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[中国取向硅钢之冠] 国内市场占有率约六成 宝钢股份取向硅钢独领风骚

2020年12月15日,中国宝武宝钢股份新型耐热刻痕取向硅钢机组正式投产。这条由宝钢自主研发、自主集成设计的产线,相比国际竞争对手生产效率更高,对环境也更加友好。该项目的成功标志着宝钢股份取向硅钢在世界范围内实现了全面引领。

图为中国宝武宝钢股份新型耐热刻痕取向硅钢机组投产现场。

从1978年武钢一米七轧机工程试投产,诞生了我国第一卷冷轧取向硅钢,到上世纪八九十年代武钢两次引进技术,建立起从冶炼到冷轧硅钢的工艺流程,实现了从轧制单一CGO(普通取向硅钢)产品到HiB钢(高磁感取向硅钢)生产技术的消化创新,再到2008年宝钢“十年磨一剑”自主研发出高端取向硅钢以及如今宝钢股份新型耐热刻痕取向硅钢机组投产……一路走来,宝钢股份在取向硅钢领域从零起步发展成为中国硅钢行业的引领者,为我国取向硅钢发展做出了重要贡献。

“卡脖子”之痛——关键核心技术是买不来的

随着经济发展,我国对取向硅钢的需求逐步向更高端化发展,给钢铁企业带来了新挑战。首当其冲的是关键核心技术被“卡脖子”。在三峡工程建设的前期,中国尚不具备高等级取向硅钢供应能力。当时项目急需高牌号取向硅钢,国外硅钢供应商却不肯供应;后来“求”到一家国外厂商,对方却一次性提价1000美元/吨,并且还是限量供应。在三峡工程这样举国瞩目的项目上,中国被“卡住了脖子”。

在2003年全国人大会议期间,国家领导接见了宝钢代表并下达了光荣任务,要求宝钢尽快供应高等级取向硅钢,保障国家电力安全。

购买成熟技术肯定是最便捷的路径。为此,宝钢领导亲自带队遍访亚洲、美洲、欧洲的取向硅钢生产厂,谋求技术引进,但几乎全部厂家都给出了冰冷的回答:拒绝出售。好不容易有一家企业勉强同意出售其过时技术,还提出了极其苛刻、令人难以接受的附加条件。在技术的引进上,中国再一次被“卡住了脖子”。

这样的经历,让宝钢深刻体会到,在关乎国运的核心技术面前,金钱显得无能为力。

知“痛”而后勇——坚决走自主研发道路

买技术的路子走不通,宝钢决然地走上了自主研发的道路。该公司领导亲自挂帅成立领导小组,宝钢研究院牵头成立工作小组,公司上下全力进行取向硅钢产品开发,将国家任务担在肩上。

技术路径的选择,是研发团队需要迈过的第一道坎儿。当时摆在面前的有两条路径:一条是高温路径,一条是低温路径。高温路径的发展时间长,技术相对成熟,开发成功的把握相对较大,但缺点在于难以形成大批量生产能力;低温路径当时刚刚形成,产品质量高并且相对容易形成批量能力,但彼时全世界只有一条低温路径取向硅钢生产线,宝钢还完全不知道是怎么回事,开发失败的概率很大。

两条路径的开发难度相差很多,研发成功后的结果也会差异很大。一边是稳妥而保守,一边是挑战且激进,技术团队花了大半年的时间进行辩论,一度相持不下。“这么大的中国在持续发展,如果宝钢不能大批量地供应高品质取向硅钢,一个保守的成功又有多大意义呢?”最后,大家统一思想,选择了挑战。

技术路径的确定只是明确了走哪条路,但要真正“上路”,还需要研发设备。为此,技术团队先是找到了一家曾做过成套取向硅钢模拟设备的供应商,但就在谈判行将结束的时候,国外一家竞争对手出来干涉,理由是该供应商当年为其供应过设备,现在不能再卖给宝钢。技术不肯卖,实验室设备也不让卖。这再一次说明,关键核心技术是要不来、买不来、讨不来的。

设备买不到,我们自己造!现任中国宝武工程科学家李国保,是当时的研发带头人,他带领团队自主创新设计出30余套实验室试验装备,自主开发了数十项关键工艺参数检测技术,终于贯通了试验流程。正因为被人家“卡脖子”,宝钢依靠自主设计的实验室装备才与原来厂商的装备不同,因此建成了世界上最好的硅钢实验室,为后来的研发、大生产验证、现场问题解决提供了坚强保障。

有了设备,研发团队开始“拼命”实验。取向硅钢工艺流程非常长,通常情况下,一个月最多做两轮实验。技术团队群策群力,锁定多功能炉等“瓶颈”工序,采用穿插统筹的重叠试验方法,最大限度地提高效率、节省时间。实验过程中多功能炉从不停机,即便春节也不例外。炉子不停,人更不能停。每次实验结果出来,团队不分昼夜进行讨论,一年之中光投影仪的灯泡就用坏了3个。粗略一算,一年做了75轮实验,相当于一年完成了正常情况下三年才能完成的实验量。

取向硅钢工艺窗口极窄,为了获得一个准确的轧制温度,李国保和团队成员往往需要戴着护目镜,在某个位置蹲上一宿,历经几十次测温,才能确认一个参数。工艺中有多少个参数,研发团队就需要来多少遍这样的蹲守。

正是这样的拼搏精神,换来了他们超高的研发效率。2004年5月份,第一块合格CGO钢板出样;7月份,第一块HiB合格钢板出样。团队没有急着庆祝,而是继续追求稳定的结果重现。直到2005年10月份,当连续10轮实验得出同样的结果时,技术团队才确认已经掌握了低温取向硅钢的核心技术。好消息传出,宝钢股份立刻决策产线上马,研发团队的战场又随之从实验室转移到了产线。

产线的关键环节同样在设备。由于国外对手的技术封锁,虽然请来的都是世界一流设备商,但都没有做过取向硅钢。无可奈何的宝钢被迫越俎代庖,在工厂设计的基础上又完成一整套工艺技术输出文本,相当于告诉设备商如何去设计他们的设备,这才打破了困局,啃下了设备这根“硬骨头”。

然而,“硬骨头”不止一根。2007年开展前工序验证,在第一轮取向硅钢试制时,连铸机出口的铸坯断成了一块一块的。铸坯在运往热轧板坯库的途中,发出噼里啪啦的爆裂声音,等到板坯库一看,裂纹纵横交错,根本无法轧制,第一轮试制全军覆没。

技术团队并不气馁,他们全流程查找原因,每天连续工作十几个小时,通过不断地试错验证,最终将一贯制管理从炼钢延伸至炼铁。炼铁、炼钢、热轧所有前工序与硅钢联合克服了多项难题,才最终解决了铸坯开裂问题。

2008年5月15日,宝钢取向硅钢第一卷合格卷成功下线,标志着宝钢取向硅钢自主研发取得成功。仅仅相隔两个半月,2008年7月29日,宝钢第一卷高磁感取向硅钢下线;又隔4个半月,2008年12月12日,宝钢第一卷激光刻痕取向硅钢下线。一年内,宝钢取向硅钢3个细分品种全部成功下线。

时至今日,有团队成员回忆起2008年的情景仍会说:“第一炉合格的取向硅钢出炉时,钢水映红了整个车间,一瞬间,现场所有人的心都被点亮了”。

从“受制于人”到“领先于人”——向全球硅钢第一品牌奋力迈进

2008年投产当年,宝钢取向硅钢产量为2.6万吨,第二年产量达到9万吨,第三年产量为10万吨实现达标。宝钢产品下线以后,很快投入到国家重大工程建设中。

2009年10月份,三峡工程召开鉴定会,对宝钢产品用于三峡500千伏电站进行技术评审。采用宝钢取向硅钢制成的变压器在随后的检验中一次性全部合格,宣告了中国在高端取向硅钢领域不再受制于人。

灵绍工程是±800千伏的特高压直流工程。当时国际形势风云变幻,国外唯一供应商切断供货,灵绍工程被迫待机。面对高难度技术要求,宝钢坚决地顶了上去,最终为34台变压器供应取向硅钢,变压器合格率达100%,标志着中国取向硅钢品质再上新台阶。

宝钢取向硅钢的成功开发和应用,得到了国家的高度肯定。2012年3月份,中国金属学会与中国钢铁工业协会经过鉴定一致认为宝钢取向硅钢技术是中国钢铁行业完成的一项重大创新,技术水平达到国际一流。2013年,宝钢低温取向硅钢开发与产业化项目,获得国家科技进步奖一等奖。

宝钢股份硅钢在前进的路上从未止步。2018年,宝钢股份取向硅钢应用于±1100千伏全球最高电压等级直流换流变压器,开启了特高压输电技术发展的新纪元。发展到今天,宝钢股份取向硅钢产量稳居世界第一,产品覆盖全系列牌号。近年来,宝钢股份连续发布代表世界最高技术水平的“全球首发牌号”,在时间推移中建立起多方位优势,向全球硅钢第一品牌奋力迈进。

2020年,宝钢股份取向硅钢在国内市场占有率约为60%;面向国际市场,宝钢股份取向硅钢出口数量约为总产量的1/4,将22万吨高品质取向硅钢出口至美、日、韩等38个国家的207家重要用户。

宝钢股份取向硅钢对中国电力高质量发展意义重大。宝钢股份取向硅钢开发成功之后,中国电力行业安全得到保证,产品先后应用于三峡工程以及昌吉-古泉±1100千伏、白鹤滩-江苏±800千伏等大型特高压直流工程。2017年以来,宝钢股份取向硅钢在特高压交、直流变压器市场占比高达95%以上。2021年6月份投产的白鹤滩水电站,宝钢股份为其供应高端硅钢3万余吨,其中取向硅钢1.4万吨,直流送出换流变压器等关键设备用钢占有率达100%,彻底告别进口取向硅钢。

与此同时,宝钢股份取向硅钢也伴随着我国特高压这张“名片”走向世界。宝钢股份取向硅钢在巴西美丽山±800千伏特高压直流工程中的应用占比达到78%以上,在巴基斯坦默拉±660千伏直流工程中的应用占比达到100%,成为“一带一路”的重要实践。

时至今日,中国电力工程用取向硅钢被国外厂商“卡脖子”的情况已经不复存在。中国特高压电网、大型电力项目工程迅猛发展,一件件“大国重器”闪耀问世,其背后,正是宝钢股份强大的高品质取向硅钢供应能力。依靠自主创新,宝钢股份取向硅钢不仅圆满地完成了“国家任务”,还凭借着一项项首发技术和一个个首发牌号,将自身打造成为“国之重器”“镇国之宝”的有力铸造者,而这也正是中国宝武、宝钢股份对“国之大者”的应有贡献和担当。

冠军档案

宝钢股份取向硅钢

生产厂:宝钢股份宝山基地、青山基地(武钢有限)

品种:普通取向硅钢、高磁感取向硅钢、激光刻痕取向硅钢、低噪声取向硅钢、特殊涂层取向硅钢、耐热刻痕取向硅钢等,产品覆盖全系列取向硅钢牌号。

应用:2020年宝钢股份取向硅钢在国内市场占有率约为60%,2017年以来在特高压交、直流变压器市场占比高达95%以上;面向国际市场,宝钢股份取向硅钢出口数量约为总产量的1/4,将22万吨高品质取向硅钢出口至美、日、韩等38个国家的207家重要用户。宝钢股份取向硅钢先后应用于三峡工程等水电工程,昌吉-古泉±1100千伏、白鹤滩-江苏±800千伏等我国大型特高压直流工程,以及巴西美丽山±800千伏特高压直流工程、巴基斯坦默拉±660千伏直流工程等“一带一路”工程。

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