯一一家能够生产冷轧取向钢片的企业。生产设备和技术1974年由新日铁引进,设计产量2.8万t,其中一般取向硅钢有0.35mm、0.30mm、0.28mm三个规格8个牌号;高磁感取向硅钢(Hi至B钢有0.35mm、0.30mm两个规格2个牌号。经过20多年的发展和90年代的改扩建,06年第二硅钢厂的建成,已经具备了28万t/a的生产能力。武钢一直瞄准和赶超当今冷轧硅钢世界顶级水平的日本新日铁广制铁所,特别90年代以来,为了顺应市场变化,更是加大了新品开发和技术进步投入的力度(引进了高温轧制技术、含Cu取向钢、新成分Hi至B钢,开发出具有武钢产权的低温取向硅钢板),在产量、品种、质量等方面都取得了长足的进步。然而,同市场需求与国外先进水平相比,武钢冷轧取向钢片还有较大差距。
在数量方面,中国冷轧取向钢片2005年表观消费量约38.912万t,而武钢只供给13.21万t/a,自给率33.95%左右,主要依靠国外进口。由于冷轧取向钢片属于高投入、高技术产品,其生产难度非常大,因而可能在今后相当长的时期内仍将供不应求。
在品种方面,比日本要低6个牌号,某些日本已开发的品种中国至今还不能生产,如ZDKH、ZDMH、27ZH、23ZH、23RGH、20RGH、RGHPD、RDHPJ、RGH至HPDR等。以广制铁所为例,其年产硅钢能力37.2万t,其中取向钢片8.4万t,占23%;取向钢片中60%是Hi至B钢产品,一般取向钢片只占40%。武钢在2002年生产12.89万t取向钢片中,Hi至B钢仅0.5104万t,占4.0%,近96%都是一般取向钢片产品,可见差距之大,至少有15至20年的差距,如果发展不顺利,其差距还会更大。
在规格方面,由于减薄取向钢片的厚度可以有效地降低涡流损耗,因此,生产取向钢片的厂家都在开发薄规格的取向钢,仍以广制铁所为例,其Hi至B钢0.23mm厚度产品占50%以上,0.27mm占30%,0.30mm占20%。武钢目前取向硅钢片生产中,只能少量生产0.27mm厚度规格,0.23mm规格还在试验中,大量生产0.30mm规格产品,这是与日本最大差距所在。
在质量方面,武钢Hi至B钢磁感水平基本相当,但铁损值还有差距,同规格差距P1.7/50高0.20w/kg,此外在板形,表面质量,厚度精度等也有相当大的差距。
二、冷轧无取向硅钢片
中国冷轧无取向硅钢片在“十五”期间共生产549.25万t,年平均增长率为20.36%。
(1)武钢在1978年11月开始生产冷轧无取向硅钢片,生产设备和生产工艺由新日铁引进,当时引进0.35mm和0.50mm两个厚度规格,12个牌号。
武钢对引进技术进行消化、吸收、创新,取得了显著成效,例如,降低板坯碳含量,由原来的80ppm降到目前的30ppm以下,使脱碳退火速度由50m/min提高到120m/min;降低板坯加热,提高磁性;热轧卷进行常化处理,不但能提高磁性,还是消除表面瓦棱状缺陷的主要措施之一。同时开发了市场急需多种新产品,近几年新产品量占无取向硅钢总量的30%以上。在1998年7月建成由国内设计的第一条生产无取向硅钢片退火CA5线,最大退火速度150m/min,年产量22万t/a,主要生产中低牌号冷轧无取向硅钢,目前运转良好。目前CA5为蓝本在全国已经建成9条连续脱碳退火线,从此结束了中国不能设计硅钢退火线的历史。
(2)宝钢目前主要生产中低牌号无取向电工钢,于2000年5月投产,生产技术和设备由日本引进,采用1550冷轧机,2005年又增建了3号连续退火线(生产能力为23.9万t/a。目前能生产14个种类的无取向硅钢品种,设计厚度为0.35mm、1.50mm、0.65mm三种规格,宽度为800至1300mm。宝钢冷轧无取向硅钢目前采用两类3个品种的涂层:无机类涂层(D类)、半有机薄涂层(A1L)、半有机厚涂层(A1H)。D类涂层的耐热性、焊接性、附着性都比较好,但相对A1L、A1H涂层来说,冲片性较差,可以满足用户冲片后进行消除应力退火的条件;A1L、A1H涂层在保证了较好的耐热性的基础上,还具有良好的冲片性,可满足不同用户的要求,但对此类涂层,用户若要冲片后退火,则需在N2气氛保护下进行。
宝钢充分发挥1550轧机的优势,2004年产量超设计能力52.86%,产品已走向世界。为了开拓市场,近几年开发出铁损低、磁感高的多种新产品,深受用户欢迎。
(3)太钢冷轧无取向硅钢片生产线于1997年底投产,设备由法国引进,生产工艺自己独立开发,至今已经能够生产符合标准GB/T2521 1996要求的50W470以下各牌号的冷轧无取向硅钢,其中以50W470、50W540、50W600为主要生产牌号。也开发出高磁感、低铁损的家电用钢,2005年又开发出50W350、50W400等高牌号产品。太钢产品的主要规格为0.50mm×1000至1200mm,可以成卷或单片交货。太钢冷轧无取向硅钢板采用G1、G2两种涂层,G1涂层(EB5300)是国外尤其是欧洲广泛使用的环保型涂层,符合国际使用要求。
(4)鞍钢冷轧电工钢是鞍钢“十五”重点技改项目,建了4条连续退火线,年生产80万t/a中低牌号冷轧无取向电工钢,2005年4条退火线全面投产,生产出45.42万t,磁性和厚度精度均优良。2006年计划生产68万t。
三、冷轧硅钢片的发展趋势
各国都把提高电工钢磁性与地球保护联系在一起,如日本为了实现京都环保协议,对取向硅钢片提出了更高要求,生产0.15mm厚的取向硅钢片,将铁损由目前的P17/500.77w/kg降到0.354w/kg;要求无取向电工钢实现高效节能化。中国政府也制定了高效节能等有关法规。就目前世界情况叙述如下:
在工艺技术方面,普通取向硅钢通过提高二次再结晶能力,使产品的P1.7/50已经降到1.10w/kg以下;Hi至B钢产品通过减薄厚度、细化磁畴、快速加热、表面镜面化等技术进步,使0.23mmHi至B钢P1.7/50已接近0.35w/kg;在Hi至B钢的成分中,通过添加铋(Bi),使B800由1.93T提高到1.98T以上,有的试验样品已达到2.0T,因此Hi至B产品的B800达到2.0T为期不远。为了克服取向硅钢板坯高温加热的弊端,新日铁八幡1997年全面实现低温加热工艺。无取向电工钢通过调整化学成分,钢质高纯净化,控制轧制提高面织构成分等措施的广泛使用,新日铁和JFE都生产出0.50mm、P1.5/50小于等于2.3w/kg,0.35mm、P1.5/50小于等于2.1w/kg产品,有的达到1.98w/kg;在无取向低牌号方面,又开发出高磁感、低铁损的高效电机用钢和消除应力退火后低铁损高效节能无取向电工钢。中国不论取向还是无取向,与日本比较,估计有15至20年差距,今后的发展潜力很大。目前利用薄板坯连铸连轧(CSP)技术生产无取向电工钢板也普遍采用,取向硅钢也在试验中。
在规格方面,厚度逐渐减薄。取向硅钢的历史发展是:由0.35mm至0.30mm至0.27mm至0.23mm至0.20mm至0.15mm发展。由于厚度减薄,生产难度加大,如0.30mm的难度是0.35mm的2倍。减薄的目的主要降低涡流损失。最近为了适用高速(高频)电机的需要,也开发出0.20mm、0.15mm厚的低硅无取向电工钢。
四、中国冷轧电工钢板发展的几个方向
(1)优先发展冷轧电工钢板,满足国内需求。在增加无取向硅钢板产量的同时,应考虑取向钢产量占总电工钢量的20%左右,其中Hi至B钢产量要占取向钢的60%以上;无取向硅钢高牌号50W250、35W230以上牌号产量达到15万t/a以上。
(2)为减轻劳动强度、保护环境、提高电器质量、减少电能消耗,尽早淘汰热轧电工钢板生产。
(3)要缩短与国外差距,首先研发以下钢种牌号:开发0.23mm以下厚度的高磁感取向硅钢,P17/50小于等于0.9w/kg; 开发50W230、35W210无取向高牌号硅钢; 开发高效节能电机用钢及电动汽车马达用钢。
(4)开发特殊用途电工钢板,如0.1mm以下的三次再结晶取向硅钢薄带,具有高饱和磁感的取向纯铁板,高速马达用高强度无取向硅钢板等。
(5)开发高绝缘性能无公害绝缘涂层及粘结型涂层。