电工钢产业如何助力实现“双碳”

 

电工钢是我国现代化建设、高质量发展和人民生活不可缺少的重要原材料产品之一，也是2019年11月份我国颁布的《产业结构调整指导目录》中重点鼓励类钢铁产品之一。

 

电工钢可分为取向电工钢和无取向电工钢，其中取向电工钢分为一般取向电工钢（CGO）和高磁感取向电工钢（HiB）；无取向电工钢分为中低牌号无取向电工钢和高牌号（高效、高磁感）无取向电工钢。近年来，随着电工钢技术工艺的发展，高频极薄取向和无取向电工钢(0.1毫米以下)逐步成为企业重点开发的材料。

 

目前，我国已是全球最大的电工钢消费国和生产国。电工钢作为一类功能性钢铁材料广泛应用于电力和电信工业，用以制造发电机、电动机、变压器、互感器、继电器等设备，在电能的生成、传输与使用方面起到了关键的作用，电机设备及家用电器的能效高低很大程度上取决于电工钢电磁性能的优劣。

 

由于对节能减排的要求日益提高，国家对电力变压器、电机、家用电器的能效要求不断提高。2021年6月1日正式实施了GB20052-2013《电力变压器能效限定值及能效等级》、GB18613-2020《电动机能效限定值及能效等级》强制标准；2020年7月1日正式实施了GB21455-2019《房间空气调节器能效限定值及能效等级》强制标准，以及2016年10月份提前实施了GB12021.2-2015《家用电冰箱耗电量限定值及能效等级》强制标准。这4项能效标准要求降低电器产品的空载损耗，对电机、变压器、家用电器等产品的铁芯材料的性能提出了更高要求。高性能电工钢有铁损低、磁感高的特点，正是制作高效、大容量电机、节能变压器的首选材料，并在电力工业节能降耗中发挥重要作用。

 

据研究表明：以取向电工钢牌号提升1个等级的影响评估，按15年的运行寿命周期来算，每吨取向电工钢降低碳排放等效值为17吨。此前有报道称，最高等级的取向电工钢（B18R060）如替代高耗能变压器应用到目前国家1级能效的变压器上，每年将节电约900亿千瓦时，相当于三峡电站年发电量的90%。宝钢股份无取向电工钢产品结构优化项目是目前全球唯一面向新能源汽车行业的高等级无取向电工钢专业生产线。该项目建成投产后，每年可为400万辆新能源汽车提供高等级用材，减少碳排放360万吨，相当于33万公顷森林的吸收量。

 

从全球电工钢产品及制造工艺发展情况来看，研发方向主要有两个：一是为使下游产品更加高效、节能、环保而研发的产品，如磁畴细化取向电工钢产品、低噪声取向电工钢产品、中高频薄规格无取向电工钢产品、新型无取向电工钢绝缘涂层产品等；二是为使电工钢产业生产更加节能、环保、低成本而研发的工艺技术，如中低温取向电工钢板坯加热技术、近终形制造流程生产电工钢技术、新型抑制剂（或无抑制剂）制造技术等。

 

高磁感取向电工钢的生产工艺流程包括炼钢（连铸、精炼等）、热轧（低温板坯加热技术）、常化酸洗、冷轧（采用温轧一次轧成）、连续脱碳退火渗氮、涂氧化镁、高温退火（先进环循炉工艺，实现二次再结晶）、拉伸、表面涂绝缘涂层、激光刻痕（磁畴细化技术）、剪切包装等，其中低温板坯加热技术，可将传统的高温板坯加热至1350摄氏度~1380摄氏度，降至1150摄氏度～1250摄氏度，大大降低了能源介质消耗，磁性能有了明显提高；高牌号无取向电工钢生产工艺包括炼钢（连铸、精炼等）、热轧、常化酸洗、冷连轧或单机架冷轧、连续退火、涂层等，其中部分高牌号无取向电工钢产品采用两次冷轧法生产，以满足性能要求。同时，部分高牌号无取向电工钢进一步简化工艺，如用一次冷轧法替代两次冷轧法、连续退火机组提速，也能生产出与高端产品性能相当的电工钢。

 

强制能效标准的颁布实施，进一步降低了变压器的空载损耗和噪声，无论是取向电工钢，还是铁基非晶合金，都需要有更高的磁导率和更低的单位损耗。随着高频及电子变压器技术的日趋完善，今后对具有初始磁导率高、矫顽力低、饱和磁密度高等特点的软磁材料需求将不断增加，也给电工钢企业带来了新的机遇和挑战。

 

电工钢企业通过优化工艺技术改善了取向电工钢磁性能水平，取向电工钢至少提高一个牌号或两个牌号，以进一步提高变压器能效和满足用户对变压器综合性能的要求。低噪声、低空载损耗、低负载损耗、低综合成本等要求会使更低铁损、更高磁感取向电工钢的需求量增加。

 

使用了无取向电工钢的冰箱压缩机在电机运行时能解决实际耗电量问题，强调产品的“实际使用节能设计能力”。2018年节能冰箱销售量占总销售量的82%，其中1级能效产品达到34%、内销比例达59%，变频冰箱占比达43%。要实现空调压缩机电机运行更加节能或节电，目前空调市场淘汰率将达到45%，2020年能效已提升14%，2022年将提升30%。这一过程将进一步推动空调朝着高效、变频的方向发展，将淘汰市场上现有99%的定速空调型号和70%的变频空调型号。我国电机的总耗电量占全社会总用电量的约64%，其中工业领域的电机用电量占工业用电的75%左右。按照有关方面的统计，IE3电机产量将逐年增加占比。电机对无取向电工钢的需求量，如50W800、50W1000将逐步减少，50W470、50W350、50W310、50W270、50W250、50W230、35W360、35W300、35W270、35W250等或薄规格产品将大幅增加，特别是对新能源汽车高牌号无取向电工钢的需求量将增大。 本+文内.容.来.自：中`国`碳`排*放*交*易^网 ta np ai fan g.com