中国冶金报社
记者 李倩 刘加军 王志 报道
记者 王志 摄影
1月21日,正是北方传统小年节日的前一天。位于北京未来科学城的鞍钢集团北京研究院的实验室里却“热辣滚烫”,科研人员忙着对一项取向硅钢技术进行再提升、再发展。

图为鞍钢集团北京研究院职工通过EBSD观察硅钢样品的微观织构
“大家都知道,取向硅钢被称为钢铁工业‘皇冠上的明珠’,生产难度特别大。鞍钢的取向硅钢专家们经过十几年的研发,发展了取向硅钢二次再结晶形成机制并首次提出了抑制力近恒量控制技术。这项技术就像一把钥匙,打开了通向高端取向硅钢的大门。”鞍钢集团北京研究院钢铁研究院分院党支部书记、博士,硅钢团队主要负责人刘旭明向《中国冶金报》记者介绍说。
据介绍,取向硅钢是变压器里的核心制造材料,其制造工艺复杂,技术含量高。随着国家“双碳”战略目标的落实,电力工业节能降碳的需求越来越迫切,更薄规格、更低铁损和更高磁感的取向硅钢备受推崇。
那么,如何提升取向硅钢的性能?让取向硅钢呈现出高磁感、低铁损的机理是什么?目前,全世界硅钢领域尚未有完全统一的理论概括和发现。那么,鞍钢的“硬核”钥匙是如何产生的?

图为刘旭明向《中国冶金报》记者展示围绕抑制力近恒量控制技术发表的论文
为生产出更高端的取向硅钢,在鞍钢集团取向硅钢团队几代人心血的基础上,汲取这些专家传授和总结的一次次经验和教训,鞍钢集团北京研究院的刘旭明及团队开展了大量实验和基地跟踪服务。
“我们研究发现,在取向硅钢生产中,有一种晶粒起到很好的作用,那就是Goss(高斯)晶粒。”刘旭明说,我们希望具有Goss织构这样的晶粒组织越多越好、轧向偏离角越小越好。这样生产的取向硅钢质量越高。

图为刘旭明(右一)向《中国冶金报》记者讲述高端硅钢研发故事
那么如何得到更多的Goss织构呢?如何让轧向偏离角更小呢?
“经过对Goss织构的遗传规律和生长环境进行研究,我们首次提出了Goss织构异常长大机制,是选择生成、定向遗传、择优长大的结果。在这个过程中,我们发现抑制力、晶界能、表面能就像接力赛跑的运动员一样,在高温退火初期、中期和末期分别起到了不同的作用。在此理论指导下,需要对热加工、冷加工及追加抑制剂等全过程进行精准控制,目的是为Goss织构的生长提供择优环境。”刘旭明表示,这就是鞍钢首创的取向硅钢抑制力近恒量控制技术体系。
掌握了这一理论体系和技术密码后,生产的难点很快得以攻克,鞍钢相继开发出了不同厚度规格的低温渗氮取向硅钢技术及产品。
2024年7月9日,鞍钢完成了0.20毫米和0.18毫米薄规格高磁感取向硅钢的全流程工业试验。
回忆起这段往事,刘旭明兴奋不已。他说,鞍钢北京研究院发挥产学研优势和人才飞地优势。为攻克技术难点,他们和鞍钢股份硅钢事业部的专家和同事们全程密切跟踪钢卷的生产工艺,严格把控每一道工序,常常往返于北京和鞍山两地,一个月有一半时间在鞍山,一半时间在北京,已记不清经历了多少昼夜颠倒的日子,但是在试制成功的那一刻,感到一切都是值得的。
目前,鞍山钢铁应用这一技术生产的取向硅钢产品主要供应山东泰开、河北高晶、天津珠峰、广东敞开等知名变压器制造企业,用于制作变压器铁芯。
采访当天,《中国冶金报》记者看到实验人员正在用国内一流的透射电镜设备,对取向硅钢的微观形貌、晶粒结构进行观察和分析。显示屏上,样品的微观组织像一款高端布料,纹理清晰,布局规整。上面密密麻麻的点状物排列十分整齐。“这是取向硅钢的原子点阵,我们通过对取向硅钢微观状态下的观察,更加了解其属性和状态。同时,我们通过对抑制剂的形貌、分布、尺寸的观察研究也可更好发挥它的能力。”刘旭明介绍。

图为刘旭明(右一)在透射电镜前向《中国冶金报》记者介绍取向硅钢样品的微观结构和氮化铝抑制剂的分布形态。
刘旭明告诉《中国冶金报》记者,目前他们正在对生产出的取向硅钢样品进行再研究、再提升。2025年,他们计划向生产更高难度的取向硅钢冲刺。
创新成就未来。“沿着创新这条道路,鞍钢集团北京研究院必将为新鞍钢的高质量发展注入更多活力。”刘旭明对未来充满信心。据悉,该技术已成功实现科技成果转化,助力鞍山钢铁成功量产10000吨23AG095牌号硅钢,并通过国家电网第三方认证,是鞍钢集团北京研究院聚焦新质生产力的典型代表。
