曾经,这种关键材料长期被国外企业垄断,成为制约我国高端制造的“卡脖子”难题。如今,经过国内企业多年的技术攻关,这一局面已被彻底改写。
直到2008年之前,我国高端取向硅钢生产所需的硅钢级氧化镁全部依赖进口。这种材料不仅价格昂贵——每吨比国产贵好几千元,而且供货周期要看国外企业的脸色,关键指标的稳定性也难以掌控。
下游企业的工程师曾对着涂覆不均的钢片叹气:“进口货不仅每吨贵好几千,配液时分散性还差,供货周期都得看人家脸色。”当时,国内虽有两家企业尝试生产,可产品性能跟不上,高端市场根本挤不进去。
面对这种局面,国内企业开始了艰难的自主研发之路。
2007年,山西银圣科技从一家年产值500万元、生产普通氧化镁的小企业起步,开始向高等级硅钢级氧化镁发起攻关。
2020年迎来重要突破。企业联合太原理工大学材料科学与工程学院,在南京高淳建起第二研发基地,与上海交大、宝武研究院专家深度合作,集中攻克了薄规格控制、表面涂布等关键技术。
研发过程并不轻松。实验室里,科研人员围着电子显微镜观察氧化镁颗粒形态,用激光粒度仪反复调试粒径分布,光专用粘结剂配方就试了上百次。为攻克“重质硅钢级氧化镁制备”难题,团队连续几个月泡在实验室,常常凌晨还在盯着反应釜温度曲线调整参数。
功夫不负有心人。2023年,高等级薄带硅钢专用氧化镁通过批量试用,性能优于日本进口产品,彻底打通“从样品到产品”的最后一公里。
如今的国产硅钢级氧化镁,在多项核心指标上已经达到甚至超越国际先进水平。
化学纯度:98.8%~99.2%,确保高温稳定性
柠檬酸活性:60~70秒,活性适中利于反应
水化率:≤2.50%,储存稳定性好
粒径分布:D50为2.8~3.2μm,D90为11~15μm,均匀性好
这些指标意味着什么?用下游企业的话说:“现在不用再盯着‘花脸’钢片发愁,国产氧化镁比日本进口的还靠谱!”在宝武集团青山基地的车间里,用国产氧化镁生产的硅钢片,铁损值稳定在0.82W/Kg,磁感应强度超过1.95T。
国产氧化镁之所以能取得这样的突破,关键在于深刻理解了它在取向硅钢生产中的核心价值:
第一,隔离防粘。高温退火时温度可达800-1200℃,硅钢片表面处于半熔融状态,氧化镁涂覆后形成致密隔离层,防止钢片粘连,保障后续加工。
第二,造膜赋能。这是最核心的作用。高温下氧化镁与硅钢表面的硅发生化学反应,生成均匀致密的硅酸镁绝缘膜。这层膜能降低铁损、提升耐腐蚀性、保障绝缘性能,直接决定取向硅钢的核心品质。
第三,脱碳辅助。氧化镁在高温下分解产生微量水汽,与钢片中的碳反应生成气体排出,辅助实现深度脱碳,为磁畴择优取向创造条件。
学术研究进一步证实,内氧化层中适量的Fe?SiO?会降低硅酸镁底层的形成温度,而底层下方的球形氧化物颗粒可减少界面热应力,提高底层附着性。这些机理的深入理解,为氧化镁产品的精准调控提供了理论支撑。
经过多年攻关,国产硅钢级氧化镁已经实现了从“样品”到“产品”的跨越,并从单一品种拓展为系列化产品矩阵。
目前,国内企业已研发出10余种不同型号的硅钢用氧化镁产品,特别是在0.20毫米以下薄带硅钢专用氧化镁技术上取得重大突破。针对不同客户需求,企业还与宝武、首钢等头部钢企协同研发定制产品:为武钢研发的QL型,杂质含量控制在0.001%以内;为首钢研发的S1型,专门优化涂覆均匀性。
在市场层面,国产硅钢级氧化镁的国内市场占有率已超过70%,2024年销量达1.2万吨,销售收入突破3亿元。价格方面,从进口时的每吨12万元降至3万元左右,大幅降低了国内钢企的生产成本。
从全部依赖进口,到国内市场占有率超70%;从被人“卡脖子”,到参与制定行业标准——硅钢级氧化镁的国产化之路,是中国制造向上突围的一个缩影。
在三峡水电站、西电东输的各种大型变压器里,在特高压电网、新能源装备的关键部件中,这些看似不起眼的白色粉末,正在默默守护着国家的能源安全。曾经的“卡脖子”领域,如今已成为中国制造的“护城河”。