把“命門(mén)”掌握在自己手中

在三峽水電站、西電東輸?shù)母鞣N大型變壓器中，有一種特殊的鋼鐵：取向硅鋼。它是變壓器里的“核心”制造材料，被稱(chēng)為“鋼鐵產(chǎn)品中的工藝品”。

在寶山鋼鐵股份有限公司中央研究院硅鋼研究所，記者看到了一塊取向硅鋼的樣品。鋼板的表面結(jié)構(gòu)像分布著塊塊拼接起來(lái)的地圖。研究人員告訴記者，這一塊塊不規(guī)則的“地圖”就是取向硅鋼的晶粒，經(jīng)過(guò)酸洗處理后在顯微鏡觀測(cè)下會(huì)發(fā)現(xiàn)一種呈菱形的蝕坑，方向與鋼板軋制方向完全一致。

原寶鋼集團(tuán)中央研究院院長(zhǎng)、現(xiàn)寶武集團(tuán)技術(shù)參事張丕軍曾打了一個(gè)生動(dòng)的比方：“就像一列整齊劃一的隊(duì)伍朝著一個(gè)方向前進(jìn)，幾乎所有的晶粒保持一個(gè)方向，偏離越小，電磁磁性能越高。”毫不夸張地說(shuō)，取向硅鋼是鋼鐵產(chǎn)品中制造難度最大的品種，因此它也被譽(yù)為鋼鐵產(chǎn)品“皇冠上的明珠”。取向硅鋼的生產(chǎn)，是衡量一個(gè)國(guó)家、一個(gè)鋼鐵企業(yè)制造技術(shù)水平的重要標(biāo)志。

獨(dú)辟蹊徑 低溫制造顛覆傳統(tǒng)工藝

2008年之前，世界上只有少數(shù)國(guó)家的鋼鐵企業(yè)有能力制造取向硅鋼。我國(guó)是世界上最大的取向硅鋼進(jìn)口國(guó)，尤其是用于高性能變壓器的高等級(jí)取向硅鋼，幾乎全部依賴進(jìn)口。

對(duì)硅鋼產(chǎn)品的攻關(guān)克難，寶鋼經(jīng)歷了千錘百煉。傳統(tǒng)高溫制造工藝要求近1400℃的再加熱溫度，鋼坯熔化，出現(xiàn)“掛渣”，像冬天屋檐上掛的冰凌一樣，生產(chǎn)非常困難。在攻堅(jiān)克難中，寶鋼人深入研究傳統(tǒng)高溫工藝方法，經(jīng)過(guò)成百上千次試驗(yàn)探索，獨(dú)辟蹊徑，自主創(chuàng)新出一種低溫制造工藝，將傳統(tǒng)的加熱爐的溫度降低了200℃以上，大大增強(qiáng)了取向硅鋼的可制造性。

然而，技術(shù)工藝的突破只是到了山腳，在向山頂行進(jìn)過(guò)程中，等待他們的還有自主研發(fā)生產(chǎn)裝備、產(chǎn)線設(shè)計(jì)與建設(shè)、產(chǎn)業(yè)化試驗(yàn)等千難萬(wàn)險(xiǎn)。實(shí)驗(yàn)室與量產(chǎn)之間也有著不小的差距。當(dāng)時(shí)為了解決生產(chǎn)過(guò)程中的實(shí)際問(wèn)題，時(shí)任硅鋼部部長(zhǎng)、現(xiàn)寶鋼股份常務(wù)副總經(jīng)理儲(chǔ)雙杰冒著失敗的風(fēng)險(xiǎn)，向公司申請(qǐng)9000噸的原材料，實(shí)施前工序驗(yàn)證。盡管如此，大生產(chǎn)仍然遇到意想不到的問(wèn)題。“第一輪試制取向硅鋼就給了我們一個(gè)下馬威。”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃硅鋼項(xiàng)目負(fù)責(zé)人李國(guó)保回憶道：“煉制出來(lái)后，在運(yùn)往熱軋廠的時(shí)候鑄坯發(fā)出了噼里啪啦的爆裂聲、裂紋縱橫交錯(cuò)，這是在場(chǎng)人員從未見(jiàn)過(guò)的情況。”

第一批的取向硅鋼熱軋卷的綜合合格參數(shù)僅為2.4%，但寶鋼人并不驚慌。正是因?yàn)楦矣趧?chuàng)新、計(jì)劃在前、勇于實(shí)踐，提前釋放了技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，為取向硅鋼的成功制造奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

十年一劍 攀上高磁感取向硅鋼新高峰

2008年下半年，低溫高磁感取向硅鋼、激光刻痕取向硅鋼產(chǎn)品在寶鋼相繼下線，并實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。此后8年，寶鋼高端取向硅鋼新產(chǎn)品率先應(yīng)用于“三峽”“西電東送”等國(guó)家重大工程，先后打破了進(jìn)口產(chǎn)品在超高壓、特高壓交流和直流變壓器領(lǐng)域的壟斷地位;全面替代進(jìn)口產(chǎn)品，突破了曾經(jīng)被“卡脖子”的困境，我國(guó)高端取向硅鋼進(jìn)口量下降50%以上，均價(jià)降低約60%。

寶鋼“低溫高磁感取向硅鋼研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化”項(xiàng)目獲得2013年度國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。

10年后，在“十三五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃重點(diǎn)基礎(chǔ)材料技術(shù)提升與產(chǎn)業(yè)化重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)的支持下，經(jīng)過(guò)不懈的努力，寶鋼的取向硅鋼終于攀上新高峰。2019年，寶鋼研發(fā)出0.18毫米規(guī)格060等級(jí)的世界上損耗最低的取向硅鋼新品，比目前國(guó)際最高等級(jí)高2個(gè)牌號(hào)。這10年間，寶鋼已世界首發(fā)了8項(xiàng)取向硅鋼新產(chǎn)品，30余項(xiàng)新產(chǎn)品填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白，實(shí)現(xiàn)所有厚度規(guī)格取向硅鋼最高等級(jí)全覆蓋。新產(chǎn)品率先應(yīng)用于制造超過(guò)目前國(guó)家1級(jí)能效標(biāo)準(zhǔn)的硅鋼疊片鐵心配電變壓器和世界電壓等級(jí)最高±1100kV特高壓直流換流變壓器。

據(jù)介紹，如果采用060等級(jí)產(chǎn)品制造超1級(jí)能效的變壓器，替代我國(guó)高耗能變壓器，那么每年將節(jié)電約900億度，接近一個(gè)三峽電站的年發(fā)電量。