本文将回顾宝钢取向硅钢10年来的研发历程，简要总结10年研发的进展，介绍宝钢取向硅钢产品的性能特点及其使用情况。
1 宝钢硅钢近10年研发历程
1.1 实验室的建设
取向硅钢工艺流程长，涉及大量专用装备，如图l所示。为了进行取向硅钢工艺技术开发，首先要建成完备的实验室装备。
图1 典型取向硅钢生产工艺流程
宝钢从1997年开始建设取向硅钢实验室。在系统梳理研究院已有资源的基础上，以实验室装备能够模拟现场产线、研发手段符合取向硅钢技术发展方向为导向，策划了增加板坯高温加热炉、热轧板常化炉、可控气氛热处理炉、高温退火炉及其配套设备的实验室建设方案，并进行了大量调研工作。出入意料的是，不仅市场上没有现成的试验装备可供选择，有经验制造取向硅钢试验设备的厂家也寥寥无几，且因得不到关联企业的许可，无法向宝钢提供其装备，实验室建设面临技术封锁的难题。
面对这种情况，宝钢决策自主研发集成实验室装备，关键设备的功能需求和基本设计由宝钢自己完成，再寻找有能力的设备商承建。自主建成了具有21世纪先进水平的取向硅钢实验室设备，基本实现了取向硅钢全流程产线的模拟，为取向硅钢产品研发奠定了基础。
1.2 研发项目的策划
虽然世界上掌握取向硅钢生产工艺技术的钢铁企业屈指可数，但取向硅钢已经过了70多年的发展历程。在漫长的发展过程中，取向硅钢的产品质量档次不断提高，21世纪初，市场上已有铁损低于0.75W/kg的取向硅钢产品，不到70年前的一半。面对取向硅钢领域的高技术水平门槛，宝钢必须利用现代冶金科技成果，自主开发取向硅钢生产工艺技术，实现跨越式发展。为此，研究院根据宝钢取向硅钢发展的整体规划，分阶段系统策划了取向硅钢研发项目。
第一阶段，取向硅钢工艺技术预研究阶段。
本阶段研究重点在于摸索取向硅钢的基本制造方法及工艺要求，并由此提出实验室关键装备的功能需求，为实验室设备设计提供依据。在实验室基本贯通了取向硅钢工艺流程，获得了铁损小于1.30W/kg的取向硅钢合格样品，为进一步的产品研发奠定了基础。
第二阶段，取向硅钢产品实验室研发阶段。
本阶段的研发工作以产品研制为龙头，全面展开了0.23-0.30mm3个厚度规格的一般取向硅钢和高磁感取向硅钢产品工艺技术研发。2004年上半年，稳定地试制出合格的取向硅钢实验室样品，其中，0.30mm规格CGO性能达到B30G130牌号的水平，部分性能达到了B30G120的水平；薄规格的0.27mm和0.23mmCGO的研制分别达到B27G120及B23G110的水平。0.30mm规格高磁感取向硅钢达到B30P105的水平；O27mm和0.23mm规格高磁感取向硅钢铁损平均值达到0.98W/kg和0.92W/kg，完成了研发目标，实验室样品磁性能合格率都在85%以上。通过课题的研究，明确了生产CGO产品的各工序关键工艺参数及控制要点，具备了大生产工艺转化的必要条件。
第三阶段，取向硅钢产线设备谈判技术支撑阶段。
本阶段的研发工作以工程需求为导向，为取向硅钢产线设备谈判提供技术支撑，回答设备谈判进程中遇到的疑难问题，重点研究产线基本设计参数变更时，对产品质量的可能影响，降低技术风险。
第四阶段，取向硅钢生产技术开发及大生产验证(投产)阶段。
本阶段以两个取向硅钢一贯制技术研发项目为主线，以后工序产线投产前基本解决前工序技术问题为目标，重点解决产品生产工艺参数的控制规律性问题、产品工艺转化问题及批量生产的问题。通过全工序工艺环节的系统梳理，策划了46个科研课题，一贯制课题以生产合格产品为目标，工序实现技术课题以工艺参数的稳定控制及批量生产为目标，两类项目互为依托、相互支撑，构成一个有机的整体。
1.3 取向硅钢产线建设技术支撑
2004年下半年，宝钢基本完成了取向硅钢产品及技术的实验室研发工作，并根据实验室成果及宝钢精品碳钢生产经验，提出了取向硅钢各产线的基本工艺需求及设备功能需求，进行模拟产线设计，进而完成了产线基本设计，具备了硅钢产线自主集成的必要条件。产线设备技术谈判过程中，根据设备能力及设备配置的具体情况，对关键工艺参数进行专项认证试验，确保产线设计满足工艺需求，降低技术风险。
2005年底，以宝钢自主开发技术为特征的常化产线、常化酸洗产线、可逆轧机产线、取向硅钢中间退火和脱碳退火产线、高温退火产线、热拉伸平整产线等主工艺产线技术附件签字，关键设计参数都经过了实验室模拟研究，保证了产线设计满足产品工艺需求。
1.4 研发方法及管理创新
取向硅钢研发项目具有难度高、涉及面广、时问节点紧、直接应用于工程建设等鲜明特点，只能成功，不能失败。因此，高效保障研发资源、强化研发质量及进度管理、提高研发效率非常重要。在公司的大力支持下，硅钢团队根据研发各阶段的特点，进行了研发方法和管理创新。
实验室研发阶段，引入了六西格玛设计方法论(DFSS)，将复杂的产品研制过程划分为I(确认)、D(设计)、O(优化)、V(验证)四个阶段，采用DOE设计工具，有效地缩短了设计、研发周期，实现高效能的产品开发过程。同时，应用完善的统计工具，以大量数据证明研究成果的可靠性和可实现性，保证了研发对工程建设技术支撑的可靠性和有效性。另一方面，从产品研发的策划阶段开始就关注客户的心声，将客户的要求与工艺要素挂钩，融入整个产品的生产工艺流程中，并进行动态更新，保证研制出的产品能准确地反映客户的要求。短短3年多时间，取向硅钢3个规格6个牌号产品均稳定获得实验室合格样品，显示了引人DFSS方法论的功效。
生产技术开发及大生产验证(投产)阶段，宝钢创新了项目管理制度，硅钢项目试点大项目经理制，简化流程、强化项目目标、进度和研发过程的管理与推进，保证研发质量和进度满足硅钢投产的要求。在大项目经理的领导下，各项目团队充分利用前工序验证和大生产验证平台，细致策划验证方案，整合宝钢集团范围内的可用资源，尽可能延伸产品验证的工序，取得了丰硕的成果。标志性成果有：硅钢产线投产前，完成9000t现场验证，实验室样品合格率稳定在85%以上；硅钢产线投产后，CGO产品一次投产成功，产品性能达到同类产品实物质量水平；投产3个月后，完成高磁感取向硅钢产品工艺调试，并陆续生产出合格的0.23-0.27mm规格高磁感取向硅钢产品，0.30mm规格高磁感取向硅钢达到B30P105水平，激光刻痕产品牌号分别达到B27R095和B23R090的水平，填补了国内空白；投产半年后，实现了取向硅钢的稳定批量生产等。这些成果充分证明，宝钢取向硅钢一贯制技术和工序实现技术研发取得了巨大的成功。
2 宝钢取向硅钢产品性能特点及用户使用情况
2008年取向硅钢产线投产以来，宝钢先后完成了一般取向硅钢和高磁感取向硅钢产品工艺调试．其中，一般取向硅钢可以批量生产B27G120-B30G140各牌号产品，高磁感取向硅钢实现了0.27-0.30mm规格产品的批量生产，最高牌号达到B27P100和B30P105的水平，激光刻痕产品达到B27R095水平，0.23mm规格产品工艺调试取得初步成功，B23R090牌号产品已进入市场认证阶段，填补了国内空白。表1为宝钢批量供应的取向硅钢典型磁性能情况，从表中数据可以看出，宝钢取向硅钢产品达到了市场同类产品的实物质量水平。
表1 取向硅钢典型磁性能
|
类型
|
牌号
|
层间电阻/(Ω·cm2)
|
铁损/(W·kg-1)
|
磁感/T
|
||
|
P15/50
|
P17/50
|
B8
|
B25
|
|||
|
一般取向硅钢
|
B27G120
|
140
|
0.78
|
1.16
|
1.85
|
1.92
|
|
B27G130
|
0.83
|
1.22
|
1.84
|
1.91
|
||
|
B30G120
|
190
|
0.83
|
1.17
|
1.85
|
1.93
|
|
|
B30G130
|
0.85
|
1.23
|
1.85
|
1.93
|
||
|
B30G140
|
0.89
|
1.31
|
1.84
|
1.92
|
||
|
高磁感取向硅钢
|
B27P100
|
280
|
0.72
|
0.97
|
1.90
|
1.94
|
|
B30P105
|
0.77
|
1.02
|
1.90
|
1.94
|
||
|
B30P110
|
0.80
|
1.06
|
1.89
|
1.93
|
||
|
B30P120
|
0.88
|
1.14
|
1.89
|
1.93
|
||
|
磁畴细化高磁感取向硅钢
|
B27R095
|
280
|
0.68
|
0.90
|
1.89
|
1.93
|
宝钢硅钢投产以来，已向市场提供约6万t的高质量取向硅钢产品，用户已使用宝钢取向硅钢成品制作各种电压和容量等级的变压器，最高电压等级达到800kV，最高容量达到48万kVA。宝钢取向硅钢已通过部分国内大型变压器厂和合资变压器厂的技术认证，有的行业标志性企业已开始批量使用宝钢高磁感取向硅钢，替代进口产品，宝钢牌取向硅钢正在成长为受用户欢迎的品牌。
