进口冷轧硅钢片技术性贸易措施研究

傅志强 朱锦波 金宝炎

(天津出入境检验检疫局 天津 300456)

1 前言

硅钢片又称电工钢片或矽钢片,是一类重要的工业原材料,广泛应用于电力、电器和通讯仪表等行业。硅钢片生产已有 100多年历史,1900年,R A.海得菲尔德[1]首先发现硅钢突出的磁化特性并申请相关专利;1903年美国阿姆科公司开始生产热轧硅钢片,并将其应用于变压器中;1934年,N P Goss利用两次冷轧和退火工艺制成沿轧向磁性高的 3%Si硅钢[2]。上世纪 60年代末,日本新日铁开发出高磁感 Hi-B硅钢片,进一步提高了硅钢片的磁性能。随着冷轧技术的发展,美国、日本等发达国家相继淘汰热轧硅钢片,开发出性能更佳的冷轧硅钢片。硅钢片生产工艺复杂,技术要求高,特别是取向硅钢的生产工艺需要经过很多复杂工序,是目前钢铁工业中唯一利用二次再结晶现象生产的材料,因此硅钢片有“钢铁中的艺术品”之称[3,4]。

2 硅钢片分类及技术标准

2.1 分类

硅钢片除主要成分 Fe以外,通常含有 0.5%-6.5%的 Si,此外硅钢片还含有 Al、Mn、C、N、S、P等微量其他元素,按生产加工工艺可分热轧和冷轧两种。热轧硅钢片的生产工艺落后,产品规格厚、铁损高、磁感低,导致使用能耗高;冷轧硅钢片片厚度均匀、表面质量好、磁性能高,且以卷供应,材料利用率高。在发达国家早已淘汰热轧硅钢片,我国也采取措施将热轧硅钢片作为限制产品。

冷轧硅钢片属于体心立方晶体结构,按照磁性能和用途不同可分为无取向硅钢片和取向硅钢片。无取向硅钢片不是说没有取向,而是说在硅钢片拥有不同取向的织构[5]。其理想晶体结构为 (100)[u vw]面织构。该织构的磁性能是各向同性,同时难磁化方向[111]不在轧面上。但实际生产的无取向硅钢片中同时存在 (100)[011],(110)[001]和(112)[011]等其他织构,其中 (100)组分织构只占20%,基本属于无取向混乱结构,使磁性能表现出各相同性[2]。无取向硅钢片主要用在电机铁芯、镇流器和继电器等领域。取向硅钢片是一类各向异性磁性材料,要求具有 (110)[001]织构,且织构的(110)晶面和[001]晶向分别沿轧制平面和轧制方向分布。这样使取向硅钢片在轧制方向上软磁性能最好,表现出高的磁感应强度和低的铁损。取向硅钢片主要应用于变压器领域。无论是无取向硅钢片还是取向硅钢片最主要的性能要求均为低铁损和高磁导率。

另外,硅钢片也可按其含硅量不同可分为低硅和高硅两种。低硅片含硅 2.8%以下,它具有一定机械强度,主要用于制造电机,俗称电机硅钢片;高硅片含硅量为 2.8%-4.8%,磁性好但较脆,主要用于制造变压器铁芯,俗称变压器硅钢片。两者在实际使用中并无严格界限,常用高硅片制造大型电机。

2.2 技术标准

由于热轧硅钢的高污染、高耗能,目前已基本被淘汰。因此,硅钢片的标准一般都采用冷轧硅钢片的标准。常见的国内外技术标准有:GB/T 2521-2008冷轧取向和无取向电工钢带 (片);BS EN 10106-2007经完全处理后交货的冷轧无取向电工钢板和钢带;BS EN 10107-2005经完全处理后交货的冷轧晶粒取向电工钢板和钢带;J IS C2553-2000取向性硅电钢板和钢带;J IS C2552-2000无取向性硅电钢板和钢带。

其中,国标和日本标准都是在国际标准 IEC 60404的基础上制定的,欧标与国际标准也有紧密的联系。因此,这几个标准在技术指标上上并没有较大的出入。国内外标准的具体比较见表 1。

表 1 硅钢片国内外标准的对比

国标和日本标准均源于 IEC 60404,仅在牌号上稍有差异,而磁性能的指标是基本一致的,欧标的牌号命名规则与国标和日本标准不太一样。表 2为常见的国内硅钢片牌号和进口的国外硅钢片牌号的对比。

表 2 常见硅钢片牌号磁性能对比

从表 2可见,在冷轧无取向硅钢片中,进口的M250-50A与国标中 50W250磁性能基本一样,而M330-65A在国标中没有对应牌号。国标中厚度为0.65mm的无取向硅钢片铁损都在 6.00W/kg(P1.5/50)以上。而且 BS EN10106-2007中还有厚度达 1.00mm的无取向硅钢片,磁性能与国标中0.65mm厚度的相当。日本标准中的 50A310和50A470分别与国标牌号 50W310和 50W470磁性能相似。

冷轧取向硅钢片有普通级和高磁导率级之分,进口较常见的M130-30S、M120-27S等牌号为普通级的取向硅钢片,进口量不大,磁性能分别与国标的 30Q130和 27Q120相当。目前进口的欧标牌号硅钢片中没有发现高磁导率级的。而从日本、韩国等进口的 27P100、30P120牌号为高磁导率级,与国标中的 20QG100、30QG130牌号磁性能相当。

2.3 磁性能检测

硅钢片磁性能的影响因素主要有化学成分、晶粒度、晶粒取向、磁织构、应力、钢板厚度、非金属夹杂物等。在检测过程中,也会有各种因素影响磁性能检测的准确性。比如试样尺寸、试样质量、环境温度、剪切应力、取样部位和取样方向以及仪器因素等。目前,对硅钢片磁性能的试验室检测方法主要是单片法和方圈法,国家标准为 GB/T3655-2008“用爱泼斯坦方圈测量电工钢片 (带)磁性能的方法”以及 GB/T 13789-2008“用单片测试仪测量电工钢片 (带)磁性能的方法”。其中,单片法对试样的平整度、取样部位和取样方向都有较高的要求,而且检测试样的尺寸也较大;而方圈法由于试样剪切加工带来的应力会影响检测结果。

3 硅钢片国内外生产状况

3.1 冷轧取向性硅电钢板

冷轧取向性硅钢最主要的用途是用于变压器制造,所以又称冷轧变压器硅钢。与冷轧无取向性硅钢相比,具有强烈的方向性;在易磁化的轧制方向上具有优越的高磁导率与低损耗特性。我国硅钢生产领域中冷轧取向性硅钢发展相对滞后,技术水平和产量份额都明显低于冷轧无取向性硅钢发展程度。

3.2 冷轧无取向硅电钢板

目前国内生产冷轧硅钢的企业主要有宝钢、鞍钢、武钢和太钢,生产的冷轧无取向性硅钢总计已达到 240.2万 t,行业产量集中度高达 90%以上。各企业纷纷制定发展策略,未来几年冷轧无取向性硅钢市场最有可能出现的结果就是四大寡头垄断地位被打破,鞍钢、宝钢两强并立,太钢、武钢提升技术蓄势待发。而决定这一格局形成的关键是各钢铁企业当前冷轧无取向性硅钢的现有产能释放比率和新增项目投产规模。

3.3 进口冷轧硅钢片状况

统计 2009年以来天津进口硅钢片情况,主要来自法国、韩国、日本及波兰等国家,其中冷轧无取向硅钢片约占 60%,冷轧取向性硅钢片占 40%,牌号包括 M250-50A、M330-65A、M130-30S、M120-27S、27P100、30P120等。其中来自法国某公司 ,作为其水电项目配套原料进口的硅钢片占 60%以上,目前没有发现美国、俄罗斯进口的冷轧取向硅钢片。笔者对国内和进口的一些牌号硅钢片磁性能进行了检测,结果见表 3和表 4。从中可以看出,对于一般的常用国内外牌号,铁损和磁感都符合相关产品标准的规定,质量上没有明显差距。

表 3 无取向性硅钢片铁损 P1.5/50、磁感应强度 B50测定值

表 4 取向性硅钢片铁损 P1.7/50、磁感应强度 B8测定值

4 硅钢片检验监管技术性措施及建议

4.1 生产技术

在硅钢片生产技术上,除了个别高端牌号硅钢片外,国内外并没有很大的差距。随着国家宏观调控以及各钢厂加大在高端硅钢片生产的投入,打破武钢、宝钢等少数厂家的垄断生产,使得市场供应趋于平衡,就可以打破国外硅钢片的低价倾销攻势。

4.2 鉴别技术

从检验检疫把关的角度,对进口鬼贴片的检验监管重点应放在对硅钢片的鉴别技术上,即对以非取向硅钢片代替取向性硅钢片、以低级牌号代替高级牌号、以非正品 (二级品)代替正品等情况的鉴别技术。

4.3 检测技术

硅钢片的检验鉴别技术,重点是硅钢片磁性能检测技术。其完善包括两个方面,一是现有试验室检测技术的完善;二是快速检测鉴别技术的研究。试验室检测需要明确各种可能影响检测准确性的因素,提高试验室检测的可靠性,作为最终的仲裁检测方法;而快速检测鉴别技术需要研制出更加简便、对制样要求更低的便携式设备,以满足现场检验、快速鉴别的要求。

[1] Toshio S.低铁损取向硅钢片的发展 [J].上海冶金设计,1991,1:75-101.

[2] 何忠治.电工钢 (上册)[M].北京:冶金工业出版社,1996,2:83.

[3] Kumano T.,Ushigami Y,Grain boundary characteristics of isolated grains in conventional grain oriented silicon steel[J].ISIJ International,2007,47:890-897.

[4] Inokuti Y,Grain oriented silicon steel sheet with a ceramic film characterized by ultra-low iron loss[J].Vacuum,1996,47:857-862.

[5] Wang J A.,LiQ,Yao M Y,et al.Recent Developments in the study on oriented silicon steel sheets[J].Journalof ShanghaiUniversity(English Edition),2000,4:161-164.