武钢电力工程用高端硅钢的生产研发及应用

1产品开发和市场开拓背景

 

大型发电机和大型变压器是大型电力工程项目的核心装备，直接影响到工程运行质量。用于制造大型发电机铁芯关键原材料的是高端无取向硅钢，制造大型变压器的是高端取向硅钢，而这些高端硅钢在2008年以前主要依赖进口。

 

大型电力工程项目使用国产硅钢片少，有国内技术及产品质量不足的原因，同时也有用钢行业对国内产品的认同、市场开拓等方面的问题。面对此局面，武钢于2008年成立了市场专项开拓组，由落户武钢的国家硅钢工程技术研究中心牵头，重点研究高端硅钢的质量提升和规模化生产。

 

2产品开发和关键技术

 

与常规产品相比，大型电力工程用高端硅钢要求磁性能更优，其中无取向硅钢主要要求低铁损和低的磁各向异性能；高端取向硅钢要求低铁损和高磁感应强度。表面和板形作为共性技术指标，要求涂层绝缘性更好、表面光滑、颜色均匀、底层附着性更好、厚度均匀性更好、板面更平直、边部毛刺更小。此外，大型发电机的高端无取向硅钢还要具备更高的机械强度。而且，对供货批次的质量稳定性、一致性也有更高要求。

 

武钢采用硅钢全流程一贯制管理制度，增设表面质量检测和激光刻痕等先进设备，保障了高端硅钢的快速成功开发。

 

高端无取向硅钢50W250产品主要攻克了磁性、机械性能、板形三大难点。开发了钢水高纯净度控制技术、微量元素精准控制技术、铸态组织控制技术、一次冷轧法及成套生产技术。为满足大型发电机机械强度的要求，对成分进行合理设计和晶粒度的精准控制，找到了热轧、冷轧、退火工艺对组织、织构和机械性能的影响规律。重点突破和发现了成分高纯净度和一次冷轧对减少磁各向异性的联合作用。开发的热轧板形平直度控制技术和冷轧厚度精度及板形控制技术，保障了大型电机对板形和厚度质量的需求。

 

高端取向硅钢27RK095/27RK090产品主要攻克了磁性、涂层、板形三大技术难点。为实现低铁损和高磁感，主要攻关了成分和工艺流程优化设计、关键元素的高精度控制、高斯织构和抑制剂组合控制、磁畴细化等关键技术难点。开发了新型绝缘涂层，使得层间电阻大幅提高、涂层光泽度和摩擦系数有效控制、附着性和外观质量一致性大幅改善。在提升板形质量方面，主要开发了热轧与冷轧板形平直度控制技术、常化温度与冷却均匀性控制技术、边部毛刺和宽度精度控制技术。

 

3产品实物质量与应用对比

 

经收集近3-5年质保书数据，与武钢产品进行对比，武钢高端无取向硅钢50W250，在磁感B5000、铁损P1.5/50以及磁各向异性等关键技术指标的综合性能与日本新日铁住金的50H250相当，优于JFE、蒂森克虏伯、安赛乐米塔尔等其他进口同类型产品，详见表1。

 

武钢高端取向硅钢27RK095，在磁感B800、铁损P17/50等关键技术指标与新日铁住金的27ZDKH95相当，优于浦项、JFE等其塔进口同类型产品，见表2。

 

武钢高端硅钢应用于三峡大型发电机和变压器后，又在溪洛渡、向家坝等项目上成功应用，高端无取向硅钢在损耗、铁芯最大温升、铁芯最大温差等核心指标上优于进口产品。高端取向硅钢，在空载铁损、空载电流以及过励磁下的相应的指标都优于进口产品，获得了国内高端用户的高度认可。

 

4产品市场开拓及效果

 

项目开发之初，在市场有需求但对国内产品还未认同的情况

 

下，武钢积极落实“以市场为导向、以满足用户需求为目标，为用户提供性价比高的产品，为用户铺就成功之路”的营销理念。抓住重装设备铁芯材料国产化契机，通过建立目标、制定方案、三方检测与技术评审、铁芯应用制造及最终评价改进，将大型电力装备用高端硅钢的市场成功打开。

 

具体的市场开拓组织方式有“三位一体”、“项目制”、“EVI”、“联合实验室”等，分别起到组织制度保证、产销研协同、员工激励、产业链协作等作用，满足市场的可持续发展。

 

在产品应用和市场开拓过程中，武钢牵头制定了《700MW级大型水轮发电机用钢无取向硅钢50W250、50W270技术规范》，《500KV及以上变压器用冷轧取向电工钢带》等多项行业规范和产品标准，并配合用户建立相应的企业采购标准。赢得了高端硅钢片制造和使用的技术话语权。近三年，武钢高端硅钢供应量保持20%以上增长率（图1），产销率100%。武钢高端硅钢产品实现了代替进口，为建设国家的电力能源行业经济安全运行、绿色运行提供了基础。

 

5存在问题及未来三年预测

 

存在的问题：高端硅钢较常规产品的制造成本偏高，还需进行持续的技术革新，带动行业内硅钢总体品质进一步提升，提高国产硅钢的国际竞争力。

 

前景预测：国内大型电力工程未来五年黄金发展期。特高压线路将投产多条交流和直流工程核准与建设，规模较去年大幅增长，未来仍将有约10条特高压线路得到核准。同时伴随“一带一路”建设的逐步推进，特高压工程将进一步走出国门。乌东德、白鹤滩等大型水电设备将相继建设，单机容量分别高达850MW、1000MW，对高端无取向硅钢有大量需求，配套的电站变压器亦需要高端取向硅钢。

 

经过技术再发展，高磁感取向硅钢将可直接用于中小型配电变压器，满足农网改造对节能变压器的需求。而电动汽车、高效电机对高端无取向硅钢的需求量越来越大。（该产品获得2016年度中国钢铁工业产品开发市场开拓奖）