取向硅鋼：千錘百鍊鍛造的錚錚鐵骨

侯樹文 科技日報記者 王春

在三峽水電站、西電東輸的各種大型變壓器中，有一種特殊的鋼鐵：取向硅鋼。它是變壓器里的「核心」製造材料，被稱為「鋼鐵產品中的工藝品」。

在寶山鋼鐵股份有限公司中央研究院硅鋼研究所，記者看到了一塊取向硅鋼的樣品。鋼板的表面結構像分布著塊塊拼接起來的地圖。研究人員告訴記者，這一塊塊不規則的「地圖」就是取向硅鋼的晶粒，經過酸洗處理後在顯微鏡觀測下會發現一種呈菱形的蝕坑，方向與鋼板軋制方向完全一致。

原寶鋼集團中央研究院院長、現寶武集團技術參事張丕軍曾打了一個生動的比方：「就像一列整齊劃一的隊伍朝著一個方向前進，幾乎所有的晶粒保持一個方向，偏離越小，電磁磁性能越高。」毫不誇張地說，取向硅鋼是鋼鐵產品中製造難度最大的品種，因此它也被譽為鋼鐵產品「皇冠上的明珠」。取向硅鋼的生產，是衡量一個國家、一個鋼鐵企業製造技術水平的重要標誌。

獨闢蹊徑

低溫製造顛覆傳統工藝

2008年之前，世界上只有少數國家的鋼鐵企業有能力製造取向硅鋼。我國是世界上最大的取向硅鋼進口國，尤其是用於高性能變壓器的高等級取向硅鋼，幾乎全部依賴進口。

對硅鋼產品的攻關克難，寶鋼經歷了千錘百鍊。傳統高溫製造工藝要求近1400℃的再加熱溫度，鋼坯熔化，出現「掛渣」，像冬天屋檐上掛的冰凌一樣，生產非常困難。在攻堅克難中，寶鋼人深入研究傳統高溫工藝方法，經過成百上千次試驗探索，獨闢蹊徑，自主創新出一種低溫製造工藝，將傳統的加熱爐的溫度降低了200℃以上，大大增強了取向硅鋼的可製造性。

然而，技術工藝的突破只是到了山腳，在向山頂行進過程中，等待他們的還有自主研發生產裝備、產線設計與建設、產業化試驗等千難萬險。實驗室與量產之間也有著不小的差距。當時為了解決生產過程中的實際問題，時任硅鋼部部長、現寶鋼股份常務副總經理儲雙傑冒著失敗的風險，向公司申請9000噸的原材料，實施前工序驗證。儘管如此，大生產仍然遇到意想不到的問題。「第一輪試製取向硅鋼就給了我們一個下馬威。」國家重點研發計劃硅鋼項目負責人李國保回憶道：「煉製出來後，在運往熱軋廠的時候鑄坯發出了噼里啪啦的爆裂聲、裂紋縱橫交錯，這是在場人員從未見過的情況。」

第一批的取向硅鋼熱軋卷的綜合合格參數僅為2.4％，但寶鋼人並不驚慌。正是因為敢於創新、計劃在前、勇於實踐，提前釋放了技術風險，為取向硅鋼的成功製造奠定了堅實的基礎。

十年一劍

攀上高磁感取向硅鋼新高峰

2008年下半年，低溫高磁感取向硅鋼、激光刻痕取向硅鋼產品在寶鋼相繼下線，並實現批量生產。此後8年，寶鋼高端取向硅鋼新產品率先應用於「三峽」「西電東送」等國家重大工程，先後打破了進口產品在超高壓、特高壓交流和直流變壓器領域的壟斷地位；全面替代進口產品，突破了曾經被「卡脖子」的困境，我國高端取向硅鋼進口量下降50％以上，均價降低約60％。

寶鋼「低溫高磁感取向硅鋼研發與產業化」項目獲得2013年度國家科技進步一等獎。

10年後，在「十三五」國家重點研發計劃重點基礎材料技術提升與產業化重點專項的支持下，經過不懈的努力，寶鋼的取向硅鋼終於攀上新高峰。2019年，寶鋼研發出0.18毫米規格060等級的世界上損耗最低的取向硅鋼新品，比目前國際最高等級高2個牌號。這10年間，寶鋼已世界首發了8項取向硅鋼新產品，30餘項新產品填補國內空白，實現所有厚度規格取向硅鋼最高等級全覆蓋。新產品率先應用於製造超過目前國家1級能效標準的硅鋼疊片鐵心配電變壓器和世界電壓等級最高±1100kV特高壓直流換流變壓器。

據介紹，如果採用060等級產品製造超1級能效的變壓器，替代我國高耗能變壓器，那麼每年將節電約900億度，接近一個三峽電站的年發電量。

來源：科技日報 文中圖片來自網路

編輯：陳小柒

審核：王小龍

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