2、硅钢技术进步历程
2.1 引进硅钢专利生产设备及试生产
1974年,武钢与日本新日铁株式会社正式签约,引进全套设备和专利技术,设计年生产能力为冷轧硅钢片7万t,其中取向硅钢(变压器硅钢片)2.8万t,无取向硅钢(电机硅钢片)4.2万t,共计8个品种,32个规格。
1978年11月开始,中日双方共同对硅钢设备机组进行功能考核。到1982年,完成全部考核,按有关技术指标规定全部合格。至此,硅钢前后工序工程逐步配套,按设计要求形成硅钢生产能力。为了满足我国经济发展对硅钢的需要,硅钢厂提出了3个奋斗目标:①通过引进消化吸收、挖潜革新、技术改造,实现硅钢产品产量翻一番,达到年产14万t水平;②通过技术创新、扩建改造,到“七五”末期,形成年产19万t的能力;③通过理论创新、工艺创新和改建扩建,在“八五”末期形成年产40万t的硅钢生产能力。
2.2 引进专利技术的消化与吸收
自投产之日起,武钢就立足于消化引进的专利技术,到1983年底的短短5年内,生产硅钢片27.96万t,为我国28个省、市、自治区的100多家企业提供了优质铁芯材料,促进了我国机电产品的更新换代,为国民经济的发展做出了重要贡献,同时使我国冷轧硅钢生产跻身于世界先进水平行列。
1980年8月,武钢自行研制出0.15mm厚的无取向硅钢新产品,一次交货5t,突破了专利引进的品种和牌号;同时,承担国家“8.7”工程中工程用纯铁板研制成功,均满足了我国高能加速器用钢的需要。
1981年,研制成功了0.7mm的开关料,达到日本的HMS标准。1982年,取向硅钢DG166-35被评为冶金部优质产品;无取向硅钢DW360-50被评为冶金部优质产品。1983年,无取向硅钢W18产品获湖北省、冶金部优质产品称号,取向硅钢Q11获湖北省优质产品称号。1979年“森吉米尔轧机工作辊国产化的研制”项目获冶金部科技进步三等奖。1982年“硅钢涂层用丙烯酸脂乳液的研究”获冶金部科技进步三等奖,并获1982年化工部科技进步三等奖。“T2涂层中国产磷酸二氢铝取代引进原料试验”项目获冶金部科技进步四等奖。1983年,“硅钢片涂层用氧化镁和氢氧化镁的研究”获冶金部科技进步四等奖,并在1982年获化工部科技进步三等奖。
2.3 引进管理模式的消化吸收再创新
武钢对硅钢生产技术采取的是一贯管理模式,是在原引进专利技术时一起引进的,在一次性试车投产成功后,不失时机的推行了18种现代管理方法,以全面质量管理为中心,结合引进的一贯管理模式,形成了具有武钢特色的“一条龙”管理体制。规范出8大要素:①“三优先”原则,即硅钢优先、磁性优先、工艺优先;②全生产工序的科学紧凑与目标量化;③标准化的标准管理,即原辅料管理的标准化、技术规程的标准化、操作过程标准化和产品质量标准化;④各工序能力的管理,执行信息传递和反馈制度;⑤采取方针化的品质管理,不断优化硅钢生产工艺;⑥新产品的开发管理;⑦全公司的质量管理;⑧产品应用及服务的管理。
2.3.1 硅钢原辅料的研究与标准化
根据硅钢一贯管理的要求,制造硅钢所用的原辅料是保证硅钢产品质量的重要条件之一,硅钢原辅料的研究与标准化是硅钢制造技术的重要组成部分。为此,武钢投入了大量的资金和人力,对硅钢原辅料进行了研究和标准化,主要工作有:①连续退火炉石墨碳套辊的种类及合理使用;②SiO2陶瓷辊套在连续退火炉的研制与应用;③取向硅钢用氧化镁的研制与应用;④退火炉用耐热涂料的研究与应用。其中,清洗冷轧硅钢板用清洗剂获国家发明专利,2000年获武汉市科技进步三等奖;1990年氧化镁涂层材料的研制与应用获武汉市科技进步三等奖。
2.3.2 硅钢的工艺研究与改建扩建
为了大幅度提高硅钢产能,满足国民经济发展对硅钢的需要,针对硅钢生产工艺技术的难点进行了大胆的改造尝试,取得了许多重大性突破,发明了取向硅钢明火加热生产技术,开创了无取向高牌号硅钢一次法生产技术,成功实现了取向硅钢厚度规格从0.35mm到0.30mm的升级换代。同时,为满足用户对硅钢产品磁感、同板差、涂层均匀性、大卷化包装、带废交货等方面的需求,持续进行了“千卷同一直线、千卷同一颜色、千卷同一包装、千车同一规格”(简称“四个一千”标准)质量改进工作,使武钢硅钢产品成功进入了美的、TCL、日本三洋、松下、日立、LG等企业。
(1)硅钢冷轧工艺技术创新
通过大量的科学研究和创新实践,解决了硅钢酸洗常化技术、硅钢冷轧技术、连续退火脱碳技术、连续涂层技术、高温退火技术及热平整拉伸及表面绝缘涂层技术等。“用明火加热生产取向硅钢的方法”、“一种生产厚度不超过0.15mm取向硅钢的方法”、“提高含铜取向硅钢电磁性能和底层质量的生产方法”、“电工钢带用铬酸盐-树脂系涂液的涂布方法”、“带材生产线控制方法”、“薄板多点自动检测厚装置”等均获国家发明专利;其中用明火生产取向硅钢的方法,2004年获湖北省发明三等奖。
完成的主要项目如下:①酸洗常化机组提速及各硅钢生产线的大卷化改造,提高了高牌号无取向硅钢的产能;②在硅钢厂的CP1机组增设了RT/CT装置,并进行常化工艺的研究改造,提高了HiB钢牌号合格率;③进行高温轧制的研究,开发了HiB钢的高温轧制技术,提高了HiB的成材率;④在CA6退火线增设了具有TAL功能的装备,提高了取向硅钢的脱碳效果;⑤对森吉米尔轧机国产化轧制工艺进行了研究,突破性解决了高牌号硅钢的轧制难题;⑥提高冷轧硅钢横向厚度精度的研究与实践,使无取向硅钢中低牌号硅钢的横向厚度差在10μm以下的比例达98%以上;⑦无取向高牌号硅钢一次法生产技术;⑧使用MgO添加剂影响的研究;⑨提高含Cu、Mo微量元素,改善取向钢涂层质量的工艺及设备的研究;⑩提高HiB表面氧化量和脱碳率的工艺研究。
(2)硅钢的改建扩建
在“七五”及“八五”时期,我国机电制造业装备水平的提高,对上游原材料的规格精度和表面质量提出了更高的要求。同时,世界钢铁生产技术发生了巨大变革,促进了硅钢生产技术的提高与发展。为了满足国家建设和机电产业需求,武钢在消化和吸收1700mm技术及日本硅钢生产专利技术的基础上,第1次对日本专利技术进行了突破,完成了硅钢大卷化生产技术的工艺及设备改进,成功开发了W07~W09系列高牌号无取向硅钢产品。1992年,武钢再次引进了新日铁取向硅钢生产新技术及相配套的设备,其中包括国内唯一、世界仅有5座的高温退火环形炉,采用先进的自动厚度控制技术的高精度森吉米尔轧机等,硅钢生产能力、工艺水平实现了跨越式发展。
完成的主要项目如下:①在CA6退火线增设了具有TAL功能的装备,提高了取向硅钢的脱碳效果;②改造两段式中间退火工艺及设备;③进行了连续退火炉炉底辊的研究;④开发创新多条无取向硅钢生产工艺路线,提高硅钢产能。
2.4 硅钢新产品的开发研制
自1998年以来,武钢硅钢新产品产量逐年增加,累计硅钢新产品产量达408.669万t,其中取向硅钢112.129万t,无取向硅钢296.54万t。
通过硅钢新产品的开发创新,武钢已形成了完全自主知识产权的高温HiB、低温HiB、低温取向硅钢、0.27mm取向硅钢、0.23mmHiB、0.15~0.20mm取向硅钢薄带、无取向高牌号硅钢、机电器和电磁开关用电工钢带、制冷压缩机用电工钢(片)、正负电子对撞机用电工钢(片)、0.15~0.25mm无取向电工钢薄带、半工艺无取向电工钢带(片)、无取向硅钢低牌号高磁感电工钢带(片)、0.65mm系列无取向低牌号厚规格电工钢带(片)、DGX系列高效电机用无取向电工钢带(片)、高磁感系列无取向电工钢带(片)、电动汽车驱动电机系列用无取向电工钢带(片)等制造技术。其中,1989年正负电子对撞机主磁铁用低硅钢板的研制获冶金部进步二等奖,1990年武钢硅钢完成的北京正负电子对撞机北京谱仪获国家科技进步特等奖、冷轧无取向DGX高效电机用电工钢带的研制获武汉市科技进步二等奖、电磁开关用DWK(0.7mm)冷轧硅钢带的研制获武汉市科技进步三等奖,1992年0.2mm厚高牌号取向硅钢宽薄带的研制获冶金部进步三等奖、1993年高牌号冷轧无取向硅钢带W07、W08的研制获冶金部进步二等奖、冷轧无取向硅钢WTG200、WT200、WTG150宽薄带钢研制获冶金部进步四等奖,2004年高磁感系列无取向电工钢及生产方法获湖北省发明三等奖,2005年一种生产普通取向硅钢的方法获湖北省发明二等奖。
武钢开展了原引进专利未涉及到的高磁感无取向低牌号硅钢的研发,并在国内EI型电子变压器、特微电机等领域得到较好的应用;为适应国家产业结构调整、农网、城网改造的需要和变压器升级换代的需求,先后开发了取向硅钢产品,最大限度地满足了市场对30Q130产品的需求。武钢自主开发的特殊用途无取向硅钢,满足了国内市场制造空调压缩机、中频变压器的需求。
武钢硅钢在消化吸收国外专利技术的同时,积累了丰富的生产、科研和管理经验,并通过自主创新开发出大量的冷轧硅钢新产品和相关的硅钢生产技术。目前,武钢已成为我国冷轧硅钢片品种最全、规模最大的生产基地,并且是我国重要的生产冷轧取向硅钢的企业。武钢能够生产高、中、低牌号无取向硅钢产品。高牌号无取向硅钢的铁损值达到新日铁的H7、H8水平;并加大了高牌号无取向硅钢生产比例,牌号最高可到W06,无取向硅钢产品的宽度由1000mm扩大到了1250mm。武钢冷轧无取向硅钢片和冷轧取向硅钢片于1985-1994年曾先后获国家金、银质奖。硅钢片等5个产品于1982-1989年分获部、省、市优秀产品。冷轧无取向硅钢系列产品和冷轧取向硅钢系列产品于1990年获冶金部“实物质量达国际先进水平”6个金杯奖。2006年,武钢冷轧取向硅钢和无取向硅钢产品荣获“中国名牌产品”称号。
2.5 硅钢装备技术国产化
武钢打破国外专利工艺限制,自主设计制造,建成了第1条国产无取向硅钢生产线;为改善取向硅钢磁性,进行了连续脱碳退火机组的TAL化改造;组织进行了新型轧辊轴向位置调节装置、新型轧钢乳化液净化装置、冷轧轧机卷取机、1250mm硅钢片纵剪分卷机组关键技术攻关、轧钢乳化液分离装置、APC自动纠偏装置、国产碳套辊等多项具有自主知识产权的设备技术攻关活动,其中APC带材自动化纠偏装置形成的专利技术成功返销到日本。主要完成的项目有:①CA1、CA2机组改造;②新型硅钢常化炉机组的改造;③CA5机组成套设备国产化;④APC型自动纠偏装置的研制;⑤ZR轧机精确控制冷轧厚度公差及相应设备的研制;⑥LJ-1000型薄板连续激光焊接机的研制;⑦新型轧辊轴向位置调节装置;⑧新型轧钢乳化液净化装置;⑨防塌卷的冷轧轧机卷曲机;⑩1250mm硅钢片纵剪分卷机组关键技术攻关;○11轧钢乳化液分离装置。
另外,通过硅钢装备技术的国产化研究,武钢又获得多项专利与科技成果:发明专利有连续式退火炉、带钢卷取机卷筒、三段式可控气氛热处理炉、薄板多点自动侧厚装置及平整机;实用新型专利有电工钢片多方向磁性测量装置辅助件、连续退火炉露点检测装置、用于测量电工钢片直流磁性的装置、双面多点自动层间电阻测量仪、硅钢氧化镁涂层粉末自动擦拭仪、带材纠偏装置、硬质合金圆盘剪刃、复合圆盘剪刃、退火炉中炉底板的垫板、用于开卷机和卷取机卷筒变径的套筒等。
2.6 硅钢制造技术的装备集成
2006年9月竣工投产的二硅钢厂,国产化率达到90%,20多项具有自主知识产权的创新成果应用于生产和扩建,共采用10项集成新技术和12项生产控制装备集成系统。随着二硅钢工程建成投产,新增无取向硅钢66万t,新增取向硅钢16万t,武钢冷轧硅钢片厂生产能力已达到120万t,其中无取向硅钢92万t,取向硅钢28万t。
加上一冷轧厂生产的22万t无取向硅钢,武钢冷轧硅钢生产能力达到142万t。同时,武钢已开始建设国家发改委已审批的三硅钢项目。在2010年将形成40万t取向硅钢(其中HiB钢18万t)、20万t高牌号无取向硅钢、102万t中低牌号无取向硅钢,共计年产162万t冷轧硅钢生产能力。
2.7 硅钢装备集成的推广与产业化
武钢技术人员打破国外工艺技术限制,自主设计制造,建成了第1条国产无取向硅钢脱碳退火生产线(CA5),并在二硅钢厂的建设中自主设计、制造、建设了4条无取向硅钢生产线。该连续生产线的建成成为我国连续机组国产化的重要标志,鞍钢、马钢等国有特大型钢铁企业先后采用此技术新增了9条生产线,为我国冷轧硅钢重大生产装备国产化做出了突出贡献。
由武钢自主研究开发的新型轧钢乳化液净化装置在武钢硅钢厂3台20辊轧机应用后,已在国内推广了近百台套,并取得了明显的经济效益,大大提高了冷轧薄板的表面质量,促进了冷轧产品的升级换代。
武钢专利APC自动纠偏装置在国内连续退火机组上获得广泛应用,并成功返销到日本。
自主研制开发了具有独特热处理工艺的森吉米尔轧机用工作辊,日本专门生产轧辊的关东厂也正式向武钢提出采购的询价。开发了森吉米尔轧机薄规格钢带(0.30~0.50mm)防塌卷技术,取消了套筒,大大提高了轧机生产能力和成材率,已取得了国家专利并向日本日立制作所签订了技术转让合同。
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相关链接:武钢硅钢总厂投产30年生产技术进步(上)
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