1、国取向硅钢生产及进出口情况分析2014 年 01 月 20 日 15:51 来源：钢之家 1 我国电工钢产能及产量情况据统计，2012 年我国电工钢产能已达到 1009.5 万 t，较 2011 年减少 25 万 t，降幅为2.41%。从生产情况来看，2012 年电工钢（包括无取向电工钢、取向电工钢和热轧硅钢）产量为 690 万 t，较 2011 年 712 万 t 减少了 3.1%（见表 1）。2013 年上半年我国冷轧电工钢生产量约 340.9 万 t，较去年同期增加了 9.66%。其中取向硅钢 42.96 万 t（HiB 钢占总产量 59.64%）、无取向硅钢 297.94 万 t（高牌
2、号无取向电工钢占总产量 7.93%）（见表 2）。2 我国电工钢进出口情况近三年来，我国冷轧取向硅钢出口量变化不大，进口量呈下降趋势（见图 1），从进口国家来看，从日本进口的冷轧取向硅钢最多，2012 年达到了 12.85 万 t（见图 2）。2013 年上半年我国共进口电工钢 34.92 万 t，其中取向电工钢 9.24 万 t、无取向电工钢 25.62 万 t，与去年同期相比减少了 11.6%。但取向电工钢进口量下降较大，与去年同期相比减少了 38.26%，预计全年电工钢进口数量与 2012 年持平或减少。2013 年上半年我国共出口电工钢 12.51 万 t，同比减少了 4.4%，其中无
3、取向电工钢10.85 万 t，同比减少 3.11%，取向电工钢 1.66 万 t，同比减少 11.86%。3 国外电工钢生产技术近况取向硅钢最先进的生产厂是日本新日铁，主要生产 HiB 取向电工钢，一个是广畑厂，另一个是八幡厂。广畑厂率先开发了以 MnS+AIN 为抑制剂的高磁感取向电工钢，一举确立了领先地位。广畑厂采用高温加热法生产取向电工钢，配备了电磁感应短时间快速加热装置；1996 年八幡厂采用新的低温加热工艺生产 HiB 取向电工钢。其特点是以 AIN 作为抑制剂，铸坯加热温度降到 11501200，热轧板经过常化，采用了一次大压下冷轧，冷轧过程中进行时效处理，脱碳退火后在含 NH3
4、的 H2+N2 气氛中进行渗氮处理。磁性能达到高温加热 HiB 钢的水平（见表 3）。总体来看，全球取向硅钢技术向一下几个趋势发展：1）为了进一步降低铁损，厚度已从 0.35mm、0.30mm 向0.27mm、0.23mm、0.20mm、0.18mm、0.15mm，铁损更低，磁钢更高方向发展。2）研究板坯低温加热，保证抑制剂强度加入除硫化锰以外的其他物质，用氮化物和晶界析出元素等来强化抑制剂，适合低温加热工艺。3）采用板坯低温加热工艺的生产方法是以氮化铝为抑制剂，在二次再结晶开始前进行渗氮处理或以氮化铝为主抑制剂，以 Cu2S 和硫化锰为辅助抑制剂，其手段就是向钢中渗氮，使之与原有的元素结合，
5、形成有抑制剂功能的氮化铝析出物，按氮化铝方案将板坯加热温度降到 11501200，获得完整二次再结晶组织、高磁性和好的玻璃膜，还需相应的成分调整和工艺改进。4）研究 HiB 钢新工艺，以氮化铝为抑制剂，板坯加热温度降到 11501250，脱碳退火后在含 NH3 的 H2+N2 气氛中进行渗氮处理，采用一次冷轧法生产 0.180.50mm 的产品，形成无玻璃膜的新产品。5）以 Mn 代 Si、加 Cu 和渗氮为主流。如高锰电工钢用 Mn 代替部分 Si 以及添加微量AI 作为抑制剂，可降低板坯加热温度、降低最终成品退火温度和省略脱碳退火工序；1989年住友金属提出无碳的新型简单加工的 SiMn
6、电工钢；1995 年新日铁研究了新型的 SiMn 电工钢，在电工钢中加 Cu。Cu 影响取向电工钢的性能变化，辅助抑制剂和降低板坯加热温度的作用等。6）进一步提高磁畴控制技术，开发细化磁畴、张力涂层、表面平滑化（镜面化）的研究，进一步降低铁损。7）开发三次再结晶等工艺研究，研制磁感高、铁损低的产品。在中、高频下应用的电工钢一般以小于 0.20mm 的薄带应用上，主要利用 B800 高的原料生产薄带、通过三次再结晶工艺生产薄带和采用温轧法生产 6.5%SiFe 取向电工钢薄带，随着世界经济的发展，企业也越来越重视低成本、高性能新型电工钢产品的开发，一些先进企业已开始研究低能耗、短流程、低成本、高
7、效率、环保型的生产技术。4 未来预测未来高端取向硅钢需求将会快速增加，低端取向硅钢需求会逐步减少，其原因可以分为：1）500kV 变压器逐渐增多。目前，国内新建电厂中单机容量 60 万 KW 的机组已成为主力机型，电力系统技术导则规定，单机容量为 500MW 及以上机组，一般宜直接接入500kV 电压电网。据统计，近几年我国发电设备 60 万 kW 和 100 万 kW 火电机组的产量约占火电设备总产量的比重逐年提高，意味着需要建设更多的 500kV 输电线路，中间变电容量也会有所增长。另外，国家电网公司计划到“十二五”末期，解开所有主网架重载输电主通道上的电磁环网，累计打开 500/200（
8、330/110）kV 电磁环网 62 处，而解开上述电磁环网的基本手段就是强化 500kV 电网结构。对于一些已经形成 500kV 电网主网架的大中城市，也存在随负荷的增加必须强化电网结构的问题。随着时间的推移，500kV 变压器的更新需求也将逐渐增长。预计 20122016 年年均需求将维持在 2.2 亿 kVA 的水平。2）直流换流变压器。我国超高压直流输电的应用主要是为了解决能源中心和负荷中心地理位置相距较远的问题。我国水能资源主要分布在西部，而且开发程度很低，不到15%；煤炭探明储量中华北和西北地区所占比例超过 70%，开发潜力非常巨大。而我国经济发达地区基本集中在京、津、冀、鲁、华东
9、和华中东部四省以及南方的广东省，客观上需要从外部大规模调入能源，所以我国制定了大规模建设高压直流输电线路的计划，包括800kV 直流和 500kV 直流输电工程。据规划，到 2020 年 800kV 特高压直流线路将建设 15回，总输送功率为 1.02 亿 kW。预计到 2015 年，包括 500kV 和 800kV 在内的直流换流变压器的市场需求大约为 400 亿元。3）特高压交流变压器。根据规划，“十二五”期间，形成“三纵三横”的特高压交流骨干网架以及 11 项特高压直流输电工程，预计资金 5000 亿元。对于特高压公司而言，有望迎来“特高速”发展。东部地区的缺电现象将成为特高压建设加速的
10、一个很好的契机，在交流和直流特高压中，看好点对点的直流特高压的输送方式。国网年度会议上提出 2012年至 2020 年，国网公司特高压变电容量将投运约 3 亿 kVA，对特高压变压器的总需求将达到 300 台，总金额可达 120 亿元。考虑到南网公司的特高压建设，估计 2014 年至 2020 年，国内 1000kV 特高压变压器市场总需求可能达到约 450 台。4）核电发展对变压器市场的影响。根据发改委制定的核电中长期发展规划（20052020），预计到 2020 年，核电运行总规模将达到 4497 万 kW，另未完工在建核电建设规模还有 1800 万 kW。核电建设规模的扩大将极大地提升高
11、端变压器的市场空间。据统计，一个完整的百万 kW 级机组共需要 550kV/37（410）MW 变压器 4 台（其中一台备用），220kV 高压厂用变压器 2 台，220kV 辅助变压器 1 台，如果未来几年全部使用 500kV 或者1000kV 级别的变压器，则 2020 年以前核电建设所需变压器市场容量分别为 49 亿元和 41.9亿元（见表 4表 6）。5 思考5.1 我国取向硅钢产能过剩应对措施目前，我国取向硅钢产能已经达到了相当大的规模和数量，占全球取向硅钢产能的43.25%，从国内产能看，后期还会有新的产能释放。据不完全统计，国内约有 11 家企业（不算特小企业）生产取向硅钢，其中
12、，国企 4 家、民企 7 家，产能已达到约 115 万t（不含宝钢新增 10 万 t），产能利用率为 66.03%。预计未来 23 年内，还将新增加 34 家生产企业，产能有可能上升到 130 万 t 以上，预计未来不仅一般取向硅钢产能过剩，高磁感取向硅钢产能有可能也会出现供大于求的局面。在国家倡导推广应用高性能电工钢的背景下，首先要减少一般取向硅钢的生产；二是要研发生产高磁感取向硅钢来满足需求；三是提高准入和标准门槛，控制再建项目；四是抑制二次油片的使用来净化市场和改善产品质量等。5.2 加强与国内大中型变压器企业及外资合资企业的合作国内电工钢企业应加大与下游大中型变压器厂，特别是外资或合资
13、企业合作，了解他们对高磁感取向硅钢的使用及需求，广泛宣传国产高磁感取向硅钢的生产和质量水平，加深用户对国产硅钢的认识，与用户建立上下游应用平台和稳定的供需关系。取向硅钢生产工艺技术分析和发展趋势(下)作者： 信息来源： 发表时间：2014-01-29 3、取向硅钢生产技术现状 目前世界仅有 16 家企业可以生产取向硅钢。高端取向硅钢产品主要分布在日本、韩国和德国。表 5 给出了世界主要取向硅钢生产厂采用的工艺和主要产品类型。表 5：世界主要取向硅钢生产厂采用的工艺生产厂 工艺日本 新日铁 八幡采用低温加热一次冷轧生产 Hi-B 和 CGO 产品；广畑采用高温加热一次冷轧生产 Hi-B 产品，高
14、温加热两次冷轧生产 CGO 产品韩国 浦项 采用低温加热一次冷轧工艺生产，绝大部分为 Hi-B 产品德国 蒂森 高温加热一次冷轧工艺正逐步淘汰，向低温加热一次冷轧工艺转变美国 AK 高温加热两次冷轧 CGO，高温加热一次冷轧 Hi-B新利钢 只生产 CGO 产品俄罗斯维兹 只生产 CGO 产品（热轧卷外购）武钢 主要采用低温加热两次冷轧工艺生产 CGO 产品；主要采用低温加热一次冷轧工艺生产 Hi-B 产品宝钢 采用高温加热两次冷轧工艺生产 CGO 产品；主要采用低温加热一次冷轧工艺生产 Hi-B 产品中国鞍钢 目前没有 Hi-B 产品，只生产低牌号 CGO 产品，脱碳退火线目前没有渗氮功能首
15、钢 规划采用高温加热两次冷轧 CGO，高温或低温加热一次冷轧 Hi-B，目前正在建设，没有茶农取向硅钢最先进的生产厂是新日铁的广畑厂和八幡厂，主要生产 Hi-B 取向硅钢。广畑率先开发了以 MnS+AIN 为抑制剂的高磁感取向硅钢，一举确立了领先地位。广畑采用高温加热法生产取向硅钢，配备了电磁感应短时间快速加热装置。1996 年八幡厂采用新的低温加热工艺生产 Hi-B 取向硅钢。其特点是以 AIN 作为抑制剂，铸坯加热温度降到 11501200，热轧板经过常化，采用一次大压下冷轧，冷轧过程中进行时效处理，脱碳退火后在含 NH3 的 H2+N2 气中进行渗氮处理。磁性能达到高温加热 Hi-B 取
16、向硅钢的水平。韩国浦项主要是仿照日本新日铁低温渗氮工艺，全部产品采用低温加热一次冷轧工艺生产，而且绝大部分产品为 Hi-B。德国蒂森克虏伯开发了以 Cu2S+AIN 为主，并以 MnS+Sn 为辅作为抑制剂的低温加热一次冷轧法，生产 Hi-B 取向硅钢。其工艺特点是高温常化处理+次大压下率冷轧工艺，并采取冷轧时效处理。俄罗斯采用低温加热两次冷轧法主要生产 CGO 采用 AIN+CuS 为抑制制，其特点是Cu 含量（约 0.50%）和 Mn 含量（约 0.20%）较高，虽然采用 AIN 为抑制剂，但不需要常化处理，仍采用二次冷轧法，中间退火即将 C 脱到 0.003%以下。国内武钢一硅钢引进日本
17、新日铁技术，采用高温加热两次冷轧法生产 CGO 产品、高温加热一次冷轧法生产 Hi-B 产品，但 Hi-B 产量少；二硅钢采用低温加热两次冷轧法生产 CGO 产品；三硅钢主要采用高温加热一次冷轧法生产 Hi-B 产品。宝钢一期主要采用高温加热两次冷轧法生产 CGO 产品和高温加热一次冷轧法生产少量 Hi-B 产品。鞍钢 2009 年 8 月一期建设完成，一期采用两种工艺，高温加热两次冷轧法生产CGO 产品，高温加热一次冷轧法生产 Hi-B 产品。目前，没有 Hi-B 产品，只生产低牌号 CGO 产品。4、取向硅钢生产技术发展趋势目前取向硅钢工业研究的主要方向是：（1）改善取向硅钢产品的磁性能，
18、采用磁畴壁移动均匀化和细化磁畴等方法降低铁损、减小磁滞伸缩系数，减少能耗并降低变压器的噪声；（2）采用低温加热工艺和更紧凑的生产流程（如薄板坯连铸和双辊薄带连铸工艺生产取向硅钢等），降低生产成本，保持产品市场竞争力。取向硅钢生产技术未来发展趋势主要集中在以下 4 方面：（1）提高(110)001晶粒取向度的研究。取向硅钢的磁感强度只与(110)001晶粒取向度或(110)001位向偏离角有关，为提高晶粒取向钢的取向度，选用对初次再结晶晶粒长大具有高抑制能力的抑制剂将起关键作用。美国首先采用 MnS 作抑制剂，后工序采用二次冷轧法制成了(110)001织构位向与轧向平均偏离角7的普通取向硅钢。1
19、968 年新日铁公司在 Goss 专利基础上开发了用 AIN+MnS 作抑制剂，高温常化后析出细小 AIN 粒子，对初次再结晶具有更强的抑制能力。后工序采用一次冷轧法，配合其它工序的特殊处理，使(110)001织构位向与轧向平均偏离角降低到3、生产出铁损更低、磁感更髙的 Hi-B 取向钢。近年来日本新日铁公司采用 AIN 作抑制剂，脱碳退火后在100010-6NH3 的75%H2+N2 的连续炉内渗氮处理，控制 PH2O/PH20.04，渗氮量为（120200）10-6，渗氮处理后在10%N2+H2 中以 15-25/h 速度升温到（10001100）（10-20h）退火，使二次再结晶完善后再
20、升温至 1200，0.2mm 厚板的 B8 达 1.941.95T，该法生产的 Hi-B 钢中 AIN 对初次再结晶晶粒长大的抑制能力较 AIN+MnS 抑制剂方案更强，磁感更高。（2）降低取向硅钢铁损的研究。进一步降低取向硅钢铁损的措施主要有细化磁畴（这对降低 Hi-B 钢和0.23mm厚产品的铁损更有效）、提高硅含量、减小钢板厚度以及减小二次再结晶晶粒尺寸等，由于硅钢中硅含量过高，易导致冷加工性变坏，因此通过提高硅含量降低铁损程度有限，因此目前降低铁损的主要目标在细化磁畴、减小钢板厚度以及减小二次再结晶晶粒尺寸方面。通过在抑制剂中添加 Sn、Sb 等单质元素，冷轧过程中采用时效轧制工艺可使
21、 Hi-B 取向硅钢二次再结晶晶粒尺寸由 10mm20mm 约减小至 4mm6mm，可以使祸流损耗P17/50 下降 0.10.2W/kg。减薄厚度的前提条件是应使二次再结晶发展稳定，减薄厚度可使经典涡流损耗下降，如 Hi-B 钢由 0.30mm 减薄到 0.23mm，磁滞损耗与异常涡流损耗不变，但经典涡流损耗由 0.36W/kg 降到 0.21W/kg，下降了 41.7%。用物理及化学方法可使取向硅钢磁畴细化，明显降低异常涡流损失。如0.23mmHi-B 取向硅钢，经激光照射（ZDKH）处理，磁滞损耗与经典涡流损耗不变而使异常涡流损耗由 0.40W/kg 降至 0.30W/kg，下降 25%
22、，从而使总损耗降低。（3）铸坯低温加热生产取向硅钢工艺。近年来许多取向硅钢生产厂为降低生产成本，提高生产效率，竞相开发了多种低温加热（1300）生产工艺，如：新日铁八幡厂抑制剂采用AIN（Als0.025%0.035%）为主，添加单元素 Cr（0.15%0.20%）、B（0.003%0.004%）或 Sn（0.05%0.10%）、Bi（0.005%0.10%）等方案生产 Hi-B 钢，铸坯加热温度降到 1250以下。控制热轧最后 3 道次总压下率40%，最后 1 道次压下率20%，经常化后，采用 80%90%压下率的一次冷轧法，冷轧过程中采用时效处理；脱碳退火后经渗氮处理（含 NH3 的 H2
23、+N2 混合气），控制初次晶粒的平均尺寸d=1830m，可生产厚 0.180.50mm 产品，AIN 的抑制作用比普通 Hi-B 钢中 AIN 的抑制作用更强，二次再结晶发展更稳定，适用于制造节能变压器，而且更有利于生产表面光滑（无玻璃膜）取向硅钢，这使 P17 可进一步降低。日本 JFE 不利用抑制剂，将钢中 C 和 Al 含量均控制在小于 0.01%，S、N、0 均控制在小于 0.003%。铸坯加热温度降至 11501250，热轧后经 90095060s 常化处理，冷轧前晶粒尺寸控制在 200m 以下，冷轧压下率控制在 70%91%，在干的 H2+N2）混合气氛中以 950初次再结晶退火，
24、省去脱碳退火并采用 10501100低温最终退火（不需高温净化处理），制造成本明显降低，产品轧向磁性较低，但横向磁性有所提高，而且冲片性好，主要用于制作 EI 型变压器、镇流器、大型发电机和 T 型小电机。韩国浦项采用以 Cu2S（Cu0.3%0.7%）和 AIN（Als0.013%0.019%）为主抑制剂，Ni（0.03%0.07%）和 0（0.03%0.07%）的方案生产 Hi-B 钢，铸坯加热温度为10501250，热轧板经 9001150常化后进行一次冷轧（压下率为 84%90%），冷轧板厚度为 0.230.35mm，经脱碳退火后，再进行渗氮处理。钢中添加适量的 B 元素（0.0055
25、%0.0065%）可形成 BN，进一步加强抑制能力。德国 Thyssen 采用 Cu2S+AIN+Sn 作抑制剂，控制（Mn）x（Cu）/（S）=0.10.4。铸坯加热温度为 10501250，高温常化处理后，采用冷轧时效处理的一次大压下率冷轧。最终退火在10%H2+N2 混合气氛中缓慢升温，防止 Cu2S 过早分解，成品磁性好。（4）短流程生产取向硅钢工艺。继德国蒂森 1999 年首次利用 CSP 流程生产无取向硅钢之后，意大利 AST 钢铁公司在特尔尼（TERNI）建成的 CSP 流程还生产过普通取向硅钢和高磁感取向硅钢。5、结语板坯低温加热技术是生产取向硅钢的主要发展趋势，低温加热一次冷轧法可以生产 Hi-B 产品，代表取向硅钢领域当今世界最高技术水平，由于成本最低，性能好，产品的市场竞争力最强。因此，开发与应用世界最先进的低温加热 Hi-B 取向硅钢生产工艺技术，可以大力推动取向硅钢生产技术的进步，提升 Hi-B 产品的数量、质量和品种，缓解世界能源供应日益紧张的局面，对节约能源和保护环境起到重要的推动作用。
