中國冶金報社
記者 李倩 劉加軍 王志 報道
記者 王志 攝影
1月21日，正是北方傳統小年節日的前一天。位于北京未來科學城的鞍鋼集團北京研究院的實驗室里卻“熱辣滾燙”，科研人員忙著對一項取向硅鋼技術進行再提升、再發展。
圖為鞍鋼集團北京研究院職工通過EBSD觀察硅鋼樣品的微觀織構
“大家都知道，取向硅鋼被稱為鋼鐵工業‘皇冠上的明珠’，生產難度特別大。鞍鋼的取向硅鋼專家們經過十幾年的研發，發展了取向硅鋼二次再結晶形成機制并首次提出了抑制力近恒量控制技術。這項技術就像一把鑰匙，打開了通向高端取向硅鋼的大門。”鞍鋼集團北京研究院鋼鐵研究院分院黨支部書記、博士，硅鋼團隊主要負責人劉旭明向《中國冶金報》記者介紹說。
據介紹，取向硅鋼是變壓器里的核心制造材料，其制造工藝復雜，技術含量高。隨著國家“雙碳”戰略目標的落實，電力工業節能降碳的需求越來越迫切，更薄規格、更低鐵損和更高磁感的取向硅鋼備受推崇。
那么，如何提升取向硅鋼的性能？讓取向硅鋼呈現出高磁感、低鐵損的機理是什么？目前，全世界硅鋼領域尚未有完全統一的理論概括和發現。那么，鞍鋼的“硬核”鑰匙是如何產生的？
圖為劉旭明向《中國冶金報》記者展示圍繞抑制力近恒量控制技術發表的論文
為生產出更高端的取向硅鋼，在鞍鋼集團取向硅鋼團隊幾代人心血的基礎上，汲取這些專家傳授和總結的一次次經驗和教訓，鞍鋼集團北京研究院的劉旭明及團隊開展了大量實驗和基地跟蹤服務。
“我們研究發現，在取向硅鋼生產中，有一種晶粒起到很好的作用，那就是Goss（高斯）晶粒。”劉旭明說，我們希望具有Goss織構這樣的晶粒組織越多越好、軋向偏離角越小越好。這樣生產的取向硅鋼質量越高。
圖為劉旭明（右一）向《中國冶金報》記者講述高端硅鋼研發故事
那么如何得到更多的Goss織構呢？如何讓軋向偏離角更小呢？
“經過對Goss織構的遺傳規律和生長環境進行研究，我們首次提出了Goss織構異常長大機制，是選擇生成、定向遺傳、擇優長大的結果。在這個過程中，我們發現抑制力、晶界能、表面能就像接力賽跑的運動員一樣，在高溫退火初期、中期和末期分別起到了不同的作用。在此理論指導下，需要對熱加工、冷加工及追加抑制劑等全過程進行精準控制，目的是為Goss織構的生長提供擇優環境。”劉旭明表示，這就是鞍鋼首創的取向硅鋼抑制力近恒量控制技術體系。
掌握了這一理論體系和技術密碼后，生產的難點很快得以攻克，鞍鋼相繼開發出了不同厚度規格的低溫滲氮取向硅鋼技術及產品。
2024年7月9日，鞍鋼完成了0.20毫米和0.18毫米薄規格高磁感取向硅鋼的全流程工業試驗。
回憶起這段往事，劉旭明興奮不已。他說，鞍鋼北京研究院發揮產學研優勢和人才飛地優勢。為攻克技術難點，他們和鞍鋼股份硅鋼事業部的專家和同事們全程密切跟蹤鋼卷的生產工藝，嚴格把控每一道工序，常常往返于北京和鞍山兩地，一個月有一半時間在鞍山，一半時間在北京，已記不清經歷了多少晝夜顛倒的日子，但是在試制成功的那一刻，感到一切都是值得的。
目前，鞍山鋼鐵應用這一技術生產的取向硅鋼產品主要供應山東泰開、河北高晶、天津珠峰、廣東敞開等知名變壓器制造企業，用于制作變壓器鐵芯。
采訪當天，《中國冶金報》記者看到實驗人員正在用國內一流的透射電鏡設備，對取向硅鋼的微觀形貌、晶粒結構進行觀察和分析。顯示屏上，樣品的微觀組織像一款高端布料，紋理清晰，布局規整。上面密密麻麻的點狀物排列十分整齊。“這是取向硅鋼的原子點陣，我們通過對取向硅鋼微觀狀態下的觀察，更加了解其屬性和狀態。同時，我們通過對抑制劑的形貌、分布、尺寸的觀察研究也可更好發揮它的能力。”劉旭明介紹。
圖為劉旭明（右一）在透射電鏡前向《中國冶金報》記者介紹取向硅鋼樣品的微觀結構和氮化鋁抑制劑的分布形態。
劉旭明告訴《中國冶金報》記者，目前他們正在對生產出的取向硅鋼樣品進行再研究、再提升。2025年，他們計劃向生產更高難度的取向硅鋼沖刺。
創新成就未來。“沿著創新這條道路，鞍鋼集團北京研究院必將為新鞍鋼的高質量發展注入更多活力。”劉旭明對未來充滿信心。據悉，該技術已成功實現科技成果轉化，助力鞍山鋼鐵成功量產10000噸23AG095牌號硅鋼，并通過國家電網第三方認證，是鞍鋼集團北京研究院聚焦新質生產力的典型代表。
