近日，由寶鋼股份（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“寶鋼”）牽頭的“激光耐熱刻痕取向硅鋼制造技術(shù)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用”項(xiàng)目榮獲中國(guó)鋼鐵行業(yè)最高榮譽(yù)——“冶金科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)”特等獎(jiǎng)。8月7日，《解放日?qǐng)?bào)》在二版頭條對(duì)此進(jìn)行了報(bào)道。

取向硅鋼是制造電力變壓器鐵芯的核心材料，直接決定變壓器的節(jié)能水平。由于制造難度大，被譽(yù)為“鋼鐵皇冠上的明珠”。

《解放日?qǐng)?bào)》8月7日第二版報(bào)道

產(chǎn)業(yè)鏈介紹

硅鋼產(chǎn)業(yè)鏈上游為原材料，包括鐵礦石、工業(yè)硅、碳質(zhì)還原劑、合成金屬等；中游為硅鋼，可分為取向硅鋼和無(wú)取向硅鋼；下游應(yīng)用于變壓器、大型機(jī)電、小型機(jī)電、家用電器、新能源汽車(chē)等領(lǐng)域。

硅鋼產(chǎn)業(yè)鏈以上游高純?cè)希ㄨF礦石Fe≥62%、工業(yè)硅Si≥98.5%）為基石，中游工藝分化形成取向硅鋼（Hi-B鋼鐵損≤0.85W/kg，支撐超高壓變壓器能效）與無(wú)取向硅鋼（50W600鐵損≤2.8W/kg，驅(qū)動(dòng)新能源車(chē)電機(jī)升級(jí)）兩大核心品類(lèi)。

根據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院報(bào)告，取向硅鋼的下游應(yīng)用變壓器，是利用電磁感應(yīng)的原理來(lái)改變交流電壓的裝置，包括運(yùn)行在主干電網(wǎng)的電力變壓器和運(yùn)行在終端的配電變壓器兩大部分。2024年中國(guó)變壓器行業(yè)總產(chǎn)量預(yù)計(jì)達(dá)到1.95萬(wàn)億伏安，同比增長(zhǎng)11%。2025年中國(guó)變壓器產(chǎn)量預(yù)計(jì)將接近2萬(wàn)億伏安。

除取向硅鋼制造工藝突破外，寶鋼在今年5月舉行的第四屆無(wú)取向硅鋼應(yīng)用技術(shù)大會(huì)上，全球首發(fā)了4款全新高性能無(wú)取向硅鋼產(chǎn)品，其中包含一款極薄規(guī)格極低鐵損高磁感無(wú)取向硅鋼，為全球首個(gè)鐵損值小于9瓦/千克的產(chǎn)品。這款產(chǎn)品將極大提升高轉(zhuǎn)速電機(jī)的性能與效率上限，未來(lái)可廣泛應(yīng)用于人形機(jī)器人、低空飛行器等領(lǐng)域。

寶鋼激光耐熱刻痕取向硅鋼視頻講解

攻堅(jiān)克難，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白
進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，能源與環(huán)境危機(jī)日益加劇，世界各國(guó)紛紛制定節(jié)能減排戰(zhàn)略。提高電力行業(yè)變壓器能效等級(jí)是節(jié)能減排戰(zhàn)略的核心內(nèi)容之一，這就要求作為變壓器核心材料的取向硅鋼必須提高節(jié)能等級(jí)。

耐熱刻痕取向硅鋼對(duì)電網(wǎng)節(jié)能減排意義重大，是新型立體卷鐵芯節(jié)能變壓器的理想用材。長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)沒(méi)有耐熱刻痕取向硅鋼制造技術(shù)，世界上僅有國(guó)外兩家公司能夠小批量生產(chǎn)該類(lèi)型取向硅鋼，嚴(yán)重制約了我國(guó)高能效變壓器特別是立體卷鐵芯節(jié)能型變壓器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

寶鋼硅鋼車(chē)間內(nèi)景

為了解決關(guān)鍵鋼材“卡脖子”難題，寶鋼在2011年啟動(dòng)了耐熱刻痕產(chǎn)業(yè)化技術(shù)研究。2020年12月，歷時(shí)9年艱苦自主研發(fā)，寶鋼新型耐熱刻痕取向硅鋼機(jī)組成功投產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了耐熱刻痕產(chǎn)業(yè)化技術(shù)的全球首發(fā)，并填補(bǔ)我國(guó)取向硅鋼耐熱刻痕系列產(chǎn)品的空白。

當(dāng)鋼鐵行業(yè)遇上“冷加工”
研發(fā)團(tuán)隊(duì)摒棄國(guó)外采用的機(jī)械刻痕、化學(xué)腐蝕等工藝技術(shù)路線(xiàn)，以實(shí)現(xiàn)刻痕技術(shù)迭代為目標(biāo)研發(fā)激光刻痕工藝，成功解決了激光動(dòng)態(tài)連續(xù)微加工的世界性難題，相繼突破了能量效率最佳化、光路系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)、模塊化產(chǎn)線(xiàn)設(shè)計(jì)、柔性生產(chǎn)等耐熱刻痕核心技術(shù)；發(fā)明了激光高速化連續(xù)生產(chǎn)“冷加工”技術(shù)，實(shí)現(xiàn)新型耐熱刻痕產(chǎn)業(yè)化技術(shù)的全球首發(fā)。

2024年12月，寶鋼獲得一項(xiàng)發(fā)明專(zhuān)利授權(quán)，專(zhuān)利名為“一種耐熱刻痕取向硅鋼及其刻痕方法”。本發(fā)明公開(kāi)了一種耐熱刻痕取向硅鋼，其單面或雙面具有刻痕形成的平行線(xiàn)狀溝槽，所述溝槽的兩側(cè)堆積物高度不超過(guò)3μm，相鄰溝槽之間的無(wú)刻痕區(qū)域內(nèi)的飛濺物最大高度不超過(guò)3μm，且無(wú)刻痕區(qū)域內(nèi)飛濺物所占面積比例不超過(guò)5%。

寶鋼硅鋼工廠(chǎng)外景

此外，本發(fā)明還公開(kāi)了上述的耐熱刻痕取向硅鋼的刻痕方法，其在進(jìn)行激光刻痕的同時(shí)對(duì)帶鋼施加振動(dòng)，使得帶鋼振幅介于0.2-3000μm之間。本發(fā)明通過(guò)引入鋼板高頻振動(dòng)的方式，有效解決了激光生產(chǎn)耐熱刻痕取向硅鋼中所面臨的溝槽附近熔融物堆積或飛濺所導(dǎo)致的疊片系數(shù)下降的問(wèn)題。

寶鋼實(shí)現(xiàn)耐熱刻痕產(chǎn)業(yè)化技術(shù)的全球首發(fā)，一舉改變了激光靜態(tài)微加工的工業(yè)應(yīng)用現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)了顛覆傳統(tǒng)耐熱刻痕產(chǎn)品工業(yè)化生產(chǎn)的技術(shù)革命；與傳統(tǒng)工藝相比，有效克服了生產(chǎn)效率低、質(zhì)量不穩(wěn)定、環(huán)境不友好等缺陷，形成了寶鋼取向硅鋼耐熱刻痕技術(shù)的代際優(yōu)勢(shì)。

自研產(chǎn)線(xiàn)解決了兩大世界性難題：一是將超短脈沖激光技術(shù)應(yīng)用在取向硅鋼工業(yè)化生產(chǎn)上，實(shí)現(xiàn)耐熱刻痕工藝突破；二是自主設(shè)計(jì)并建成全球首條激光耐熱刻痕產(chǎn)線(xiàn)，產(chǎn)線(xiàn)關(guān)鍵控制精度達(dá)到微米級(jí)，產(chǎn)能較國(guó)外耐熱刻痕產(chǎn)線(xiàn)擴(kuò)大約3倍，實(shí)現(xiàn)了規(guī)模化生產(chǎn)。

李國(guó)保（居中位）和同事們檢查硅鋼產(chǎn)品

寶武集團(tuán)首席科學(xué)家、硅鋼事業(yè)部技術(shù)總監(jiān)李國(guó)保表示，國(guó)內(nèi)電力行業(yè)如果采用寶鋼新型耐熱刻痕產(chǎn)品制造新一級(jí)能效變壓器替代當(dāng)前配電網(wǎng)絡(luò)，年節(jié)電量可達(dá)900億千瓦時(shí)，相當(dāng)于再造一個(gè)三峽電站。

當(dāng)前，硅鋼產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)“高端化提速”與“全鏈整合”雙軌并行趨勢(shì)，頭部企業(yè)依托工藝創(chuàng)新（如低溫高磁感技術(shù)、薄帶鑄軋）加速高牌號(hào)產(chǎn)品迭代，同時(shí)通過(guò)縱向延伸產(chǎn)業(yè)鏈（硅鋼-變壓器/電機(jī)）構(gòu)建協(xié)同優(yōu)勢(shì)。

寶鋼以激光耐熱刻痕技術(shù)為代表，正在推動(dòng)產(chǎn)品的高端化轉(zhuǎn)型。當(dāng)前，在全球取向硅鋼產(chǎn)品領(lǐng)域，寶鋼市場(chǎng)份額已達(dá)40%。依托于激光技術(shù)的高速發(fā)展，激光耐熱刻痕可迭代的技術(shù)優(yōu)勢(shì)越發(fā)明顯，為下一代技術(shù)的開(kāi)發(fā)奠定了扎實(shí)基礎(chǔ)。