首先感謝:包頭市威豐稀土電磁材料股份有限公司、包頭市慧宇精密硅鋼科技有限公司,在國產高性能硅鋼產品工藝、設備和關鍵技術的國產化方面,突破對國外技術路徑和核心器件依賴,大膽創新采用新技術、新工藝,實現了關鍵制備工藝、關鍵制造設備、基礎共性核心器件的國產化自主可控。用創新提升企業及產品的競爭力及盈利率,推動中國企業實現高質量發展。
中國經濟高速發展,極薄取向硅鋼是電力工業、電子工業和軍工等領域重要的軟磁材料,廣泛應用于航空航天、高鐵動車、電抗器、精密機械、智能硬件、智能汽車連接器、船舶配件、醫療器械等產品的制造。
在特高壓直流工程中所使用的陽極飽和電抗器,需要極薄取向硅鋼(包括厚度0.08毫米等規格產品)。超高壓直流輸電工程也需要用到極薄取向硅鋼。制造雷達所使用的高頻大功率脈沖電源、雷達脈沖電源等產品,均需要使用極薄取向硅鋼帶(厚度為0.05毫米~0.08毫米)。醫療、機械、電子、交通、風電、儀表儀器等領域的制造中,高頻電源變壓器、互感器、CT(電子計算機斷層掃描)儀器、環保高頻高壓除塵與水處理電源等產品均需要使用極薄取向硅鋼(厚度為0.03毫米~0.08毫米)。
極薄取向硅鋼目前主要依靠進口,價格昂貴,加快國產極薄取向硅鋼產業化十分重要。
硅鋼極薄帶軋制被譽為金屬加工皇冠級的技術,一直被國外壟斷技術。極薄帶軋制過程中,高頻響液壓伺服閥作為核心的傳動與控制執行器件,由于無法實現國產化,而國外又對這種高性能基礎共性器件實施封鎖,因而構成對極薄帶這種高性能基礎材料加工制備的“卡脖子”。
數字液壓技術是近些年液壓傳動行業的發展熱點,被稱之為模擬液壓的升級換代技術。液壓數字化控制有多種形式,相比之下,億美博創始人楊世祥教授研發的數字液壓技術,在國防、冶金、電力、石化、機械制造、工程機械等領域,應用廣泛,技術性能指標目前處在水平。數字液壓成功應用于軋鋼板帶厚度自動控制,體現出的技術性能、實施的時間、維護的便捷性、綜合成本等,都大幅優于目前其它技術方案,為我國實現基礎材料、加工制備設備、核心基礎器件等,全產業鏈的自主可控,提供了有力保障。

伺服液壓與數字液壓在厚度自動控制(AGC)中的應用對比
伺服液壓AGC
傳統伺服液壓缸作為AGC調節傳動主器件,當其載荷發生變化時,壓下缸位置(輥縫)會發生微小變化,需要通過液壓缸內置傳感器檢測、自動控制算法計算,并產生新的調節輸出、力矩馬達將調節電信號轉換為伺服閥先導控制機械量、通過流體放大后推動主閥芯控制液壓缸產生新的位置增量,有可能一次調節量并不能滿足誤差的修正,因此上述過程需要循環直至輥縫誤差消失。
除了壓下缸的位置誤差外,軋輥輥系、機架等的彈性變形,也會導致軋制厚度的變化,需要依靠板厚傳感器檢測,要考慮自軋輥到厚度儀之間的滯后時間,通常要根據不同系統(金屬材質、軋制力、機架剛度等)的數學模型,建立控制前饋,增加控制系統剛度,提升AGC的綜合控制精度。
因而在以上控制過程中,控制系統算法的有效精準性,以及伺服液壓閥的頻響等,是終能否實現高精度軋制的關鍵。
數字液壓AGC
數字液壓與傳統伺服液壓缸表現的控制特性完全不同。數字液壓缸作為AGC調節傳動主器件,當其載荷發生變化迫使油缸位置發生變化時,由于數字缸內部具有獨特的快速和精準的位置反饋及調節能力,因而其構成的控制系統,能夠以短的時間和快的速度,提供足夠的剛度,以抑制載荷變化而導致的油缸位置發生變化,體現出輥縫的變化量遠遠小于伺服閥控系統,甚至在絕大多數情況下,數字液壓控制系統無需控制(<±1μm)由于載荷變化導致的誤差,這也是數字液壓應用于硅鋼極薄帶8000米厚度極差僅有3微米的重要原因。
數字液壓缸大大抑制了輥縫誤差,輥系和機架發生變形,只需要通過低頻響帶厚傳感器檢測,即可滿足高精度產品加工的需要,這也是我們所使用的測厚儀放射劑量遠低于同類加工需求劑量的重要原因。這對于安全生產有重要意義。

硅鋼極薄帶8000米帶長,厚度極差僅有3微米以內
對比/伺服液壓與數字液壓
對比伺服液壓與數字液壓實現的冷軋AGC系統,我們可以看到由于液壓和控制系統對擾動抑制能力的不同,而導致終控制響應和精度存在很大的不同。數字液壓幾乎無需對液壓缸自身的位置進行調節和修正,僅需要對輥系和機架變形而進行低頻率的調節。
伺服液壓構成的系統對控制環節要求高,無論是控制算法的復雜程度,亦或是傳感器、伺服閥等的頻響和精度等,都要求極高。因而整體系統綜合成本高。
數字液壓構成的系統對控制環節要求低,軟件算法簡單,對傳感器、液壓系統等的頻響要求很低,但系統體現的控制精度高,而綜合成本卻大幅度降低。

包頭市慧宇精密硅鋼科技有限公司批量生產的0.03、0.05、0.08毫米G、H、Y系列取向硅鋼極薄帶
數字液壓技術是伺服閥控液壓技術的升級,是近些年發展熱點。億美博數字液壓技術目前處于水平。數字液壓助力裝備制造業實現自主可控、創新高質量發展。
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