新闻纵深|硅钢智造,抢占钢铁“材料级”新赛道
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4月18日,中普(邯郸)电磁材料科技有限公司新能源用电工钢(一期)项目,在邯郸经济技术开发区正式投产。
电工钢,专业名称为“硅钢”。优异的导电性和磁导率,使其成为新能源汽车驱动电机、超/特高压变压器、高端家电等产品的关键功能性材料。
全国首创“罩式炉 连续炉”组合生产技术、全流程数智化制造系统……新工艺、新技术的应用,让传统钢铁产业在创新引领中焕发新生机。
作为省重点项目,该项目的投产意味着河北钢铁产业向高附加值、高技术含量的新材料领域又迈出重要一步。
5月8日,中普(邯郸)电磁材料科技有限公司新能源用电工钢(一期)项目生产线,工人操作设备吊运成品钢卷。董源摄
玩转钢铁产品中的“艺术品”
银灰色钢卷静静矗立,明亮的金属光泽透着精密加工特有的细腻质感。一朵横系“腰间”的大红绸带花,将冷冰冰的钢卷装扮得喜气洋洋。
4月25日,走进中普(邯郸)电磁材料科技有限公司生产车间,自动化设备高速运转。忙碌的生产线旁,“盛装”打扮的钢卷格外引人瞩目。
就在一周前,中普(邯郸)电磁材料科技有限公司新能源用电工钢(一期)项目(以下简称“中普电工钢一期项目”)在邯郸经开区正式投产。而眼前这卷钢,正是下线的第一卷。
电工钢,专业名称为“硅钢”。因其长期广泛应用于超/特高压变压器和工业变频电机制造领域,被俗称为“电工钢”,是现代生活中重要的节能材料。
“简单说,硅钢就是一种‘会省电的钢’。”中普(邯郸)电磁材料科技有限公司总经理申习民介绍,这种含硅量0.5%—6.5%的铁硅合金,凭借其独特的晶体结构,能大幅降低能量转换时的损耗。
以常见的吹风机为例:普通电机工作时,大量电能会转化为无用的热能,导致机身发烫;如果电机采用硅钢芯,能将更多电能转化为有效机械能,既提升效率又降低能耗。
这种“节能基因”,也使它成为新能源汽车驱动电机和高端家电的核心材料。
硅钢性能优异,但其制造工艺却近乎苛刻。
在生产线末端,下线的硅钢钢带如丝绸般匀速滑向卷取机,从侧面看去,薄如蝉翼。
“这还不算最薄的。”中普(邯郸)电磁材料科技有限公司技术科科长谢达说,由于项目刚投产,产线正在调试阶段,他们初步将产品厚度控制在0.5毫米。待产线运行稳定后,这里生产的最薄硅钢仅有0.1毫米,相当于一张A4纸的厚度。
薄,仅仅是硅钢制造的第一道门槛。
“想象一下,我们要把这种薄钢片像千层酥一样精确叠放几百层来制造电机核心,会有怎样的难度。”谢达说,任何一层出现微米级的偏差都会导致整机性能下降。更复杂的,是对磁性能的精确控制——取向硅钢要求所有晶体“磁路”朝轧制方向有序排列,无取向硅钢则需保证各个方向的磁性能均匀。
严苛的工艺要求,使硅钢被称为钢铁产品中的“艺术品”,取向硅钢更是被誉为现代钢铁业“皇冠上的明珠”。
“无论是满足行业绿色发展和对超低能耗材料的需求,还是突破高端材料制造瓶颈,从传统冶炼向高技术含量、高附加值领域跃升,中普电工钢一期项目无疑是战略转型的关键落子。”申习民表示,该项目的投产实现了河北民营企业硅钢生产零的突破。
然而,当这个项目5年前第一次被提出时,在投资方河北普阳钢铁有限公司内部引发了不小震动,很多人怀疑:一个民营企业,真的能玩转这种高端材料吗?
申习民坦言,虽然普阳钢铁在耐磨钢、高强钢等中厚板领域经验丰富,但硅钢工艺却意味着从工程用钢向高精尖功能材料的跃升,需要突破多项技术壁垒。
研发过程可谓“烧钱又烧钢”。仅工艺研发就耗时两年多,炼废的钢坯不计其数。为验证工艺可行性,企业甚至租用同行生产线反复试验,试制阶段投入了几亿元。
产业升级的执着和技术创新的坚守终获回报。
申习民介绍,公司开展了所有硅钢牌号及各规格产品的中试和产业化测试,生产工艺具有成本低、效率高等特点,同时在铁损、磁感、同板差、强度等关键指标上超过国内同类硅钢产品,高牌号硅钢产品甚至达到了国际先进水平。
中普电工钢一期项目生产的高牌号无取向硅钢,应用于新能源汽车驱动电机,相比普通硅钢有着更高的性能要求。
高技术门槛,造就了高附加值。高牌号无取向硅钢,每吨售价是普通钢材的3倍-5倍,高端产品甚至超过15000元/吨。
“现在我们的产线投产了大部分,预计今年7月将全部投产。”申习民介绍,一期项目达产后,可实现年产高牌号无取向硅钢50万吨,预计年销售收入50亿元。
5月8日,中普(邯郸)电磁材料科技有限公司新能源用电工钢(一期)项目生产线控制室,技术员对各机组设备进行指挥调度。 董源摄
打造钢铁行业智能制造新标杆
当带钢以恒定速度从炉内穿行,不到3分钟,就要经历从常温到1000℃高温,再急速冷却至常温的温度“过山车”。
在中普电工钢一期项目核心产线区,近400米的连续退火炉如一条钢铁长龙贯穿其中,炉体两侧密布的温控仪表与燃气管道,精确调控着一场金属蜕变。
剧烈的“热震”处理,使硅钢获得理想的微观组织,从而兼具优异的磁性能与机械加工特性。
传统硅钢生产通常需要两次这样的高温退火,但能耗惊人,机组每小时天然气消耗量高达1600立方米。
改变传统生产中单一连续炉生产工艺,中普电工钢一期项目盘活已有的罩式炉设备,在全国首创“罩式炉 连续炉”组合生产工艺,使退火能耗大大降低。
谢达解释,不同于连续退火炉的“快炒”模式,罩式炉更像个“慢炖”的焖烧杯,炉内能同时放置四五卷钢卷。24小时内,炉内温度缓慢升至700℃-800℃,再经过十五六个小时的恒温“焖制”,最后自然冷却。缓慢的加热节奏不仅使钢材铁损降低10%至15%,还有助于降低钢材内应力,优化晶粒结构。
“慢炖 快炒”的创新组合带来双重提升,使极薄规格硅钢(厚度<0.2mm)每吨成本直降800元,磁感强度提升5%以上。
“硅钢本身是绿色低碳材料,我们同样要在生产过程中践行这种节能理念,实现从材料特性到制造过程的全链条绿色化。”申习民表示。
在中普电工钢一期项目建设中,这种理念得到了全方位贯彻。
打造12米深的地下设备层,将液压机、润滑系统等全部“藏”入地下;构建地下一层、地上两层的立体化车间……项目累计节约工业用地40余亩,土地利用率较传统钢铁项目提升30%以上。
在资源循环利用方面,项目与邯郸经开区污水处理站实现管道直连,生产用水全部采用中水。通过安装碲化镉薄膜发电玻璃,在厂房屋顶铺设光伏板等,实现清洁电力供应。
高质量发展,往往意味着绿色与智能并行。
横向厚度差3微米、纵向厚度差2微米……4月20日,拿到一份最新出炉的厚度曲线和同板差数据检测报告,申习民难掩自豪。
同板差是评价硅钢品质的重要指标。目前,能将硅钢同板差控制在5微米以内的国内企业屈指可数。这得益于全流程数智化系统的深度应用。
“硅钢的性能取决于微观晶粒结构,需要上千个工艺参数的精确控制来实现。”中普(邯郸)电磁材料科技有限公司安全科科长杜亮表示,传统人工调节难以满足这样的精度要求。
为此,项目打造了智能化生产中枢,通过工业互联网实时采集产线数据,配合机器人取样、激光制样等智能装备,构建起完整的数字孪生系统。接到不同订单时,系统能自动给出最佳工艺方案;生产过程中,它还能动态监控生产状态,实时给出工艺参数优化建议。
杜亮举例,当热轧出口温度低于标准范围时,系统会立即预警并推荐退火工艺的调整方案;当检测到热轧宽度偏差时,又能提示优化酸洗切边机的参数设置。
“生产变聪明,让产品质量更稳、效率更高、用料更省。”申习民介绍,接下来,他们将进一步部署应用智能安全帽、智能天车、智能仓储系统和智能视频监控等,朝着“黑灯工厂”的建设目标迈进,打造钢铁行业智能制造新标杆。
4月25日拍摄的中普(邯郸)电磁材料科技有限公司新能源用电工钢(一期)项目投产下线的第一卷硅钢。 河北日报记者 周聪聪摄
撬动更广阔的高端制造生态圈
从中普电工钢一期项目处出发,驱车向西南行驶三四分钟,年产千万台空调的邯郸美的制冷设备有限公司便映入眼帘。若向东行驶,同样不到3公里路程,就能看到美的(邯郸)智能厨电产业园整齐排列的标准化厂房。
“近在咫尺”的产业布局,为中普电工钢一期项目构建起天然的产业链协同优势。
“我们年前就已经赴美的总部进行洽谈了。”申习民介绍,双方意向开展硅钢产品试用合作,未来,中普硅钢产品有望应用于美的两大基地的电机、电磁元件等核心部件,预计年供应量数十万吨,不仅能显著降低美的的采购成本,更能为其打造更加安全稳定的供应链体系。
“钢铁结构优起来,高端制造‘立’起来。”邯郸经开区经济发展局局长彭俊杰介绍。去年,邯郸市出台《钢铁产业绿色低碳转型、向材料级产品高质量发展三年行动方案》,近期河北又印发《河北省钢铁产业高质量发展2025年工作要点》,加快钢铁产品由原料级向材料级转变是钢铁产业转型的重要方向。
在彭俊杰看来,以中普电工钢一期项目为代表的一批高端项目相继落地,推动“钢城”邯郸巩固钢铁原料级优势的同时,增添了材料级竞争力,使钢铁产品应用场景不断拓宽,为高端制造产业链的建圈强链注入强劲动能。
以中普电工钢一期项目为支点,邯郸经开区还在加速布局新能源汽车产业链。
邯郸经开区投资促进服务中心副主任薛光辉介绍,邯郸经开区正在加速构建“两高两新”产业新格局,拓展战略性新兴产业和未来产业新赛道,今年明确重点推进高端装备制造、新能源及电子信息、低空经济等产业项目落地。
“无取向电工钢是新能源汽车驱动电机的核心材料。”薛光辉介绍,近期,邯郸经开区投资促进服务中心对接了质子、中兴、宾利、程力、日野等多家汽车企业。在对接洽谈中,邯郸正逐步形成“基础用钢 核心材料”双重供应链优势、“从车身到电机”的全产业链配套能力,获得了企业的高度认可。
不仅如此,中普(邯郸)电磁材料科技有限公司与邯郸经开区落户企业——吉利远程新能源商用车集团的合作,正在积极推进。
未来,硅钢带动的产业链还会更多。彭俊杰介绍,目前,邯郸经开区已经未雨绸缪,在产业用地等方面,为上下游配套企业预留发展空间。
按照规划,中普电工钢二期项目将主要生产高磁感取向硅钢,其在配电变压器、电力变压器、风力发电机、光伏逆变器、充电桩等领域应用广泛。
“不同的产品序列,又将撬开一个全新的招商领域。”对此,薛光辉充满期待。(河北日报记者 周聪聪 刘剑英)
记者手记
一个“快”字,折射营商环境之变
一个工作日完成“五证齐发”,一年实现从开工到投产……作为落地邯郸经开区的首个超百亿元重大产业项目,中普(邯郸)电磁材料科技有限公司新能源用电工钢项目以130亿元的大体量,跑出了令人惊叹的“加速度”。
“快”是中普(邯郸)电磁材料科技有限公司总经理申习民同记者反复提及的高频字。
一个“快”字,不仅为企业带来效率提升,更是一个地区营商环境优化的生动缩影。
针对项目工期紧、申报资料多等实际情况,邯郸经开区成立项目推进专班,安排专人全程帮办代办。
2024年3月8日,推进专班协调区行政审批局、区自规局信息共享、并联审批,仅用一个工作日就完成项目备案、用地、建设工程规划许可、施工许可等审批,五证同发提升了项目开工时效。
开工快只是第一步,项目建设的高效推进,离不开各项保障措施的精准发力。
供水、供气、供电,这些看似基础却往往让企业“跑断腿”的环节,在邯郸经开区成了政府主动兜底的“分内事”。
在供水环节,针对企业需要跨区对接市级自来水公司的复杂流程,经开区主动协调对接,将原本需要半年的自来水接入流程压缩至与项目建设同步完成。
在供气方面,为保障项目设备调试用气的按时供应,经开区与赵都天然气公司建立应急联动机制,在设备烘炉调试的关键窗口期,特事特办进行夜间施工,抢在去年冬天上冻前完成供气,避免设备因低温受损。
电力保障方面的情况更为复杂。由于电网容量不足,无法满足企业的用电需求,邯郸经开区跨区域协调,从邯郸市永年区专门架设供电专线,并配套建设11万伏变电站,不仅解决了该项目的用电需求,还为后续产业发展预留了空间。
“过去配套建设总要‘追着部门跑’,现在政府主动‘围着企业转’。”申习民说,这种转变让企业能专心干好“主业”。
真正的亲商、优商,是以企业需求为导向,以制度创新为突破,真正让企业轻装上阵谋发展。
优化营商环境,只有进行时没有完成时。
采访中,记者了解到,邯郸经开区行政审批局正在开展“局长、科长走流程”活动,要求干部下沉窗口一线,以办事员身份沉浸式体验,查问题、优服务。
优质服务是最好的招商名片,制度创新是强大的发展动能。当“政府思维”真正转向“企业视角”,“加速度”便水到渠成。(文/河北日报记者 周聪聪)