"手撕鋼材"誕生,青島一企業研發出新動能

2018-03-18   來源:中國聯合鋼鐵網
 

一卷酷似鋼卷帶的材料,伸展開來薄如蟬翼,僅有頭發絲直徑的一半,用手輕輕就能撕開。這種“超級材料”就是非晶帶材,可用于通訊、電力、航空等領域。青島云路先進材料技術有限公司(以下簡稱“青島云路”)歷時4年攻克制備技術,打破了市場壟斷,超級材料的誕生恰恰是企業新舊動能轉換的縮影。

非晶帶材用手輕輕就能撕開

超級材料比紙還薄,用手可輕易撕開

“我們一年到頭只有春節能休息幾天,其他時間都是一天24小時連軸轉。”在車間里,青島云路公司工作人員介紹,他們公司主要生產一種名為非晶帶材的高新技術磁性材料,因為生產需要,鍋爐只要一開動就不能停爐,所以平時幾條生產線都是24小時運轉,工人也是24小時輪流上班。

“你看,這種新型材料比紙還要薄,用手可以輕易撕開,但是硬度卻很高。”工作人員拿著一張幾十厘米長的非晶帶材,一邊手撕一邊介紹。非晶帶材是將鋼、硅、硼按照一定的比例混合,其中鋼占絕大部分。高溫溶化后再經過多道加工程序,生產出的一種比紙還薄的磁性材料。因為可以輕易被撕開,也被稱為“手撕鋼材”。但是,它又有著鋼鐵的硬度,因為厚度只有27微米,也就是頭發絲直徑的1/2,所以鋒利如同刀刃,不小心就能割破手指。

“別看它很薄,但卻有很多優點。”青島云路副總經理郭剛介紹,非晶帶材是一種新型節能材料,與傳統材料相比,具有超導磁、低損耗、強度高、耐腐蝕好等諸多獨特性能,大到衛星、飛機,小到空調、電視、手機都能用到它。尤其在變壓器領域,非晶帶材制造的非晶變壓器比傳統硅鋼變壓器更加節能。更重要的是,使用這種新材料后,可以大大減少電損耗和二氧化碳排放量。

郭剛介紹,非晶變壓器憑借良好的磁性能,和傳統硅鋼變壓器相比,在空載狀態下可節能60%。郭剛給記者算了一筆賬,以一個400千瓦安的變壓器為例,按照變壓器白天工作運轉12小時,夜間停用空載12小時計算,非晶帶材變壓器比傳統硅鋼變壓器每年可節約6000多元電費,節能效果高下立判。

非晶帶材

明知困難重重,仍硬著頭皮搞研發

殊不知,由于非晶產品制備技術復雜,準入門檻較高,此前日本企業在非晶帶材領域占據技術主導進而壟斷市場。

誕生于2006年的青島云路,在成立之初主要致力于研發生產變壓器。“正是因為我們專業生產變壓器,我們才明白非晶帶材的重要性。”郭剛說,由于非晶帶材技術門檻很高,掌握量產技術的企業極少。2008年,云路公司斥資上億元,在沒有現成模式和經驗借鑒、研發力量和技術條件極度缺乏的背景下,開始著手研發非晶帶材。

郭剛坦言,公司在決定研發非晶帶材之前也面臨艱難抉擇,一是傳統變壓器生產業務市場份額巨大,收益情況良好,是否有必要冒險進行產業轉型升級?另一方面,非晶帶材研發難度和資金需求都十分巨大,國內外能夠實現量產的企業只有日立和安泰兩家企業,云路是否能夠突破技術和資金的雙重限制是未知數。

不過,云路還是決定研發新材料。由于項目難度大、研發經驗少,非晶帶材的科研之路遠比預想中要困難得多。“要將1400度的鋼水在瞬間冷卻到200度,談何容易。”郭剛說,非晶帶材在生產過程中必須先要將材料熔化,然后在萬分之一秒內瞬間降溫,這樣鋼水流到超級冷卻輥時還未來得及形成傳統金屬產品的原子排列結構,就能快速變成非晶態金屬。而在這個過程中,壓力、溫度、流速等六、七十項項指標都要達到穩定一致,生產出來的非晶材料厚薄均勻才能達到標準,如果改動其中一項指標,其他指標也都要跟著變動。“我們經歷了上千個日夜、上萬次試驗,最終才研發成功,其中的艱辛不言而喻。”郭剛說。

從2008年立項開始,云路用了不到4年時間就攻克了寬度213mm的非晶帶材的制備技術,各項技術指標都位居國內領先水平,成為我國第二個掌握此技術的企業,也是世界上第三家具有制造超寬超薄非晶帶材能力的產業化企業。

材料非常薄,是頭發絲直徑的一半

產銷量5萬多噸,位居全球首位

從2013年產量只有2300多噸到2017年的5萬噸,云路一步一個臺階,產量大幅提升。郭剛介紹,2017年,青島云路非晶帶材產銷量達到5萬多噸,位居全球首位,實現銷售收入7億多元。公司生產的非晶帶材占據國內市場一半份額,就算在國際市場,云路非晶帶材也占據著20%的市場份額。

“但是,目前我們生產的非晶帶材只能用于電力變壓器,并不能廣泛應用于其他產品。”郭剛說,對于非晶帶材,普通人并不熟悉這種新材料,實際上,它除了應用在航空、航天等領域外,在生活中的應用也非常廣泛,這種新材料還可以在家電電磁、光伏、新能源汽車等諸多領域得到廣泛使用,只要用電的地方,就會用到用非晶帶材制成的產品,比如說,家用電器、汽車等。

郭剛介紹,新的一年,他們要在軟磁材料以及衍生品方面實現跨越式發展,目前他們正在研發一種新型氣霧化磁性粉末材料,可以廣泛應用于家電、光伏、通訊等領域,有著更加廣闊的市場前景。“預計2018年年中,氣霧化鐵硅鋁粉末將實現單噴次2噸量產,屬于國際首創。”郭剛信心滿滿地說,他們公司的連鑄式氣霧化磁性粉末設備技術,是行業內首次將連鑄工藝應用到磁性粉末產品生產。同時,在非晶材料方面,預計2018年年中,他們公司研發的高飽和磁感應強度非晶將實現量產,屆時,中國非晶將與國際國際一流水平持平。(齊魯壹點記者 宋祖鋒)

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