中国冷轧电工钢引进生产技术回顾及思考

1. 电工钢在国民经济建设中的重要性

 

电工钢亦称硅钢片，主要制作各种电机、发电机和变压器的铁芯。其生产工艺复杂，制造技术严格，国外的生产技术都以专利形式加以保护，视为企业的生命。它的制造技术和产品质量也是衡量一个国家特殊钢生产和科技发展水平的重要标志之一。在国民经济建设中有着十分重要的地位，电力、机械、铁路、冶金、化工、航空等工业生产运行的变压器、电机都离不开电工钢，特别是在人民的日常生活中，使用的各种电器产品都需要电工钢。它也是国民经济建设中，产量最大的重要软磁合金及金属功能材料。

 

目前我国电工钢数量、质量、规格牌号，完全能满足国民经济建设的需求，其产品的综合技术水平已接近或达到世界同行先进水平，产品质量完全可与国外同类产品媲美，已具备为国家现代化建设服务的能力。

 

2. 引进生产技术的回顾

 

2.1引进国外先进的生产技术及装备

 

从热轧硅钢开发，走向冷轧冷轧电工钢技术引进。新中国成立不久，在苏联卡洛布专家指导下，1953年太钢首先试制成功硅含量为1~2%的热轧硅钢板，1954年正式生产，同时又试制成功硅含量为3~4%用于变压器铁芯的高硅钢板。随后在鞍钢利用苏联援助建设的第二薄板厂生产用于电机、变压器铁芯的热轧硅钢片。1958年上海矽钢片厂建成投产。经过5年的努力，上海矽钢片厂独创了不掀折迭一火轧成的新工艺、并采用通H2退火，使热轧硅钢片生产的劳动强度、能耗大幅降低，成材率提高，磁性进一步改善（P15/50 4.0~5.5W W/kg产品），产品厚度可达0.20~0.50mm。由于热轧硅钢片工艺设备简单、投入少、产能迅速扩大。当时生产高矽的热轧硅钢厂还采用酸－碱洗技术，处理退火后表面产生的氧化铁与白膜。1963年冶金部钢铁司主持召开三项新技术推广会议。随后上矽厂与北京钢铁研究院共同研发了热轧后快速冷却，使碳弥散分布，从而提高罩式退火过程的脱碳效率。

 

1974年经国家批准，武钢(武钢有限)第一次从日本新日铁引进了当时世界较先进的–冷轧电工钢生产专利技术及全套工艺设备，该项目年生产设计能力7万吨，其中无取向钢4.2万吨，取向钢（含HIB钢）2.8万吨。项目从1974年9月5日开始建设，1978年下半年正式投产；在消化引进技术的基础上，1996年武钢(武钢有限)第二次引进技术，其主要引进了以Z8为代表一般取向电工钢、Z6H为代表的HIB钢。

 

2.2消化、掌握引进专利技术

 

以武钢(武钢有限)为主线，认真学习国外先进专利技术、消化、掌握国外先进专利技术，从无到有、从小到大、从弱到强，不断壮大了我国电工钢科技队伍。大致分为：

 

①研究试制开发期。1957年钢铁研究总院科研人员着手研究和试制含硅3%的冷轧电工钢，摸索了一般取向电工钢生产工艺路线，并制成了具有（110）［001］高斯织构的取向电工钢；1959年太钢、鞍钢分别通过小生产试生产取向电工钢。由于对前工序及脱碳退火等工艺技术掌握不足，而暂停研究或生产；1964年以钢铁研究总院为代表的一批研究人员，着手研究以MnS作为抑制剂的一般取向电工钢，并对连续退火、MgO隔离剂、罩式高温退火、绝缘涂层配方等工艺开展深入研究，试制出的电工钢磁性有了一些突破；1973年钢铁研究总院开始对钢中Mn、S、C合适含量和残余Al量的有利作用，特别是对板坯加热温度和热轧工艺制度进行了深入研究；1973~1975年太钢利用钢铁研究总院成果在50吨氧气转炉上尝试了冶炼取向电工钢原料；在我国引进新日铁冷轧电工钢生产技术时，原武钢钢铁研究所与钢铁研究总院等针对矿石含Cu的特点，开展了Cu对冷轧电工钢磁性的研究；②消化引进，进入大生产期。1974年周恩来总理亲自批准，武钢(武钢有限)第一次引进了日本硅钢专利生产技术及工艺设备；在消化引进技术的基础上，为满足国家对高磁感取向电工钢的需要，1996年武钢(武钢有限)进行了第二次引进。多年来，通过不断的管理创新和质量持续改进攻关，使电工钢各项经济技术指标和产品实物质量全面达到新日铁同期水平。完成取向电工钢全面高磁感低铁损产品化技术改造，低温高磁感取向电工钢（HIB钢）、CSP工艺高磁感取向电工钢实现大规模化稳定生产，努力实现电工钢产能总量达到200万吨/年；③快速发展期。九十年代末以来，国内以太钢、宝钢、鞍钢、马钢等企业的电工钢项目相继投产，加快了我国电工钢生产技术的发展，我国前期主要以生产一般取向电工钢，高磁感取向电工钢（HIB钢）主要依靠进口，经过自主创新，2005年开始武钢(武钢有限)、宝钢、首钢分别批量生产高磁感取向电工钢（HIB钢），在生产工艺上有了重大的突破，特别是高温和低温（HIB钢）工艺技术以及太钢、宝钢、武钢(武钢有限)等高牌号无取向电工钢、高效电工钢的生产技术都取得了巨大的成果。目前国外能够生产厚度规格在国内均能生产,且高端取向和无取向电工钢产品牌号已与世界一流水平看齐，部分顶级牌号也具备试生产能力。如宝钢的1550酸轧机组，2000年5月开始生产，共引进6个炼钢成分和14个品种，产品厚度为0.35mm、0.50mm、0.65mm，宽度为800—1300mm，具体牌号为50W470、50W540~50W600、50W800~50W1300，其工艺技术与工艺设备特点：在炼钢系统采用铁水脱S，炼钢顶底复合吹炼、合金微调以及真空精炼等，使钢质纯净的高品质无取向电工钢的能力大大提高。同时，实现了热送、热装和直接轧制连续过程并采用板坯大侧压技术和P/C轧制技术及带坯边部感应加热技术，起到了改善带材轧制精度、控制良好板形、防止或减少边裂等缺陷以及国内主流企业的低温板坯加热生产高磁感取向电工钢技术等一系列自主创新技术进步。又如太钢从德国引进的氧气顶吹转炉、连铸机、20辊冷轧机，与当时国产热连轧机（后经改造）为冷轧电工钢生产创造了条件，新建了一条国产化的推拉式酸洗机组和引进一台ZR22B52轧机，作为电工钢的成品退火涂层、中间退火以及采用奥地利生产的涂料和自主开发的环保涂料，绝缘性、冲片性、耐热性良好。

 

厚度规格	<st1:chmetcnv unitname=\"mm\" sourcevalue=\”.18\” hasspace=\”False\” negative=\”False\” numbertype=\”1\” tcsc=\”0\” w:st=\”on\”>0.18mm		<st1:chmetcnv unitname=\"mm\" sourcevalue=\”.2\” hasspace=\”False\” negative=\”False\” numbertype=\”1\” tcsc=\”0\” w:st=\”on\”>0.20mm		<st1:chmetcnv unitname=\"mm\" sourcevalue=\”.23\” hasspace=\”False\” negative=\”False\” numbertype=\”1\” tcsc=\”0\” w:st=\”on\”>0.23mm	<st1:chmetcnv unitname=\"mm\" sourcevalue=\”.27\” hasspace=\”False\” negative=\”False\” numbertype=\”1\” tcsc=\”0\” w:st=\”on\”>0.27mm
国外企业	18ZDKH070 18ZH080		20ZDKH075 20ZH085		23ZDKH080 23ZH090	27ZH095 27ZDKH085
宝武	用户试用	18RK070 18QG085	批量生产	B20R075 B20P085	23RK080 23RK085	23RK085 27QG090
		B18R070 B18P085		B20R075 B20P085	23RK080 23RK085	23RK085 27QG090
首钢	开发中		批量生产		23SQGD080 23SQG085	27SQGD090 27SQG095

 

数据来源:中国金属学会电工钢分会  

 

2.3中国电工钢发展的缩影

 

39年来，武钢(武钢有限)可说是中国电工钢发展的缩影，为了中国冷轧电工钢的快速发展，早日摆脱外国对中国电工钢的垄断，武钢(武钢有限)经历了消化吸收再创新、原始创新及成套技术集成创新的历程，自主开发了一系列具有自主知识产权的产品和工艺技术，对生产工艺、设备及产品品种进行了不断的改进和创新，经历了“八五”、“九五”、“十五”、“十一五”、“十二五”的不断努力及奋斗，使中国电工钢生产技术得到了快速的发展及传承。具体表现：①截至到2016年武钢(武钢有限)电工钢产能已达到200万吨，成为了全球最大的电工钢生产的单体产线；②武钢(武钢有限)在新一代取向电工钢、高效电机硅钢的研制开发及装备集成创新上均取得了重大突破，取得80项国家专利，其中31项发明专利，拥有700余个具有自主知识产权的硅钢生产技术决窍、相关配套技术和科技成果；③武钢(武钢有限)二硅钢生产装备，可说是自主集成创新的典范，该集成包括世界上第一座用于取向电工钢中间完全脱碳退火目的的双层钢带连续退火炉及其相关工艺、两座高温环形退火炉等共计23条硅钢生产生产线等；④武钢(武钢有限)也多次获国家金、银质奖和部、省、市优质产品，1990年获冶金部“实物质量达国际先进水平”6个金杯奖、2006年又荣获“中国名牌产品”等称号；⑤武钢(武钢有限)电工钢产品大量应用在大型变压器、大型发电机、电动机和家用电器等领域，如小浪底工程、三峡工程、青藏铁路工程、北京正负电子对撞机工程、神六、神七载人飞船工程等国家重点项目及工程；⑥武钢(武钢有限)硅钢工艺技术及装备的集成创新，对提升我国钢铁工业及设备制造业的全面进步，起到了重大的推动作用，特别是洁净钢冶炼、RH真空精炼、连铸及电磁搅拌、热送热装、控轧控冷、连续退火技术及自动化技术等方面，在我国钢铁制造业中得到了广泛推广应用。

 

3. 电工钢产业取得的成就

 

截至2016年，我国电工钢生产能力已达到约1131万吨，其中无取向电工钢1002万吨、取向电工钢129万吨，与2015年相比减少了99万吨，降幅达8.05%。不完全统计，目前电工钢生产企业约30家，累计生产电工钢约7438.12万吨，其中取向电工钢894.66万吨、无取向电工钢6543.46万吨，国内95%以上的各种变压器、电机、家用电器等电子产品的定、转子铁芯全部使用了国产电工钢，为我国节约能源和实现四个现代化作出了巨大的贡献。突出表现在：①中国电工钢从无到有，填补国家一大空白。1978年以前中国的冷轧电工钢生产一片空白，工业技术相对落后，全靠引进。我国只具备生产热轧矽钢片的能力，电器产品完全满足不了国民经济建设和人民生活的必需品，1974年我国政府决定从日本新日铁引进冷轧电工钢生产技术及成套装备，1975年在武钢(武钢有限)的“一米七工程”正式开工建设，经过近4年的项目建设，中国第一家冷轧电工钢生产企业在武钢(武钢有限)诞生了，1978年11月第一卷冷轧电工钢正式下线，从此我们有了中国自产的冷轧电工钢，填补了国家一大空白，也标志着中国的冷轧电工钢从无到有的突破；②中国电工钢从小到大，大步实现国产化目标。我国电工钢在消化引进技术的基础上，开发和自主创新，从生产出几吨、十几吨、几千吨、几万吨到几百万吨的生产规模。截至到2016年我国电工钢国产化率已达95%。(1978-1987年我国电工钢产量推移图)，这十年间我国电工钢产量逐年上升的发展趋势，1978年投产，当年取向电工钢只生产出3吨、无取向电工钢991吨，1987年取向电工钢产量达到3.04万吨、无取向电工钢产量达到5.95万吨；(1988-1997年我国电工钢产量推移图)，这十年间我国电工钢产量从几万吨上升到二十多万吨，1988年取向电工钢只生产2.78万吨、无取向电工钢5.80万吨，到了1997年取向电工钢产量达到5.6万吨、无取向电工钢产量达到18.1万吨；(1998-2007年我国电工钢产量推移图)，这十年间我国电工钢产量快速上升达到了几百万吨，1998年取向电工钢生产6.96万吨、无取向电工钢19.8万吨，到了2007年取向电工钢产量已达到27万吨、无取向电工钢产量已达到327.7万吨；(2008-2016年我国电工钢产量推移图)，这十年间是我国电工钢产业高速发展期，2008年取向电工钢生产33.96万吨、无取向电工钢349.6万吨，到2016年取向电工钢产量已达到112.41万吨、无取向电工钢产量已达到752.39万吨；③从净进口逐年减少到成为出口国。1993年我国无取向电工钢开始出口，当年出口了2.3万吨，使中国从净进口国转为出口国，从此打破了新中国成立长达44年依赖进口的格局，特别是2001年我国取向电工钢开始出口，使中国钢铁界自豪和高兴；④中国电工钢从弱到强的跨越。我国高端电工钢从弱到强，过去我国的大型变压器、大型发电机组用高端电工钢完全依靠进口，现在我们已具备生产高端电工钢的能力，产品牌号全復盖。2005年以前，我国只能生产CGO钢(一般取向电工钢)，HIB钢(高磁感取向电工钢)产量每年不足1000吨，2005年以后，在国家国产化政策的大力支持下，在武钢(武钢有限)、宝钢、首钢的先后研发努力下，我国HIB钢(高磁感取向电工钢)产量快速增长，到2016年HIB钢(高磁感取向电工钢)产量已达到77.45万吨，与2010年同比增长了27.11%；十二五期间我国高牌号(高磁感、高效)无取向电工钢得到了快速发展，特别是大型发电机用高牌号无取向电工钢、高效电机与国际接轨，在加快淘汰热轧矽钢片方面发挥了重大作用；⑤电工钢产业在中国壮大发展。中国电工钢产业的高速发展，离不开国家产业政策，也离不开武钢(武钢有限)的贡献。2007年以来，国内多家企业或民企进入电工钢生产，与武钢(武钢有限)技术输出是分不开的。截至2016年我国电工钢表观需求量约860万吨，市场经济和国内需求带动了电工钢产业的发展，从先进技术的引进、消化、掌握到自主开发创新，科学技术进步发挥了重大作用。我国已掌握了高温高磁感取向电工钢的生产技术、低温一般取向电工钢，特别是自主集成的低温高磁感取向电工钢技术，还开发了CSP生产中低牌号无取电工钢技术、低温高磁感取向电工钢、取向电工钢激光刻痕等技术以及具备环保型绝缘涂层的制备技术。(2004-2016年我国电工钢进口推移图)，2016年电工钢进口量与2004年同比下降72.54%，其中无取向电工钢同比下降69.85%、取向电工钢同比下降85.16%。(2004-2016年我国电工钢出口推移图)，2016年电工钢出口量与2004年同比增长391.78%，其中无取向电工钢同比增长190.93%、取向电工钢增长幅度更大，同比增长19730%、年均增长率为112.91%。

 

我国电工钢产业通过引进、消化、改造、扩建、新建、自主创新、攻关革新，技术进步，特别是宝钢、首钢等企业的快速进步和技术工艺的突破，其产品的综合技术水平已达到世界同行先进水平，产品质量完全可与国外产品媲美，已具备为国家现代化建设服务的能力。   

 

4. 生产技术不足及思考

 

4.1生产技术不足

 

①结构性产能暂时过剩。从现有的产能和产量看，我国电工钢表观消费量和实际消耗量相比，主要是结构性过剩，中低牌号无取向电工钢过剩20%~30%，一般取向电工钢(CGO)过剩20%以及防止高牌号、高效无取向电工钢等产能出现新的过剩；②顶级高端产品数量少，质量稳定性不够。一是从2016年我国高端电工钢产量看，顶级高端产品比例不高，用户订货数量还不能完全满足；二是生产控制水平需提高，要提高原牌号合格率，减少不合格品或有缺陷的产品数量，提高管理水平和产品综合质量；三是要开发极薄电工钢，包括0.03mm、0.05mm、0.08mm、0.10mm取向电工钢和0.1mm、0.15mm、0.2mm高频、高强度无取向电工钢，满足国防、军工、新能源汽车、机器人、无人机或飞行器、电子产品的需求；③执行产品国家标准意识不强，需改进。2017年5月1日国家将正式实施新国家标准(GB/T2521.1-2016)全工艺冷轧电工钢第1部分：晶粒无取向钢带(片)和(GB/T2521.2-2016)全工艺冷轧电工钢第2部分：晶粒取向钢带(片)。新国家标准的实施：一是淘汰了原标准中的落后产品牌号和提高了磁性能水平及指标的技术门槛；二是标准与国际标准接轨并具有中国特色，形成了2个单独的产品标准；三是标准的修订和实施，将进一步规范企业标准行为，实现国家标准与企业标准的有机结合及应用，通过贯标和执行标准，来改善市场竞争及供货环境。我们要借实施电工钢新国家标准的东风，大力宣传新国家标准，让用户更好地理解和认识新国家标准的重要性，在满足新国家标准的前提条件下，与用户签订超越标准的技术协议，以最终满足用户的需要，通过标准的实施，促进电工钢产业和下游行业的健康发展，并呼吁强化国家标准的权威性及市场执行力，实现市场平台的统一性和竞争方式的公平性。

 

4.2几点思考

 

武钢(武钢有限)引进的第一套冷轧电工钢专利技术是成功的，也完全符合我国电工钢产业走消化引进、掌握技术、自主研发、创新的可持续发展道路，今后从国外引进先进技术的可能性不大，技术发展只能依靠自已开发创新。

 

在十三五期间，要根据国家“一带一路”政策和电网升级改造及中西部开发等总体规划，按照相关行业节能减排的总体要求以及市场对更高端产品的持续升温、可持续发展的机遇和动力，做好以下几方面工作：

 

①围绕降低电工钢制备成本，集中多方力量，深度开展CSP工艺生产取向电工钢技术、薄带铸轧生产电工钢技术的研究，节约能耗，降低生产成本，提高成材率，实现电工钢短流程工艺技术的产业化和具有中国知识产权的新工艺；②围绕国家节能降耗要求，一是重点开发超低铁损取向电工钢制备技术、超高磁感取向电工钢制备技术，满足国家电网发展需求；二是重点开发薄规格无取向电工钢制备技术、高端高效电机用电工钢制备技术、中频高效电机用电工钢制备技术、高强度电工钢的制备技术，满足100万千瓦以上、超超临界电机用钢、抽水蓄能发电用钢、高效节能电机用钢、交通驱动电机如城市有轨交通，支线铁路、高铁、地铁、新能源汽车电机、无人机和高端家电等用钢的需求；③围绕电工钢产业可持续发展要求，强化国家标准执行力，提高电工钢国家标准门槛，取消不适应市场需求的低端产品牌号，淘汰电工钢生产企业的落后产能。同时推进及开展全生命周期无公害电工钢制备技术、全生命周期低能耗电工钢制备技术、低噪音电工钢制备技术，真正满足我国国民经济飞速发展的要求。

 

中国的新时代，电工钢产业要面向世界、面向未来，全面实现在中国生产、自主创新、技术转让，以达到服务全球的目标，将来在生产能力、数量、品质上，实现世界第一；在生产技术、产品研发、技术储备上达到世界领先；在知识产权、专利技术、发明专利数量上超过发达国家，通过共同努力，早日实现中国电工钢强国梦。

来源：《第十四届中国电工钢学术年会论文集》