王 媛

國內(nèi)外短流程工藝生產(chǎn)硅鋼簡述

王 媛

一、短流程工藝生產(chǎn)硅鋼的背景

硅鋼是電力和電訊工業(yè)用以制造發(fā)電機、電動機、互感器及其它電器儀表的重要軟磁材料，同時也是一種高投入、高技術(shù)、高消耗、高成本的鋼鐵產(chǎn)品。從20世紀(jì)初期發(fā)現(xiàn)取向硅鋼以來，美國、日本的研究者對其進行了大量的研究，生產(chǎn)工藝不斷改進，性能水平不斷提高。

短流程生產(chǎn)線可以大幅減少資源和能源的消耗，減少有害氣體排放，降低生產(chǎn)成本。在全球排放問題日益緊迫、鋼鐵廠經(jīng)濟效益多數(shù)不佳的大背景下，短流程工藝生產(chǎn)鋼鐵能夠有效緩解這種狀況。

薄板坯連鑄連軋技術(shù)、薄帶鑄軋技術(shù)均體現(xiàn)了縮短工藝流程的思想。傳統(tǒng)的板坯連鑄機+常規(guī)熱軋機組要求廠房覆蓋的工藝路線長度約800m。薄板坯連鑄工藝包括一臺連鑄機、常化爐和幾個熱軋機架，其所需的工藝路線長度約為一半，即300m-400m。而采用Castrip技術(shù)的薄帶鑄軋工藝的路線長度僅需60m。而最新建成的這種工藝的長度已縮短至不足50m。見圖1。

圖1 各工藝路線對比

二、短流程工藝生產(chǎn)硅鋼發(fā)展現(xiàn)狀

薄板坯連鑄連軋技術(shù)因眾多單位參與研究開發(fā)，形成了各具特色的生產(chǎn)工藝，最具代表性的薄板坯連鑄連軋技術(shù)有西馬克公司的CSP技術(shù)、德馬克公司的ISP技術(shù)、達(dá)涅利公司的FTSR技術(shù)、奧地利VAI的CONROLL技術(shù)、鞍鋼的ASP技術(shù)、新日鐵住金的QSP技術(shù)等，其中CSP技術(shù)應(yīng)用最為普及，約占全球50%以上的市場份額。國內(nèi)鋼鐵企業(yè)，如漣鋼、唐鋼、武鋼等都能批量生產(chǎn)中高碳鋼及硅鋼。利用薄板坯連鑄連軋流程鋼水凝固速率高的特點，馬鋼在國內(nèi)率先利用CSP工藝試制成功冷軋中低牌號無取向硅鋼，主要技術(shù)指標(biāo)優(yōu)于傳統(tǒng)流程的同類型產(chǎn)品。武鋼CSP作業(yè)線產(chǎn)量中無取向硅鋼占比達(dá)40%。

國內(nèi)外的企業(yè)在薄帶鑄軋工藝生產(chǎn)鋼鐵方面開展了大量的研究及實踐，目前發(fā)展最為火熱的是紐柯的Castrip、浦項的Postrip、寶鋼的Baostrip以及東北大學(xué)的E2Strip。東北大學(xué)軋制技術(shù)及連軋自動化國家重點實驗室（RAL）在實驗室條件下開發(fā)出不同硅含量性能優(yōu)異的無取向硅鋼、取向硅鋼和高硅鋼。河北敬業(yè)集團與其合作，實施啟動了我國首套完全自主知識產(chǎn)權(quán)短流程薄帶鑄軋高品鋼項目，該項目基于我國在薄帶鑄軋?zhí)厥怃摦a(chǎn)品工藝、裝備技術(shù)等領(lǐng)域的理論研發(fā)成果，將E2Strip薄帶鑄軋技術(shù)成果產(chǎn)業(yè)化。

三、短流程工藝生產(chǎn)硅鋼的專利情況

本文確定的檢索范圍截止至2017年4月，共獲得447件（合并為139項同族專利）短流程工藝生產(chǎn)硅鋼專利。

（一）短流程工藝生產(chǎn)硅鋼專利分布情況

檢索到的447件專利共涉及50位專利權(quán)人，這些專利權(quán)人包含了鋼鐵公司、科研院校及裝備供應(yīng)商。見圖2。

圖2 歷年國內(nèi)外短流程工藝生產(chǎn)硅鋼專利年度申請量分布 項

短流程工藝生產(chǎn)硅鋼技術(shù)自1977年開始有專利申請，發(fā)展至今近四十年，大致經(jīng)歷了三個階段：

（1）1977-1999年起步期

這一階段專利申請量很少，占總申請量的13.7%。這一階段跨度為23年，專利總申請量僅為19項，平均每年申請專利不足一項。這一階段短流程工藝發(fā)展處于探索期，在生產(chǎn)硅鋼方面的研究更是少之又少。

（2）2000-2008年平穩(wěn)期

這一階段專利申請量占總申請量的17.3%。這一階段跨度為9年，專利總申請量為24項，平均每年申請專利近三項。這一階段短流程工藝，尤其是薄板坯連鑄連軋工藝經(jīng)歷消化吸收，完成了推廣應(yīng)用。

（3）2009年以后快速發(fā)展期

這一階段專利申請量占總申請量的69.1%。這一階段跨度為8年，專利總申請量為96項，平均每年申請專利達(dá)到十余項。這一階段，薄帶連鑄技術(shù)得到了蓬勃發(fā)展，國內(nèi)東北大學(xué)在此方面研究頗深，而在2016年，華南理工大學(xué)在薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)硅鋼方面申請了六項專利。

（二）主要申請人的專利申請情況，

從表1看出，短流程工藝生產(chǎn)硅鋼專利申請居于前三位的申請人分布是蒂森克虜伯（118件）、紐柯（47件）、東北大學(xué)（38件）；前十五位申請人中有六位中國申請人，其余九位申請人分布來自于德國、美國、韓國和日本等發(fā)達(dá)國家。

（三）短流程工藝生產(chǎn)硅鋼專利總結(jié)

在國內(nèi)外短流程工藝生產(chǎn)硅鋼技術(shù)的447件專利中，以薄板坯連鑄連軋和薄帶鑄軋生產(chǎn)硅鋼為主。當(dāng)前國內(nèi)外短流程工藝生產(chǎn)硅鋼技術(shù)的專利主要體現(xiàn)在利用薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)無瓦楞狀缺陷的無取向硅鋼、生產(chǎn)半工藝無取向硅鋼、生產(chǎn)無取向高硅鋼、高效無取向硅鋼以及取向硅鋼，利用薄帶鑄軋工藝生產(chǎn)

表1 國內(nèi)外主要公司短流程工藝生產(chǎn)硅鋼的專利分布情況

表2 各工藝生產(chǎn)硅鋼的主要研發(fā)方向及特點

無取向高硅鋼、取向高硅鋼、超低碳取向硅鋼以及極薄取向硅鋼方面。見表2。

（作者單位：武漢鋼鐵有限公司）