山力兴冶冷轧无取向电工钢的创新生产技术及卓越性能

山力兴冶冷轧无取向电工钢的创新生产技术及卓越性能冷轧无取向电工钢是一种软磁材料，主要用于各种电机、微电机和发电机及电子变压器的铁芯，起着电磁能量转换的介质作用，也是一种金属功能材料，对节能降耗起着重要作用。冷轧电工钢具有生产工艺复杂、制造技术难度大的特点，不仅要采用高洁净钢的冶炼技术和装备，而且还需高要求的控轧控冷和高精密冷轧技术及严格的退火工艺技术。12月8日，黄石山力兴冶薄板有限公司（以下简称“山力兴冶”）自主研发的新产品-冷轧无取向电工钢通过了湖北省科技厅组织的专家鉴定委员会的鉴定，并成为中南六省生产无取向电工钢的第一家民营企业，为中国加快淘汰落后产能的热轧硅钢产品创造了有利条件。山力兴冶采用年产20万t无取向电工钢连续脱碳退火涂层生产线，该生产线结合和发挥了公司在国内外几十条连续机组的总体设计经验，采用先进的设备、合理的机组线布局，通过对电工钢成分性能设计、冶炼工艺技术研究、冷轧和退火工艺技术研究，开发出了S50W470、S50W600、S50W800、S50W1300等牌号无取向电工钢，取得发明专利1项，实用新型专利7项。产品经用户使用其磁感和铁损指标高于国家标准（GB/T2521-2008）。1、山力兴冶无取向电工钢生产线介绍工艺流程：冶炼→连铸→热连轧→酸洗→冷连轧→脱碳退火涂层→分卷→检验→包装入库。其中冶炼、连铸、热连轧由外部合作完成，其余工序由本公司完成。主要装备及参数：1）开发具有国内先进水平的1380mm连续浅槽紊流酸洗。2）具有6000L/H酸雾焙烧酸再生机组。3）具有国内先进水平的1420mm六辊五连轧。4）开发适应不同原料并具备快速调整能力的1250mm脱碳退火炉。5）高精度保证的纵剪精整机组。酸洗后的带钢用先进二级控制、自动化程度高的六辊五机架冷连轧机进行轧制，轧机具有弯辊、窜辊、厚度、板形全自动化控制，具有高精度AGC技术、ABB板形检测、瑞美厚度检测，确保轧制精度符合硅钢产品生产要求；电工钢脱碳退火机组的功能是对冷轧后的无取向硅钢带进行带钢表面脱脂，并在保护气氛下进行脱碳退火和再结晶退火，将带钢含碳量降到规定范围内，使晶粒长大，提高磁性水平，消除应力，并涂绝缘层。2、新产品主要技术参数：1）低铁损铁损是由磁滞损耗、涡流损耗和反常损耗三部分组成的。铁损低可节省大量电力、延长变压器工作时间并简化冷却装置。因电工钢的铁损造成的电量损失占一个国家年发电量的2.5%-4.5%，因此，各国生产电工钢板总是千方百计地降低铁损，并以铁损作为考核产品磁性能的最重要指标。国标中无取向电工钢要求铁损最大为13W/kg。山力兴冶开发的产品铁损最低达3.38W/kg，最大也不超过6.4W/kg。2）高的磁感应强度磁感应强度高，铁芯激磁电流降低，导线电阻引起的钢损和铁芯损降低，可节省电能。磁感应强度高可使铁芯体积缩小和质量减轻，制造成本降低。国标中无取向电工钢要求磁感应强度为大于1.6特斯拉。山力兴冶的产品磁感最高达1.77特斯拉，最低为1.65特斯拉。3）磁时效小铁芯的磁性随使用时间而变化的现象叫磁时效。磁时效主要是由于过饱和碳和氮及杂质元素折出物而引起。电工钢要求很小的磁时效，为此在成品电工钢中要求严格控制可能产生磁时效的杂质成分如碳、硫和氮等的含量，并在再结晶退火时进行净化。4）加工性能由于电工钢还需要进一步加工成形，用户对其加工性能也有一定要求：①好的冲片性，为此炼钢中严格控制硅和磷含量；②表面光滑平整，厚度偏差小和均匀，这项要求主要是为了提高产品的叠装系数，保证冲剪片尺寸精度和便于铁芯装配，电工钢板的叠装系数降低1%，相当于铁损增高2%和磁感强度降低1%，还大大增加噪音。5）好的绝缘膜对绝缘膜的要求是：耐热性好、膜薄且均匀、层间电阻高、附着性好、冲片性好、耐腐蚀性和防锈性好。由于市场对冷轧电工钢的性能要求很高，冷轧无取向电工钢实际技术要求一般比国家标准（见表1）高很多，为了满足市场对电磁性能的要求，公司制定了内控技术标准（企业标准Q/SLXY06—2011），其具体指标参见原创表2、3、4。3、采用的创新技术：1）盐酸紊流浅槽酸洗技术，实现逆向梯流，使各个酸洗槽之间的酸液浓度均不相同，保证废酸满足酸再生要求。2）喷雾焙烧废酸再生技术，将废酸液送至酸再生装置，生成游离酸，再返回酸洗机组，重复利用废酸再生过程，同时得到氧化铁粉。3）五连轧连续轧制技术，采用六辊五机架轧机对酸洗后冷态带钢进行连续轧制，轧机工作辊传动，并通过轧制模型对轧制参数进行有效控制，确保轧制厚度宽度符合要求。4）开发能适应天然气等不同燃料的无氧化加热、高温辐射管加热新技术与装备，结合先进的环保绝缘涂层新技术和双交叉、开关自动化控制技术，并将山力公司具有自主知识产权的发明专利《带钢连续退火炉烟气余热综合利用工艺及其装置》成功应用在电工钢退火炉上，将吨钢燃料能耗从3GJ降低到1.95GJ，下降35%。5）新型硅钢退火炉陶瓷辊技术，炉内带钢输送系统采用陶瓷辊，单辊转动，单独控制，有效避免炉辊结瘤，减少带钢表面划伤，提高产品质量和性能。6）高效带钢清洗技术，采用先进实用的化学脱脂和电解脱脂技术，增强脱脂效果，清除带钢表面的油污和铁粉。7）采用自主研发的张力测量装置技术，达到精确控制炉内运行带钢张力的目的，有效降低了机组运行的断带率，提高了产品质量。本装置检测精度达到了国外进口测张计的水平，但造价大大低于进口产品。8）采用保护气体循环喷射冷却装置技术，按照规定冷却速度冷却带钢，将带钢冷却至出炉温度，保持良好的板形。9）退火炉采用轻型纤维作内衬，具有筑炉快，热惯性小，延长了炉体使用寿命，解决了升降温过程中炉体开裂问题。10）采用先进的绝缘涂层技术，可适应多种涂料的能力，尤其是环保涂层。11）优化工艺参数以适应不同厂家的原料技术，针对不同厂家的原料指标，不断优化退火温度、均热脱碳温度、不同气体加湿量，摸索出了一整套工艺方案，并形成工艺规程，实现了复杂原料情况下能快速生产出合格产品的工艺技术。12）采用先进可靠的电工钢脱碳退火生产工艺和设备。如余热利用技术、保护气体加湿技术、新型硅钢退火炉陶瓷辊技术。4、下一步研究目标1）尽快开发0.35mm薄规格的电工钢，为用户提供更高性价比的冷轧无取向电工钢，满足国内市场需求。2）研制开发W210-W440等型号的高牌号冷轧无取向电工钢，为公司的发展作为产品储备。