陳卓 楊林
極薄取向硅鋼是電力工業(yè)、電子工業(yè)和軍工等領(lǐng)域重要的軟磁材料，廣泛應(yīng)用于航空航天、高鐵動(dòng)車、電抗器、精密機(jī)械、智能硬件、智能汽車連接器、船舶配件、醫(yī)療器械等產(chǎn)品的制造。
極薄取向硅鋼具有“四高三小”的特點(diǎn)，“四高”指技術(shù)門檻高、含金量高、質(zhì)量精度高、附加值高，“三小”指產(chǎn)量小、市場小、用量小；工作頻率為400赫茲~3000赫茲，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《中頻用電工鋼薄帶》（YB/T2443-2014），厚度為0.10毫米(因日本企業(yè)將0.08毫米產(chǎn)品按0.10毫米交貨，也包括0.08毫米規(guī)格，下同)、0.05毫米、0.03毫米，寬度為350毫米以下。
國內(nèi)目前沒有標(biāo)準(zhǔn)的極薄取向硅鋼生產(chǎn)線
我國極薄取向硅鋼的研發(fā)經(jīng)歷了一個(gè)較長的發(fā)展過程。
1959年，鋼鐵研究總院首次研制出雷達(dá)脈沖變壓器鐵芯用極薄取向硅鋼，厚度為0.08毫米、0.12毫米、0.15毫米。隨后，大連鋼廠、上海鋼研所也相繼開發(fā)試產(chǎn)極薄取向硅鋼。
上世紀(jì)80年代以來，鋼鐵研究總院在武鋼購買取向電工鋼成品（厚度為0.23毫米~0.35毫米），并以此作為原材料加工生產(chǎn)極薄取向硅鋼，但由于環(huán)保等問題，于2006年停止相關(guān)產(chǎn)品的生產(chǎn)。
1985年，武鋼采用兩次冷軋法（包括中間退火)開發(fā)岀牌號為D4、D5、D6的極薄取向硅鋼（厚度為0.20毫米）。
2008年以來，寶鋼股份等企業(yè)先后在實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)或中試（產(chǎn)品正式投產(chǎn)前的試驗(yàn)）研發(fā)生產(chǎn)極薄取向硅鋼。
2015年以來，蘇州巨磁功能材料有限公司、包頭慧宇硅鋼科技有限公司、包頭威豐稀土電磁材料股份有限公司等企業(yè)開始研發(fā)或生產(chǎn)極薄取向硅鋼，但由于受原料、技術(shù)、裝備等因素制約，產(chǎn)品質(zhì)量與國外相比還有一些差距，未實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定量產(chǎn)。目前，國內(nèi)尚沒有全流程或標(biāo)準(zhǔn)的極薄取向硅鋼生產(chǎn)線。
極薄取向硅鋼制備技術(shù)取得進(jìn)步
2016年以前，極薄取向硅鋼采用的生產(chǎn)工藝主要是以常規(guī)取向硅鋼成品(0.23毫米~0.30毫米)作為生產(chǎn)原料。
在生產(chǎn)過程中，第一步是將常規(guī)取向硅鋼成品卷分剪成300毫米~350毫米寬的窄帶。第二步是用工業(yè)鹽酸去除表面涂層及其在高溫退火中形成的硅酸鎂玻璃底層，防止其中存在的有害物質(zhì)（氫氟酸）對人體皮膚產(chǎn)生危害。工人在操作過程中必須攜帶防護(hù)用具。第三步是進(jìn)行多道次的軋制，將鋼帶軋制至0.10毫米(0.08毫米)或0.05毫米、0.03毫米。第四步是進(jìn)行表面清洗及連續(xù)退火。第五步是進(jìn)行表面涂層及烘干處理。最后是檢驗(yàn)、包裝、入庫。
現(xiàn)在，極薄取向硅鋼采用的生產(chǎn)工藝主要以無底層取向硅鋼半成品作為原料。在生產(chǎn)過程中，第一步是對無底層取向硅鋼進(jìn)行分剪、弱酸清洗烘干。這里不形成硅酸鐵玻璃底層，無需特別去除。第二步是對無底層取向硅鋼進(jìn)行軋制，軋制后厚度為0.10毫米(0.08毫米)或0.05毫米、0.03毫米。第三步是進(jìn)行表面清洗、連續(xù)退火。第四步是進(jìn)行表面涂層、烘干處理。最后，檢驗(yàn)、包裝、入庫。
這里需要說明的是，無底層取向硅鋼主要是一種取向硅鋼(HiB鋼)，經(jīng)過一次軋制和連續(xù)脫碳退火滲氦后，將隔離劑（這里的隔離劑指在MgO中添加Al2O3）涂在鋼帶表面，通過高溫退火處理而制成。
高溫退火的目的有3個(gè)。一是進(jìn)行二次再結(jié)晶。在高溫退火時(shí)，一次再結(jié)晶組織中的（110）[001]取向晶粒出現(xiàn)異常長大現(xiàn)象，使鋼帶成為具有單一取向的二次再結(jié)晶組織，并獲得低鐵損、高磁感的最終成品。二是凈化鋼質(zhì)。鋼中含有必要的硫化物、氮化物等夾雜物，但是這些夾雜物如果殘留在硅鋼成品中，會(huì)使晶格扭曲，并成為磁化過程的阻力。三是不形成玻璃質(zhì)薄膜——硅酸鎂底層。
極薄取向硅鋼制備技術(shù)的進(jìn)步，解決了去除表面涂層及玻璃膜底層產(chǎn)生有害物質(zhì)的“瓶頸”問題，減少了一道工序，為我國開發(fā)高質(zhì)量極薄取向硅鋼打通全工藝流程，為建立全流程極薄取向硅鋼的生產(chǎn)線、實(shí)現(xiàn)環(huán)保及國產(chǎn)化目標(biāo)奠定了堅(jiān)實(shí)、可靠的基礎(chǔ)。
極薄取向硅鋼未來需求會(huì)有較大幅度增長
國內(nèi)極薄取向硅鋼的生產(chǎn)廠家極少，產(chǎn)品主要從國外進(jìn)口。據(jù)了解，市場需求主要包括3個(gè)方面。
一是國家電力需求。在特高壓直流工程中所使用的陽極飽和電抗器，需要極薄取向硅鋼（包括厚度0.08毫米等規(guī)格產(chǎn)品）。每臺陽極飽和電抗器約消耗極薄取向硅鋼100千克~120千克。另外，超高壓直流輸電工程也需要用到極薄取向硅鋼。
二是國防航空等需求。制造雷達(dá)所使用的高頻大功率脈沖電源、雷達(dá)脈沖電源等產(chǎn)品，均需要使用極薄取向硅鋼帶(厚度為0.05毫米~0.08毫米)。
三是醫(yī)療、機(jī)械、電子、交通、風(fēng)電、儀表儀器等領(lǐng)域的需求。制造中高頻電源變壓器、互感器、CT（電子計(jì)算機(jī)斷層掃描）儀器、環(huán)保高頻高壓除塵與水處理電源等產(chǎn)品均需要使用極薄取向硅鋼(厚度為0.03毫米~0.08毫米)。
此外，據(jù)業(yè)內(nèi)專家介紹，極薄取向硅鋼的市場需求主要分布在華東、華南、西南、華北等地區(qū)及國外市場，使用廠家較分散，用量較小。但隨著現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程的加快，在未來，極薄取向硅鋼的需求將有較大幅度的增長。
不過，在現(xiàn)階段，極薄取向硅鋼由于產(chǎn)量小、精度高，不適合大批量生產(chǎn)，再加上市場需求量還不是太大，因此，極薄取向硅鋼的開發(fā)和生產(chǎn)，目前較適合有技術(shù)條件的中小企業(yè)或科研機(jī)構(gòu)。
此外，極薄取向硅鋼目前主要依靠進(jìn)口，價(jià)格昂貴，加快國產(chǎn)極薄取向硅鋼產(chǎn)業(yè)化十分重要。筆者認(rèn)為，企業(yè)或技術(shù)單位抓緊研發(fā)、生產(chǎn)極薄取向硅鋼完全符合國家產(chǎn)業(yè)政策要求；從極薄取向硅鋼的使用范圍看，都是非常重要的行業(yè)或領(lǐng)域，建議國家對開發(fā)或生產(chǎn)極薄取向硅鋼的企業(yè)或科研機(jī)構(gòu)給予一定的鼓勵(lì)和扶持。
《中國冶金報(bào)》（2019年11月06日 03版三版）
