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千淘萬漉雖辛苦 吹盡狂沙始到金
——看太鋼電氣非晶新材料產品研發如何取得突破性進展

2019-11-20 09:52:00

  本報通訊員 李青

  日前,太鋼電氣公司(以下簡稱太鋼電氣)自主研制生產的非晶納米晶軟磁合金帶材順利進入新能源汽車領域,供國內某知名自主品牌和某外資品牌電動汽車電路元器件使用。
  隨著全球非晶材料的產業化熱潮,中國已成為研究非晶合金材料最多、生產規模最大的國家之一。非晶合金是近30年出現的新型微觀組織結構的金屬功能材料,具有優異的電磁性、耐蝕性、耐磨性和良好的韌性。2011年,太鋼電氣按照太鋼集團多元發展和向高精尖技術領域轉型的戰略部署,開始涉足非晶材料的研究開發,并于當年底投資建成了以生產鐵基非晶、鐵基納米晶帶材為主的百噸級重力制帶試驗線。
  經過兩年多的運行實踐,通過追加投資,2014年,太鋼電氣建成了國際先進的真空冶煉、壓力噴帶、在線檢測與自動卷取全套生產線,擁有了可靠的程序化熱處理設備及先進的磁性能檢測系統。2016年,該產線正式投產,生產的非晶超薄帶系列產品被廣泛用于制作逆變電源電感器、電流/電壓互感器等電子元件的磁芯。
  加大市場調研力度 瞄準高端產品市場
  高端產品歷來是市場競爭的制勝利器。對太鋼電氣來說,非晶軟磁材料屬于一個極具挑戰性的全新領域,其生產制造過程與傳統業務完全不同,沒有任何經驗可循。
  在這樣的背景下,太鋼電氣舉全員之力,充分整合內部資源,借助國家級企業技術中心平臺研發力量,憑借多年來在合金冶煉和硅鋼等磁性材料方面的技術沉淀,聯合山西省內多所高校,經過多年潛心研究,逐步攻克了非晶合金組分設計、關鍵工藝控制、設備設施改進、材料性能提升等諸多難題,為推動新型非晶超薄帶的發展奠定了基礎。
  從對非晶材料的一無所知到組成專業的營銷團隊,太鋼電氣始終貫徹“全員營銷”和“技術營銷”理念,負責非晶項目的經理、廠長、營銷員、技術員通過網絡檢索、電話溝通、實地走訪、引進優秀下游企業進駐等方式,多渠道掌握信息,全方位拓展市場。
  在這期間,他們發現,隨著汽車行業向新能源、智能化方向發展,非晶帶材將是電動汽車、智能電器、手機無線充電等產品的首選材料。于是,在摸清市場脈絡和用戶需求的基礎上,太鋼電氣最終瞄準非晶高端市場全力挺進,尤其是在環保節能、新能源汽車領域下足了功夫。
  目前,采用太鋼電氣非晶超薄帶產品制造的互感器、共模電感、電抗器等電力電子元器件,已廣泛應用于工業電源、家用電器、航空航天、軌道交通、電力電氣等領域。
  加快新品研發步伐 力促裝備升級換擋
  技術創新和產品研發是企業發展壯大的重要支柱和動力源泉。為滿足高端產品市場使用要求,實現非晶超薄帶國產化,太鋼電氣通過承擔山西省政府重大專項和重點研發項目、加強與高校合作、成立內部研發團隊等方式,自主開發了高品質抗直流系列非晶超薄帶產品及相關生產工藝技術,通過合理設計非晶組分、精準控制微量元素等技術方案,有效解決了常規非晶材料性能提升緩慢的難題,突破了高端非晶材料研發的瓶頸,形成了以1K107為基礎,以107NC~107N5C為特色的抗直流產品系列。
  目前,太鋼電氣可生產的非晶超薄帶產品厚度覆蓋0.018毫米~0.026毫米,寬度覆蓋2毫米~55毫米等規格。其中,抗直流產品解決了高飽和磁感下磁導率快速衰減的技術難題,磁導率線性段內的變化率小于10%,滿足了智能電表和新能源汽車充電等高端領域的特殊要求,成功用于制造國內某知名自主品牌和某外資品牌電動汽車電路元器件。
  產品質量是贏得客戶和市場的靚麗名片。為進一步提升非晶產品質量穩定性,太鋼電氣自主開發了高潔凈度、低成本的納米晶母液熔煉技術。與常規的非真空感應爐熔煉母液+真空爐重熔的兩步法工藝相比,太鋼電氣采用BOF(氧氣頂吹轉爐煉鋼法)→RH熔煉母合金+真空感應爐一步法熔煉納米晶母液,顯著提高了母液潔凈度,降低了生產成本,其中雜質元素含量由傳統工藝的800ppm(百萬分之一)降低至180ppm,合金生產成本降低400元/噸。同時,太鋼電氣采用非晶極薄帶高效澆注技術,在常規澆注模式的基礎上,通過采取濾渣式流鋼槽、濾網式中間包和全自動穩流澆注等技術,解決了超薄帶澆注過程噴嘴堵塞率高、帶材厚度不均勻和韌性差等問題,成材率大幅度提高,實現了超薄帶的高效化生產。
  此外,為拓展太鋼非晶合金帶材及磁芯在汽車行業的應用市場,太鋼電氣結合自身實際,按照《汽車生產件及相關服務件組織的質量管理體系要求》,對非晶超薄帶及其相關產品進行了質量管理體系認證。
  經過堅持不懈的努力,太鋼電氣在非晶超薄帶的品種開發和生產運營方面均取得了重大突破——完成了“十二五”山西省科技重大專項項目“非晶、納米晶帶材及制品研發”的驗收工作,“鐵基非晶納米專用中間合金及其冶煉方法”獲得了國家發明專利授權,承擔了2018年山西省重點研發計劃項目“抗直流鐵基納米晶軟磁合金材料的關鍵工藝技術研究”,“高品質納米晶極薄帶關鍵技術開發與產品應用”獲2019年中國鋼鐵工業協會、中國金屬學會冶金科學技術獎三等獎。
  千淘萬漉雖辛苦,吹盡狂沙始到金。下一步,太鋼電氣將繼續瞄準非晶產業前沿技術,全力發展非晶產業。
  《中國冶金報》(2019年11月20日 03版三版)

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