非晶合金材料行业分析

非晶合金材料行业分析

一、非晶合金材料概述

非晶合金带材是非晶合金变压器最上游的关键性材料，也是我国大规模推广非晶合金变压器的最大障碍。非晶合金是一种新型节能材料，它是以铁、硼、硅、钴和碳等元素为原料，用急速冷却等特殊工艺使内部原子呈现无序化排列的合金。非晶合金带材生产时，在铁、钴、镍、铬等金属中添加硅、硼、碳等非金属，将1400℃高温下一定比例的铁、硅、硼等混合热熔液，以相当于每秒钟冷却一百万摄氏度的高速冷却，冷却速度为105~107K/s，冷却底盘的转动速度约为30m/s，从溶液到薄带成品一次成形。由于高速旋转和冷却时的高温骤降，合金箔的原子结构呈现无序排列，类似于玻璃，不存在通常金属合金所表征的晶体结构，故称其为“非晶合金”。 采用非晶合金带材制造的变压器的空载损耗和空载电流非常低，可减少CO、SO、NOx等有害气体的排放，它

也被称为二十一世纪的“绿色材料”。

二、非晶合金带材的产业情况

世界上现只有两家公司能批量生产非晶合金带材，一家是日本日立金属公司，另一家是中国的安泰科技公司。美国曾是世界上最大的非晶合金材料制造商，霍尼韦尔（Honeywell）公司是最早拥有非晶材料制造的平板流技术专利，年生产能力达3万吨以上的，2003年被日本日立金属公司收购。日立公司经过2008年扩产后，现年生产能力达到9万吨。而安泰科技公司经过2009和2010年两条万吨级的生产线投产后，现具备年产4万吨的产能，但带材质量还不是太稳定，只能做142mm片宽的带材，且成材率不高，只有70%左右。据媒体报道安泰科技在2013年底将拓展至10万吨，价格方面，目前安泰科技产品价格约2.5万元/吨，日立金属约2.7万元/吨，这也是非晶合金变压器价格高于常规变压器的主要原因。

三、非晶合金带材的特性

非晶合金带材主要有铁基、铁镍基、钴基三大类，用于非晶合金变压器是铁基非晶合金，它有以下几个特性：

1、非晶合金没有晶格和晶界存在，因此，其磁化功率小，并具有良好的温度稳定性。由于非晶合金为无取向材料，故可采用直接缝，且不用分级，使制造铁心的工艺比较简单。

2、非晶合金带材的厚度为0.02~0.03mm，是硅钢片的十分之一左右。因此涡流损耗大大降低。其表面不太平整，电阻率较高，单位损耗仅为硅钢片的20%~30%。

3、非晶合金带材的硬度约是硅钢片的5倍，加工剪切比较困难。而且脆性较大，常温下进行切割，边缘容易出现碎裂、变形和起层现象。因此非晶合金带材在加工时，先局部加高温，再用特殊的刀具进行切割。

4、非晶合金对机械应力非常敏感。生产过程中的压、拉、弯、打等应力都会影响其磁性能，这些施加到铁心的应

力会增大产品的空载损耗和噪音，一般会增加20%~200%。因此，在非晶变结构设计时应采取特殊的紧固措施，以减少铁心受力；另外避免采用以铁心作为主支承的结构设计方案；在整个生产制造过程中也应尽量轻拿轻放减少铁心受力。

5、非晶合金的磁致伸缩程度比硅钢片高约10%，这直接影响到非晶合金变压器产品的噪音水平，普通非晶变会比同容量的硅钢片变压器高5~8分贝。在设计和生产过程中，不宜过度夹紧，否则将增大变压器的噪声。

四、非晶合金带材的制造

制备非晶态合金采用的是一种快速凝固的工艺，将处于熔融状态的高温钢水喷射到高速旋转的冷却辊上，钢水以每秒百万度的速度冷却，仅用千分之一秒的时间就将1300℃的钢水降到200℃以下，形成非晶带材。非晶合金材料的制造技术复杂，但工序、生产设备相比硅钢片的制造要简化。

非晶合金的工艺流程：原料→熔解→铸造→退火→卷绕包装； 硅钢片的工艺流程：原料→熔解→连续铸造→再加热→热轧→退火→酸洗除锈→冷轧→退火脱碳→冷轧→退火再结晶→张力涂布→退火整平→刮扫处理→再涂布→卷绕包装。

非晶合金与硅钢片的工艺流程对比

五、国内非晶合金铁芯加工情况

国内非晶合金铁芯生产的厂商约10余家，其中具备一定实力的厂商6家。

从价格方面对比，因为开始生产非晶变压器较早，带材需求

量较大，争取到价格优势。几家厂商对比情况详见附表。

附表：国内铁芯生产厂商情况