寶山鋼鐵股份有限公司的首席研究員陳圣林：風力發電機用高性能無取向硅鋼及應用

2023年10月16日-19日，2023北京國際風能大會暨展覽會（CWP2023）在北京如約召開。作為全球風電行業年度最大的盛會之一，這場由百余名演講嘉賓和數千名國內外參會代表共同參與的風能盛會，再次登陸北京，聚焦中國能源革命的未來。

本屆大會以“構筑全球穩定供應鏈 共建能源轉型新未來”為主題，將歷時四天，包括開幕式、主旨發言、高峰對話、創新劇場以及關于“全球風電產業布局及供應鏈安全”“雙碳時代下的風電技術發展前景”“國際風電市場發展動態及投資機會”“風電機組可靠性論壇”等不同主題的21個分論壇。能見App全程直播本次大會。

10月18日上午，寶山鋼鐵股份有限公司的首席研究員陳勝林在風電產業技術創新論壇I上發表題為《風力發電機用高性能無取向硅鋼及應用》的主題演講。

以下為發言全文：

在信息化的今天都離不開電能，有一種特殊的功能材料參與各種電能的轉換和輸送，是電能名副其實的搬運工，這個材料就是硅鋼片。

什么是電工鋼？它是怎么生產的？電工鋼主要是貫徹電的全生命周期，它是一種用量最大的材料，生產水平體現出一個國家的特殊鋼生產水平，風力發電機用的是高性能的電工鋼，發出來的電要輸送到千家萬戶用的就是高性能的硅鋼。無論是高鐵或者動車的牽引電機，家里面用的并向洗衣機的壓縮機，包括最新比較熱的新能云汽車驅動電機，用的都是高性能的硅鋼片。

中間的圖是變壓器，要求材料在一個方向的磁性比較好就行了。我們怎么樣制造這兩種材料？鐵在普通人的眼里就是材料，在我們的眼里是個性的材料。通過立方晶體可以看得出來，三個軸是最容易磁化的，這也是通過原理圖生產電工鋼最基本的原理。

具體怎么生產？在鋼鐵企業當中，硅鋼生產是長流程的過程，開始礦石和煤炭在一起，在高爐當中經過還原反應形成鐵水，去除鋼中的夾雜物，凝固下來是鋼坯。煉鋼廠形成的鋼坯是200毫米厚，經過送熱軋廠形成2-3毫米厚的鋼板，之前硅鋼與別的鋼差異不是很大，無非是對鋼的控制有要求。

根據不同的牌號需求，生產的流程差異很大，鋼板經過熱處理之后進行生產，產品經過熱處理之后，經過冷凝軋機來生產，能夠提高產生的生產效率和降低成本。對于牌號更低的產品，直接生產出來，后面還要經過退火處理，通過包裝發網千家萬戶。

硅鋼的評價指標是磁性能，力學性能和涂層厚度和種類，磁感越高損壞越高，牌號是中低牌號，相應的損耗也比較高。0.35和損耗小于3.5瓦以下，這種牌號損耗比較低。我們根據電機的需求，開發和推進合適的牌號，并不是牌號越高或者越低才好。

硅鋼的產量全球是1800萬噸，如果從體量上來說還是比較小眾的品種。縱觀國內哪一家技術力量最強？或者規模最大？總體來說還是寶武能力最強，寶山在硅鋼方面獲得國國家科學技術一等獎，我們有三個基地可以生產。這三個基地生產有什么好處？有利于保供，非常典型的案例是2020年武漢疫情，就是由寶山來保供的。

從產品質量和規格來說，目前的規劃是315萬噸，2030年規劃是380萬噸，高牌號硅鋼是280萬噸，目標是建設全球的第一品牌。   

風能會議重點是圍繞“雙碳”，我們公司也有相應的目標，到今年年底要實現碳達峰，2025年實現減碳30%的能力。怎么來做？鋼鐵是比較長的流程，我們采用短流程、近終形等工作。

具體來說，采用工藝將傳統分散加熱熱軋工序集成在一起，流程可以從1000米縮短到300米，如果采用這種流程生產冷軋板，可以降低人力50%-60%。我們做過一些比較，相同的企業兩種流程生產相同的產品，熱軋工序可以降低23%-42%。采用流程批量化生產，2020年達到97萬噸。   

高性能的硅鋼片，簡單列舉目前主流的機型。實際上機型不同，材料要求也不同，因為風機的特點決定風機轉速和頻率，最后對材料選擇不同，比如說雙饋體積小重量輕，轉速是在1800左右。它的工作頻率是50赫茲，定制材料要求公平低損耗，所以選用的是0.5mm厚度，生產過程當中主要采用套沖的方式。前幾年開發出來直驅的技術可靠性比較好，但是運維成本比較高。

對于電機而言轉速比較低，也就是不到20轉左右。這個時候電機硅片材料的需求就是高磁感，這個時候是高牌號硅鋼，體積小重量輕，轉速大概是400-700轉，工作頻率100赫茲，定制的材料是選擇中頻材料。

我們開發出產品600與常規相比，磁感提升200高絲左右，10赫茲的損耗降低25%，增加材料厚度損耗也會實現增加，材料的充沛性能要考慮。

對于無曲線硅鋼片，重點推薦的是選用0.27產品，有的機型選用0.35毫米產品。風力發電機對無曲相關羅列了一下，陸上風機到昨天之前都是8.5兆瓦，昨天一下冒出好多。我統計東電給的是10兆瓦，中車是12兆瓦，對于未來陸上的風機容量有多大？我聽說是30兆瓦。

海上是從10兆瓦到26兆瓦進展很快，未來到多少兆瓦我不再過多的猜測。風機的大型化對材料有什么要求？加工的時候采用分版式還是套沖？我們會根據你們風機設計推薦相關的材料。

半面驅的比例增加，從這個情況來看最下面是雙饋維持在60%，中間是直驅維持在30%左右，很明顯半直驅的比例近兩年在逐步的增加，因為半直驅重點用的是薄規格的材料。下一階段，半直驅的技術還是主流。

未來的展望，硅鋼片采用更生態的工藝，生產更綠色的產品，我們自己采用綠色低碳的工藝生產硅鋼片，同時表面采用更好的涂層滿足客戶的需求。

綠色可持續發展道路且長、行則將至，讓我們共同努力譜寫綠色硅鋼，分享完畢，謝謝各位。 

（根據演講速記整理，未經演講人審核）