学文网【摘要】面对我国硅钢行业高速发展的二十年，本文综述国内硅钢行业的发展历程，介绍硅钢主要产品种类及用途，以及硅钢生产线主流供应商及其设备特点，通过对行业的梳理总结，提出我国未来应重点加强高端产品的研发生产，避免中低端产品产能过剩的发展建议。
【关键词】取向硅钢、硅钢生产线、行业发展
经过组织多个国内大型钢铁企业硅钢生产线成套设备进口采购的工作，对硅钢行业有了更深入的认识。本文对硅钢成套设备及其产品、用途进行总结、梳理，便于今后更好的与客户沟通，提供更为专业化、合理化的服务方案。
一、我国硅钢行业发展
20世纪90年代至21世纪初期，我国的硅钢生产行业进入了蓬勃发展期。武钢无疑是带动这一发展浪潮的龙头老大，其不仅能生产高品质、高附加值的高牌号无取向硅钢，更突破性的实现了取向硅钢，包括高磁感Hi-B钢的稳定生产，改变了我国高品质硅钢完全依靠进口的尬尴局面。随着科技不断发展，近几年我国各大钢厂在硅钢生产上也都有了质的飞跃。紧随武钢的脚步，宝钢也攻破了取向硅钢的生产技术及诀窍，而其他大中型钢铁企业，如太钢、攀钢等也将无取向硅钢作为主要产品，投放市场。2011年左右，太钢、华菱、鞍钢等钢厂取向硅钢产品先后投产，亦是来势汹汹，势要抢占被武钢、宝钢长期占据的硅钢市场。还有许多中小型企业或合资企业也纷纷上了硅钢生产线。
2009年，武钢、宝钢两家钢铁企业已生产高磁感、低铁损取向硅钢共计14万吨，并在500kV变压器的生产中实现突破。2011年全国冷轧无取向硅钢产量560万吨，取向硅钢产量为62万吨，其中大型国有企业武钢、宝钢、鞍钢处于垄断地位，这三家企业的冷轧取向硅钢年产量到达了57万吨。2013年1-11月我国无取向硅钢产量已达677.43万吨，取向硅钢产量达到84.98万吨[1]。虽然生产的硅钢牌号不尽相同，档次参差不齐，但不可否认，全国的硅钢产能、品种和质量均有了大幅提高。
二、硅钢的分类及用途
硅钢是一种硅铁合金。用硅钢轧制的片材是电工领域中应用最广的软磁材料，所以硅钢片又称为电工钢片。硅钢片在发电机、电动机、变压器、继电器、扼流圈、电磁机构及测量仪器仪表中被广泛使用。
含硅量直接影响硅钢片的性能。硅是钢的良好脱氧剂。硅与氧结合，使氧转变为不被碳还原的稳态的SiO2，避免了因氧原子掺杂而使铁的晶格畸变。一般含杂质的铁加入硅后能降低矫顽力和铁损，提高磁导率。但是硅含量并非越高越好。过度增加硅含量会使材料硬度增加、脆性加重，韧性和导热性下降，对散热及机械加工不利，故一般硅钢片的含硅量不超过4.5%。
碳、硫、氧是硅钢片中的三大有害物质。这些元素会增加软磁材料的矫顽力，并使硅钢片的磁滞损耗增大。此外，含氮过多也会妨碍晶粒成长，导致磁滞损耗和矫顽力增加。含铝量超过0.5%的硅钢片脆性过大，难于加工。所以在生产中应尽量消除这些对硅钢片有不良影响的杂质元素。
按照轧制方法的不同，硅钢可分为冷轧硅钢和热轧硅钢。其中热轧硅钢主要用于发电机的制造，均为无取向，但其可利用率低，耗能较大，已逐步淘汰。
目前市场上的主流产品均为冷轧硅钢，冷轧硅钢按晶粒结构可分为冷轧无取向硅钢及冷轧取向硅钢。与热轧硅钢相比，冷轧无取向硅钢表面光滑平整，厚度薄而均匀，尺寸精度高，铁损低，磁性能好。冷轧取向硅钢的磁性具有强烈的方向性；在易磁化的轧制方向上具有优越的高磁导率与低损耗特性。冷轧取向硅钢按取向度和磁性的不同，又分为普通取向硅钢（CGO）及高磁感取向硅钢（Hi-B）这两大类型。由于高磁感取向硅钢的易磁化轴在轧制方向上的取向度比普通取向硅钢高，而且铁损及磁致伸缩值比普通取向硅钢明显降低，且应力敏感性更小，故其铁损比普通取向硅钢降低了至少15%，相当于提高了3-4个牌号，性能更为优越[2]。
硅钢也可按牌号进行分类，大部分国家都按铁损值定义牌号，牌号越高，铁损越低，其屈服强度高，变形抗力、脆性高，质量也好，相应价格也高。
本文在下表中总结了几种硅钢的规格和用途。
通过总结，我们可以运用上述知识判断采购项目的目标产品、销售客户及大致产能。例如2009年底完成的武钢一硅钢改造成套设备采购项目，其目标产品为高磁感取向硅钢，牌号为Hi-B（I）（II）钢，产品规格宽度为850-1300mm，厚度为0.20-1.55mm，设备年均轧制量为18.6万吨。根据上文中的描述，可推断此生产线主要用于生产适用于无线电高频变压器使用的硅钢片。
三、硅钢生产线及主要供货商
硅钢生产工艺复杂，一条冷轧硅钢生产线需要热轧卷首先经过机械除磷，常化酸洗除氧化铁皮，然后进入轧机段。酸洗卷进入轧机段，首先在开卷机上拆除捆带，开卷后，经矫直机将带钢头部矫直，并送到出口卷取机处，通过钳口将带头卷入后，进行轧制，第一道次轧制完成后，反向进行第二道次轧制，根据工艺需要依次完成所有道次的轧制。采用可逆轧机进行轧制是由硅钢的脆性和结构所决定的，硅钢片又脆又薄，所以多采用小辊径多轧辊的轧辊结构[3]。目前世界主要的冷轧硅钢轧机类型有四辊单机架可逆轧机、六辊单机架可逆轧机及二十辊可逆轧机。四辊轧机中，西马克公司生产的CVC单机架四辊可逆轧机最为典型。其依靠支承辊传动，将扭矩最终传递至工作辊，由于工作辊被动工作，故辊径较小，可实现较大的压下力及较少的轧制道次，适用于轧制宽薄规格高导磁率取向硅钢，但四辊轧机的能耗较大。六辊轧机辊径较大，轧制面积大，压下力相对小，轧制速度高、对于精度要求较高的硅钢片，轧制道次较多，适用于轧制定型较为容易、厚度较厚的硅钢片，年产量一般为15-30万吨钢；而二十辊轧机辊径较小，轧制面积小，压下力比较大，轧制道次少，适用于轧制较难定型的超薄硅钢片，武钢的一硅钢改造采购的就是二十辊单机架轧机。但由于在每个轧制过程中，轧辊都需要经历启动、加速、稳速、降速、停止的变化，由于轧辊直径小，直接导致了轧制速度慢，年产量相对低，一般在10万吨左右。各种轧机都有其优缺点及适用范围，现在行业内正在研究将六辊轧机与二十辊轧机配合使用，以同时满足产量与轧制精度的要求[4]。当一个钢卷轧制完毕后，由卷取机的卸卷小车将成品钢卷运至鞍座上，钢卷经称重、打捆后由吊车吊运到轧后库存放，之后进行退火操作及涂漆。 由于铁芯叠片间容易发生短路从而增大涡流损耗，所以一般要求冷轧硅钢产品表面必须涂上无机盐或半有机盐绝缘薄膜，以防止不必要的损耗。
世界一流的硅钢轧机生产厂商主要有日本新日铁公司、德国西马克公司、日本三菱日立制铁机械株式会社及新进的法国DMS公司等，其中能生产出质量世界第一的取向硅钢产品的日本新日铁公司不向中国提供硅钢轧机及技术诀窍，这大大制约了我国对硅钢生产的研究及高性能产品的突破。
四、硅钢行业发展建议
截止2014年，世界共有16家钢铁企业能够生产高附加值的取向硅钢。其中，日本、韩国、德国的取向硅钢产品市场占有率最高。我国虽然在硅钢产量和品种上均取得了前所未有的成绩，但我们也应当注意到硅钢行业的高端产品还是主要依靠进口，核心技术无法引进，研究开发之路仍然任重而道远。在花重金购买国外进口设备的同时，应投入更多的精力在如何运用好这些设备，降低能耗，甚至开发新产品上，提高研发成效，这才是响应国家十二五节能减排***策，适应新时代经济发展新常态要求的重要途径。
纵观国内各钢铁企业，近些年大量的启动硅钢生产线，虽然有利于打破行业垄断，加强硅钢行业的竞争，促进技术发展，但从另一个侧面反映出一种从众心理，缺乏长远考虑。目前虽然我国的硅钢需求量较大，但国内的硅钢产能已接近需求值，尤其国内中低端产品产能已经供过于求，但仍有不少钢铁企业盲目追求产能，这不仅影响硅钢的市场价格，也对原材料造成极大的浪费，企业的利润也难以得到保证。如今，硅钢行业重复建设、重复投资的现象日益严重，由此带来的资源浪费、环境污染、产品价格持续低迷等不良效应也日趋明显，建议我国钢铁企业根据取向硅钢发展的新形势、新要求，审慎、客观的分析市场需求，合理定位、科学规划，保证项目的实际收益。
参考文献：
[1] 王英广.硅钢2014年供需关系难有质变[M]，中国冶金报，2014（1）
[2] 董爱锋.取向硅钢生产工艺技术分析和发展趋势[J]，特殊钢，2013（5）：20-24.
[3] 李浩.组合式生产冷轧硅钢的机型选择[J]， 冶金丛刊，2012（8）：24-25.
[4] 杨华国.高牌号硅钢冷轧机选型的研究[J]，上海金属，2007（9）：105-111.
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