陈卓
2022年是党的二十大召开之年，也是全面实施“十四五”规划承上启下的关键之年，在“双碳”背景下，中国经济按照中央经济工作会议的总体部署，“稳”字当头，稳中求进。然而电工钢产业将在“双碳”中发挥应有的作用。
一、中国“双碳”
“双碳”是我国应对全球气候的重大中长期战略。“双碳”主要包括两个目标：一是“碳达峰”，指某个地区或行业年度二氧化碳排放量达到历史最高值，然后经历平台期进入持续下降的过程，也是二氧化碳排放量由增转降的历史拐点，标志着碳排放与经济发展实现脱钩，达峰目标包括达峰年份和峰值；二是“碳中和”，指某个地区在一定时间内（一般指一年）人为活动直接和间接排放的二氧化碳，与其通过植树造林等吸收的二氧化碳相互抵消，实现二氧化碳“净零排放”。
2020年9月，习近平主席在第七十五届联合国大会一般性辩论上宣示，“中国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”。在2021年9月召开的第七十六届联合国大会一般性辩论，习近平主席再次重申“3060碳达峰碳中和”承诺，呼吁完善全球环境治理，积极应对气候变化，构建人与自然生命共同体，并表示将大力支持发展中国家能源绿色低碳发展，不再新建境外煤电项目。这是我国基于推动构建人类命运共同体和实现世界可持续发展的宏伟目标作出的重大战略决策，不仅意味着中国这个世界上最大的发展中国家，将完成全球最高的碳排放强度降幅，也是全球历史上最短的时间实现从碳达峰到碳中和。
二、电工钢在“双碳”中的作用
电工钢是我国现代化建设、高质量发展和人民生活不可缺少的重要原材料产品之一。也是2019年11月我国颁布的《产业结构调整指导目录》中重点鼓励类钢铁产品。
电工钢可分为取向电工钢和无取向电工钢，其中取向电工钢分：一般取向电工钢（CGO）和高磁感取向电工钢（HiB）；无取向电工钢分：中低牌号无取向电工钢和高牌号（高效、高磁感）无取向电工钢。近年来随着电工钢技术工艺的发展，高频极薄取向和无取向电工钢(0.1mm以下)逐步成为开发的重点材料。
目前，我国已是全球最大的电工钢消费大国和生产大国。电工钢作为一类功能性钢铁材料广泛应用于电力和电讯工业，用以制造发电机、电动机、变压器、互感器、继电器等设备，在电能的生成、传输与使用方面起到了关键的作用，电机设备及家用电器的能效高低很大程度取决于电工钢电磁性能的优劣。
由于对节能减排的要求日益提高，国家对电力变压器、电机、家用电器的能效要求不断提高。2021年6月1日正式实施了GB20052-2013《电力变压器能效限定值及能效等级》、GB18613-2020《电动机能效限定值及能效等级》强制标准；2020年7月1日正式实施了GB21455-2019《房间空气调节器能效限定值及能效等级》强制标准，以及2016年10月提前实施的GB12021.2-2015《家用电冰箱耗电量限定值及能效等级》强制标准。这四项能效标准降低了电器产品的空载损耗，对电机、变压器、家用电器等产品的铁心材料的性能提出了更高要求。由于高性能电工钢有铁损低、磁感高的特点，正是制作高效、大容量电机、节能变压器的首选材料，并在电力工业节能降耗中发挥重要的作用。
据研究表明：以取向电工钢牌号提升1个等级的影响评估，以15年的运行寿命周期，每吨取向电工钢降低碳排放等效值为17吨。宝钢报道：“最高等级的取向电工钢（B18R060），如应用到目前国家1级能效的变压器，替代高耗能变压器，每年将节电约900亿度，相当于三峡电站的年发电量的90%。宝钢股份无取向电工钢产品结构优化项目是目前全球唯一面向新能源汽车行业的高等级无取向硅钢专业生产线。项目建成投产后，每年可为400万辆新能源汽车提供高等级用材，减少碳排放360万吨，相当于33万公顷森林的吸收量”。首钢报道：“一台家用变频空调使用首钢电工钢每年可节电36度，一辆新能源轿车使用首钢电工钢每年可节电375度，一台变压器使用首钢电工钢每年可降低损耗7600度等等”。
从全球电工钢产品及制造工艺发展情况来看，研发方向主要分为两类：一是为使下游产品更加高效、节能、环保而研发的产品，如激光刻痕，磁畴细化取向电工钢产品、低噪音取向电工钢产品、超高磁钢取向电工钢产品、新能源汽车用无取向电工钢产品、中高频薄规格无取向电工钢产品、高强度无取向电工钢产品、新型无取向电工钢绝缘涂层产品等；二是为使电工钢产业生产更加节能、环保、低成本而研发的工艺技术，如中低温取向电工钢板坯加热技术、近终形制造流程生产电工钢技术、新型抑制剂（或无抑制剂）制造技术等。
高磁感取向电工钢的生产工艺：炼钢（连铸、精炼等）→热轧（低温板坯加热技术）→常化酸洗→冷轧（采用温轧一次轧成）→连续脱碳退火渗氮→涂氧化镁→高温退火（先进环循炉工艺，实现二次再结晶）→拉伸→表面涂绝缘涂层→激光刻痕（磁畴细化技术）→剪切包装等，其中低温板坯加热技术，将传统的高温板坯加热1350度~1380度，降至1150～1250度，大大降低了能源介质，磁性能有了明显提高；高牌号无取向电工钢生产工艺：炼钢（连铸、精炼等）→热轧→常化酸洗→冷连轧或单机架冷轧→连续退火（二次冷轧、连续退火）→涂层等，其中部分高牌号无取向电工钢产品，采用两次冷轧法生产，以满足性能要求。同时，部分高牌号无取向电工钢进一步简化工艺，如用一次冷轧法替代两次冷轧法、连续退火机组提速，优化工艺技术，也能生产出高端性能相当的电工钢。
强制能效标准的颁布实施，进一步降低了变压器的空载损耗和噪声，无论是取向电工钢，还是铁基非晶合金，都需要有更高的磁导率和更低的单位损耗。随着高频及电子变压器技术的日趋完善，今后对具有初始磁导率高、矫顽力低、饱和磁密高等特点的软磁材料需求将会不断增加，也给电工钢企业带来了新的机遇和挑战。
电工钢企业通过工艺技术的优化、激光刻痕磁畴细化技术，改善了取向电工钢磁性能水平，取向电工钢至少提高一个牌号或二个牌号，进一步提高变压器能效和满足用户对变压器综合性能的要求。低噪音、低空载损耗、低负载损耗、低综合成本等方面的要求，会大量的使用更低铁损、更高磁感取向电工钢。
在冰箱能效中用无取向电工钢，最突出的是冰箱压缩机电机运行能解决实际耗电量问题。强调产品的“实际使用节能设计能力”。2018年节能冰箱销售量占比达到82%，其中1级能效产品达到34%；变频冰箱占比达43%，其中1级能效产品内销比例达59%；在空调能效中用无取向电工钢，要实现空调压缩机电机运行更加节能或节电，将目前空调市场淘汰率达到45%，2020年能效已提升14%，2022年将提升30%。这一过程将进一步推动空调器朝着高效、变频的方向发展，将淘汰市场上现有99%的定速空调型号和70%的变频空调型号；还有我国电机的总耗电量占全社会总用电量的64%左右，其中，工业领域的电机用电量占工业用电的75%左右。按照有关方面的统计，IE3电机产量将逐年增加占比。电机对无取向电工钢（50W600以下）的牌号，如50W800、50W1000将会逐步减少，50W470、50W350、50W310、50W270、50W250、50W230以及35W360、35W300、35W270、35W250等或薄规格的将大幅增加。特别是新能源汽车高牌号无取向电工钢需求的快速增加。
三、回顾2021年我国电工钢生产情况
2021年全国共生产电工钢约1318.28万吨，同比增长了17.90%，其中取向电工钢约180.09万吨，增长14.26%，无取向电工钢约1138.19万吨，增长18.50%。
2021年全国取向电工钢企业20家，产量排前的为：宝钢股份、首钢股份、重庆望变、包头威丰、宁波银亿、浙江华赢；全国无取向电工钢企业20家，产量排前的为：宝钢股份、首钢股份、江苏沙钢、鞍钢股份、太钢、新钢新材。
2021年我国电工钢生产运行特点如下:
一是电工钢产量双增长。2021年取向电工钢产量完成180.09万吨，同比增长14.26%；无取向电工钢产量完成1138.19万吨，同比增长18.50%。
二是HiB钢在增长，CGO钢在下降。2021年HiB钢产量118.92万吨，同比增长28.55%，民企生产的CGO产量61.17万吨，同比下降6.05%。2021年民企HiB钢量产能力大幅提升，HiB钢产量达到9.68万吨，同比增长158.13%。
三是新能效标准带来高端产品资源紧张。1级能效变压器需用高磁感、低铁损取向电工（B23R075），2级能效变压器需用（B23R085等）。市场1、2级能效变压器用HiB钢资源十分紧张，同时拉动了高牌号无取向电工钢需求及价格坚挺，局面的形成有待电工钢企业产量提速，满足下游行业降耗需求。
四是激光刻痕性能提升。通过激光刻痕可细化磁畴，有效改善或提高取向电工钢的磁性能水平；目前，国内85%的取向电工钢企业安装了在线进口或国产激光刻痕设备，24小时生产在线高速、中速激光刻痕，改善了电工钢性能，降低了铁损，取得了明显成效。
五是新能源汽车高牌号无取向电工钢产量增加。据统计2021年宝钢、首钢太钢等钢厂新能源汽车高牌号无取向电工钢增幅较快或提速，全年共生产新能源汽车高牌号无取向电工钢约34.76万吨，同比增长约50.8%。另外，多条新建新能源汽车高牌号无取向电工钢项目建设顺利，预计2023年将相继投产。
六是电工钢等受原材料或疫情等影响，持续涨价，到逐步回落。2021年上半年电工钢涨价幅度较多，下半年开始逐步下跌，特别是中低牌号无取向电工钢受需求或产能影响，价格已回归或最低点，高端电工钢受能效升级和新能源汽车等新领域发展或需求影响，价格较坚挺或稳定。
七是电工钢出口形势较好，出口数量“双双”增幅明显。2021年取向电工钢出口数量同比增长28.93%，出口数量无取向电工钢，同比增长46.36%。
四、思考未来
1)以“双碳”目标指导电工钢中长期发展，坚决控制好电工钢产能，特别警惕低端产能的扩张，引起的能耗增加。稳步发展高端产品，加快电工钢产品升级，企业拟提出时间表。
2)“十四五”期间，紧跟下游行业能效升级步伐，不断优化工艺技术，提升产品性能水平，扩大高端产品生产比例。继续研发打通自粘接取向和高强无取向电工钢生产技术及成本控制，以及无底层取向电工钢技术延伸及扩展，缩短工艺流程，减少碳排放。
3)电工钢产业要“高”字当头，“高”中求进，集中力量，加快速度，以高端产品扩产或量产为主攻方向。同时，还要稳定供需关系，稳定市场秩序，实现公平竞争和符合市场规律或长期相对稳定的市场目标。
4)加快淘汰低端落后产线及过多的低端或质量较差的产品，如一般取向电工钢（CGO）产量逐步减少，低牌号无取向电工钢的减产，禁止使用自身耗能、冒充电工钢的非标产品。
5)呼吁对电工钢产品标准的管控及实施，通过制定标准，加快淘汰落后产品。近几年产品标准的实施中，有些“摆式或虚设”，如标准中已明确取消的产品牌号，但市场还在销售等问题期待解决。
6)2021年12月31日，工信部印发《重点新材料首批次应用示范指导目录（2021年版）》，2022年1月1日起施行，其中取向硅钢超/极薄带被列入《重点新材料首批次应用示范指导目录（2021年版）》其中，应引起生产企业和研究机构的关注。
7)继续研究冶炼、热轧工序，在冶炼中添加铋等元素，来提高磁性能水平，在热轧中优化粗轧、精轧及在炉温度降低能源，由此为后工序控制，优化工艺或减少工艺流程、减少碳排放或能源介质，最终实现用户使用更节能、更绿色、更环保的电工钢创造有利条件。
8)推广对废硅钢再生循环利用的研究，据研究表明：硅钢片在冶炼、使用过程中产生不同类型废硅钢，通常被一些回收作为新一炉的硅钢生产添加的废钢，在炼钢氧化气氛下，硅废中硅元素烧损进入钢渣中，造成了硅元素价值的降低，并且造成过程喷溅，环境污染。采用先进的复化炉熔炼，生产出软磁材料-铁硅粉，广泛应用于变频空调、UPS电源、新能源充电桩、电子行业，市场前景好，附价值高。循环利用，符合“双碳”要求。同时，还要大力开展电炉炼硅钢的技术研究。
9)有序开发取向电工钢用于新能源汽车定转子，据有关走数据显示：国内外企业或研究机构已研发出用取向硅钢片做驱动电机定子，无取向硅钢片做驱动电机转子，效率更高，成本相当，还要实现新能源汽车用高牌号无取向电工钢的批量生产。
未来电工钢需求广泛，电工钢产业将在“3060双碳”的政策指导下，生产更多低铁损、高磁感电工钢满足“双碳”下的用户需求。
