近年來，隨著節(jié)能減排進程不斷加速，電工鋼成為國家高質量發(fā)展和人類低碳綠色生活不可或缺的原材料產品之一。作為電能產生、轉換、傳輸、使用等領域的關鍵材料，新能源汽車用高牌號無取向電工鋼能夠提高能效、降低損耗，助力國家節(jié)能減排，以及綠色低碳發(fā)展水平的提升。在簡要概述電工鋼分類與性能特點基礎上，總結了我國電工鋼生產概況，詳細分析了新能源汽車用高牌號無取向電工鋼供需狀況，并對未來需求進行展望。
一、電工鋼概述
電工鋼亦稱硅鋼，是一種含硅量0.5%～4.5%的碳硅鐵合金材料。鐵的磁導率比空氣的磁導率高幾千到幾萬倍，鐵中加入硅后可以進一步提高鐵的最大磁導率，在磁化時產生更強的磁場，同時降低損耗，提高電能的生成、傳輸與使用效率，因此以硅和鐵為主要組成元素生產的電工鋼具有導磁率高、矯頑力低、電阻系數大等優(yōu)異特性，主要作為鐵芯材料被廣泛應用于電力、電子、航空航天、軍事工業(yè)等行業(yè)。（一）電工鋼分類
電工鋼按生產工藝不同可以分為熱軋和冷軋兩種，隨著技術的發(fā)展，熱軋電工鋼已基本被冷軋電工鋼取代。冷軋電工鋼按照晶粒排列方式和晶體取向聚集程度，分為無取向電工鋼和取向電工鋼。取向電工鋼的晶粒在軋制方向朝向一致，在此方向上具有優(yōu)異的磁感應強度，適用于靜止器領域，如各種類型的變壓器。無取向電工鋼內部的晶粒朝向各不相同，盡管在軋制方向上的磁感強度弱于取向電工鋼，但在各個方向上都具有良好的磁感強度，適用于轉動器領域，如工業(yè)電機、新能源汽車驅動電機、各類家電的電機等。
根據磁感強度的大小，取向電工鋼可進一步劃分為高磁感取向電工鋼（Hi-B）和一般取向電工鋼（CGO），磁感強度小于1.88T的取向電工鋼稱為一般取向電工鋼（CGO），大于或等于1.88T的取向電工鋼稱為高磁感取向電工鋼（Hi-B）。一般高磁感取向電工鋼的鐵損性能更低，用作變壓器鐵芯時，能夠減少能量變換過程中的損失。按照鐵損性能，無取向電工鋼可分為高牌號無取向電工鋼和中低牌號無取向電工鋼，一般鐵損P1.5/50小于或等于4.00W/kg（對應牌號400及以下）的為高牌號無取向電工鋼，其余為中低牌號無取向電工鋼。（二）性能特點
電工鋼特別是取向電工鋼的制造工藝和設備復雜，成分控制嚴格，制造工序長，而且影響性能因素多，因此取向電工鋼產品質量通常作為衡量一個國家特殊鋼制造技術水平的重要標志。
鐵芯損耗和磁感應強度是電工鋼兩大性能要求，同時具有生產流程長、關鍵工藝控制點多，工藝控制精度高，產品認證周期長等特點。
生產工藝流程長：以取向電工鋼為例，從高爐煉鐵開始，經過冶煉、軋制及多道深加工流程最終制成成品，較普通冷軋產品，增加脫碳退火、高溫退火、熱拉伸平整、激光刻痕等后續(xù)深加工工序。
關鍵工藝控制點多：總計多達600多項工藝關鍵控制點，并且所有控制點必須全部達標，才能生產出合格的產品。
工藝控制精度高：以鋼水成分控制精度為例，某種主要成分含量需控制在±7ppm（百萬分之七）范圍內，檢測精度、檢測時間、工藝控制、原料質量控制需較長時間的磨合與優(yōu)化。再如，電機制造需要將約500片電工鋼進行疊片，并高速旋轉（15000～20000轉/分鐘），如果尺寸精度控制達不到要求，電機性能和安全將受到影響。
產品認證周期長：以新能源汽車行業(yè)為例，要滿足頭部汽車企業(yè)對高牌號無取向電工鋼產品的要求，從新建產線到產品通過認證至少需要6～10年時間。二、我國電工鋼生產情況
我國是全球電工鋼生產及消費大國，2022年產量占全球總產量的74.99%。截至2023年，我國共有電工鋼生產企業(yè)46家，其中無取向電工鋼27家、取向電工鋼26家（含具備生產無取向和取向電工鋼企業(yè)7家）。電工鋼產能約1667萬噸，其中無取向電工鋼1371萬噸，同比增長8.81%；取向電工鋼296萬噸，同比增長41.62%。
2023年，我國共生產電工鋼1527.52萬噸，其中無取向電工鋼1204.07萬噸，同比增長8.13%；取向電工鋼265.02萬噸，同比增長22.13%（見圖1）。圖1近年中國電工鋼產量（萬噸）
隨著節(jié)能減排、“雙碳”戰(zhàn)略、新能效升級標準等的推進與實施，以及光電、風電等新能源快速發(fā)展，下游行業(yè)對高端、高效、高牌號電工鋼需求呈快速增長態(tài)勢。以高牌號無取向電工鋼和高磁感取向電工鋼為代表的高端電工鋼具有提高能效、降低損耗等特點，能夠助力國家節(jié)能減排，以及綠色低碳發(fā)展水平的提升，我國電工鋼產品結構不斷優(yōu)化，高端電工鋼占比不斷提升。2023年，我國高牌號無取向電工鋼產量369.94萬噸，占無取向電工鋼產量的31.21%，占電工鋼總產量的25%；高磁感取向電工鋼156.90萬噸，占取向電工鋼產量的59%，占電工鋼總產量的11%（見圖2）。圖22023年中國電工鋼產品結構
三、新能源汽車用電工鋼
（一）新能源汽車發(fā)展概況
在綠色低碳大背景下，新能源汽車逐漸成為國家重點鼓勵發(fā)展的行業(yè)，是我國七大戰(zhàn)略性新興產業(yè)之一，國家先后出臺一系列產業(yè)政策支持、鼓勵、引導新能源汽車及其供應鏈行業(yè)的健康發(fā)展，尤其支持技術壁壘更高的零部件的國產化替代。根據2020年11月2日國務院印發(fā)的《新能源汽車產業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2035年）》，到2025年，新能源汽車新車銷售量達到汽車新車銷售總量的20%左右；到2035年，我國新能源汽車核心技術達到國際先進水平，純電動汽車成為新銷售車輛的主流，公共領域用車全面電動化。
2016年以來，中國新能源汽車產量連續(xù)9年位居全球第一，2023年產銷量分別完成958.7萬輛和949.5萬輛，同比分別增長35.8%和37.9%（見圖3）。其中，新能源商用車產銷占商用車總產銷的11.5%和11.1%，新能源乘用車產銷占乘用車總產銷的34.9%和34.7%。從驅動形式來看，純電動汽車銷售668.5萬輛，同比增長24.6%；插電式混合動力汽車銷量280.4萬輛，同比增長84.7%；燃料電池汽車銷售0.6萬輛，同比增長72%。圖3近年中國新能源汽車銷量及同比增速
截至2023年底，我國新能源汽車市場占有率達到31.6%，高于上年同期5.9個百分點；新能源汽車保有量為2041萬輛，占汽車保有量比重為6.1%，較2022年底提升2個百分點。
從全球范圍來看，中國新能源汽車優(yōu)勢明顯，產銷量繼續(xù)大幅超越歐洲和北美洲的銷量。數據顯示，2023年全球新能源汽車銷量1428萬臺，占汽車總銷量的22%，其中，中國新能源汽車銷量占比達到63%。同時，2023年中國新能源汽車滲透率為31.7%，德國、英國和法國分別為24.6%、25.5%和25.9%，美國則僅為9.4%（見表1）。表1主要國家2022-2023年新能源汽車滲透率國家
2022年
汽車總銷量/萬臺
新能源汽車
滲透率
2023年
汽車總銷量/萬臺
新能源汽車
滲透率
中國
2658
25.9%
3009
31.6%
美國
1435
7.0%
1581
9.4%
德國
265
30.6%
284
24.6%
英國
189
21.0%
190
25.0%
法國
153
21.9%
184
25.9%
（二）電工鋼要求與用量
1.性能要求
新能源汽車的動力系統由電池、電機以及其他電控部件組成。其中，驅動電機是實現整車電能向機械能轉換的關鍵。無取向電工鋼作為驅動電機定轉子鐵芯的核心材料，對電機性能有著重要影響。當前，應用于新能源汽車驅動電機的電工鋼材料全部為高牌號無取向電工鋼，且需要具備高磁感、低鐵損、高強度三大性能要求。
高磁感：新能源汽車在啟動和爬坡時，驅動電機轉速較慢，要求電工鋼具有較高的磁感應強度，使電機具有較高轉矩密度，以此提供足夠的拉力，因此要求所用無取向電工鋼具有高磁感。
低鐵損：當新能源汽車高速運行時，驅動電機轉速較快，磁場頻率增高，能量損失以鐵損為主，為減少能量損耗，需要電工鋼材料具有較低的鐵損。
高強度：新能源汽車電機高速運轉時，巨大的離心力和狹小的定轉子間隙對電工鋼機械性能提出較高要求，需要具有較高的屈服強度和抗拉強度。
驅動電機用無取向電工鋼產品工藝流程長、工藝窗口窄、生產難度大，加之汽車企業(yè)對于原材料認證周期長，全球有能力穩(wěn)定大批量生產新能源汽車用無取向電工鋼的企業(yè)屈指可數，國內僅有寶鋼、首鋼具備全流程生產工藝。從全球范圍來看，只有浦項鋼鐵、日本制鐵和JFE鋼鐵株式會社具備新能源汽車用無取向電工鋼供應能力，三家海外鋼鐵企業(yè)也在積極投資布局以提升高牌號無取向電工鋼的產能。2.用量現狀及展望
一般情況下，一臺高級電動乘用車所需電機馬達約300個，其中牽引電機（發(fā)動機）所用定、轉子消耗電工鋼為50～100kg，商用車所用定、轉子消耗電工鋼為100～200kg。其中，純電動乘用車單車所需電工鋼量為60kg，插電混動乘用車單車所需電工鋼量為57kg，純電動商用車單車所需電工鋼量為220kg。近年新能源汽車用電工鋼需求量約占無取向電工鋼需求總量的8%。
展望未來，在綠色低碳趨勢以及技術迭代進步等多方因素推動下，中國新能源汽車在2025年將接近1500萬輛，2030年則將達到2000萬輛，帶動新能源汽車用無取向電工鋼繼續(xù)增加，2025年將突破100萬噸，2030年則將達到152萬噸（見圖4）。同時，在技術進步、市場及消費者需求升級的共同作用下，新能源汽車將繼續(xù)朝著更強動力、更高效（增加續(xù)駛里程）、更節(jié)能、更安全方向發(fā)展。這就要求驅動電機具備更高功率/轉矩密度、更高能效、更高可靠性、更低噪聲，新能源汽車用電工鋼也將因此向著更低鐵損、更高磁感、更高屈服強度及更薄厚度方向發(fā)展。
圖4我國新能源汽車用電工鋼現狀及未來預估（萬噸）
四、結語
整體來看，在綠色低碳發(fā)展趨勢下，未來我國新能源汽車滲透率將進一步上升，帶動新能源汽車用高牌號無取向電工鋼持續(xù)增加，2025年將突破100萬噸，2030年則將達到152萬噸。同時，新能源汽車驅動電機對電工鋼性能要求不斷提升，將向著更低鐵損、更高磁感、更高屈服強度及更薄厚度方向發(fā)展。另外，國家新能效升級將進一步提高家用電器、大型電機、中小型電機的能效水平，進而帶動高牌號無取向電工鋼需求，2025年我國高牌號無取向電工鋼將增加至500萬噸左右，2030年則有望達到860萬噸，占無取向電工鋼需求總量的比重將分別上升至46%和57%。
