国内外短流程工艺生产硅钢简述

王 媛

国内外短流程工艺生产硅钢简述

王 媛

一、短流程工艺生产硅钢的背景

硅钢是电力和电讯工业用以制造发电机、电动机、互感器及其它电器仪表的重要软磁材料，同时也是一种高投入、高技术、高消耗、高成本的钢铁产品。从20世纪初期发现取向硅钢以来，美国、日本的研究者对其进行了大量的研究，生产工艺不断改进，性能水平不断提高。

短流程生产线可以大幅减少资源和能源的消耗，减少有害气体排放，降低生产成本。在全球排放问题日益紧迫、钢铁厂经济效益多数不佳的大背景下，短流程工艺生产钢铁能够有效缓解这种状况。

薄板坯连铸连轧技术、薄带铸轧技术均体现了缩短工艺流程的思想。传统的板坯连铸机+常规热轧机组要求厂房覆盖的工艺路线长度约800m。薄板坯连铸工艺包括一台连铸机、常化炉和几个热轧机架，其所需的工艺路线长度约为一半，即300m-400m。而采用Castrip技术的薄带铸轧工艺的路线长度仅需60m。而最新建成的这种工艺的长度已缩短至不足50m。见图1。

图1 各工艺路线对比

二、短流程工艺生产硅钢发展现状

薄板坯连铸连轧技术因众多单位参与研究开发，形成了各具特色的生产工艺，最具代表性的薄板坯连铸连轧技术有西马克公司的CSP技术、德马克公司的ISP技术、达涅利公司的FTSR技术、奥地利VAI的CONROLL技术、鞍钢的ASP技术、新日铁住金的QSP技术等，其中CSP技术应用最为普及，约占全球50%以上的市场份额。国内钢铁企业，如涟钢、唐钢、武钢等都能批量生产中高碳钢及硅钢。利用薄板坯连铸连轧流程钢水凝固速率高的特点，马钢在国内率先利用CSP工艺试制成功冷轧中低牌号无取向硅钢，主要技术指标优于传统流程的同类型产品。武钢CSP作业线产量中无取向硅钢占比达40%。

国内外的企业在薄带铸轧工艺生产钢铁方面开展了大量的研究及实践，目前发展最为火热的是纽柯的Castrip、浦项的Postrip、宝钢的Baostrip以及东北大学的E2Strip。东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室（RAL）在实验室条件下开发出不同硅含量性能优异的无取向硅钢、取向硅钢和高硅钢。河北敬业集团与其合作，实施启动了我国首套完全自主知识产权短流程薄带铸轧高品钢项目，该项目基于我国在薄带铸轧特殊钢产品工艺、装备技术等领域的理论研发成果，将E2Strip薄带铸轧技术成果产业化。

三、短流程工艺生产硅钢的专利情况

本文确定的检索范围截止至2017年4月，共获得447件（合并为139项同族专利）短流程工艺生产硅钢专利。

（一）短流程工艺生产硅钢专利分布情况

检索到的447件专利共涉及50位专利权人，这些专利权人包含了钢铁公司、科研院校及装备供应商。见图2。

图2 历年国内外短流程工艺生产硅钢专利年度申请量分布 项

短流程工艺生产硅钢技术自1977年开始有专利申请，发展至今近四十年，大致经历了三个阶段：

（1）1977-1999年起步期

这一阶段专利申请量很少，占总申请量的13.7%。这一阶段跨度为23年，专利总申请量仅为19项，平均每年申请专利不足一项。这一阶段短流程工艺发展处于探索期，在生产硅钢方面的研究更是少之又少。

（2）2000-2008年平稳期

这一阶段专利申请量占总申请量的17.3%。这一阶段跨度为9年，专利总申请量为24项，平均每年申请专利近三项。这一阶段短流程工艺，尤其是薄板坯连铸连轧工艺经历消化吸收，完成了推广应用。

（3）2009年以后快速发展期

这一阶段专利申请量占总申请量的69.1%。这一阶段跨度为8年，专利总申请量为96项，平均每年申请专利达到十余项。这一阶段，薄带连铸技术得到了蓬勃发展，国内东北大学在此方面研究颇深，而在2016年，华南理工大学在薄板坯连铸连轧生产硅钢方面申请了六项专利。

（二）主要申请人的专利申请情况，

从表1看出，短流程工艺生产硅钢专利申请居于前三位的申请人分布是蒂森克虏伯（118件）、纽柯（47件）、东北大学（38件）；前十五位申请人中有六位中国申请人，其余九位申请人分布来自于德国、美国、韩国和日本等发达国家。

（三）短流程工艺生产硅钢专利总结

在国内外短流程工艺生产硅钢技术的447件专利中，以薄板坯连铸连轧和薄带铸轧生产硅钢为主。当前国内外短流程工艺生产硅钢技术的专利主要体现在利用薄板坯连铸连轧生产无瓦楞状缺陷的无取向硅钢、生产半工艺无取向硅钢、生产无取向高硅钢、高效无取向硅钢以及取向硅钢，利用薄带铸轧工艺生产

表1 国内外主要公司短流程工艺生产硅钢的专利分布情况

表2 各工艺生产硅钢的主要研发方向及特点

无取向高硅钢、取向高硅钢、超低碳取向硅钢以及极薄取向硅钢方面。见表2。

（作者单位：武汉钢铁有限公司）