手撕硅鋼和銅箔軋制關(guān)鍵技術(shù) 數(shù)字液壓實(shí)現(xiàn)替代升級(jí)

 

　　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(chǎn)高性能硅鋼產(chǎn)品工藝、設(shè)備和關(guān)鍵技術(shù)的國產(chǎn)化方面，突破對(duì)國外技術(shù)路徑和核心器件依賴，大膽創(chuàng)新采用新技術(shù)、新工藝，實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵制備工藝、關(guān)鍵制造設(shè)備、基礎(chǔ)共性核心器件的國產(chǎn)化自主可控。用創(chuàng)新提升企業(yè)及產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力及盈利率，推動(dòng)中國企業(yè)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。
 

　　中國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，極薄取向硅鋼是電力工業(yè)、電子工業(yè)和軍工等領(lǐng)域重要的軟磁材料，廣泛應(yīng)用于航空航天、高鐵動(dòng)車、電抗器、精密機(jī)械、智能硬件、智能汽車連接器、船舶配件、醫(yī)療器械等產(chǎn)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(guī)格產(chǎn)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(dá)所使用的高頻大功率脈沖電源、雷達(dá)脈沖電源等產(chǎn)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(yī)療、機(jī)械、電子、交通、風(fēng)電、儀表儀器等領(lǐng)域的制造中，高頻電源變壓器、互感器、CT(電子計(jì)算機(jī)斷層掃描)儀器、環(huán)保高頻高壓除塵與水處理電源等產(chǎn)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(jìn)口，價(jià)格昂貴，加快國產(chǎn)極薄取向硅鋼產(chǎn)業(yè)化十分重要。
 

　　硅鋼極薄帶軋制被譽(yù)為金屬加工皇冠級(jí)的技術(shù)，一直被國外壟斷技術(shù)。極薄帶軋制過程中，高頻響液壓伺服閥作為核心的傳動(dòng)與控制執(zhí)行器件，由于無法實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，而國外又對(duì)這種高性能基礎(chǔ)共性器件實(shí)施封鎖，因而構(gòu)成對(duì)極薄帶這種高性能基礎(chǔ)材料加工制備的“卡脖子”。
 

　　數(shù)字液壓技術(shù)是近些年液壓傳動(dòng)行業(yè)的發(fā)展熱點(diǎn)，被稱之為模擬液壓的升級(jí)換代技術(shù)。液壓數(shù)字化控制有多種形式，相比之下，億美博創(chuàng)始人楊世祥教授研發(fā)的數(shù)字液壓技術(shù)，在國防、冶金、電力、石化、機(jī)械制造、工程機(jī)械等領(lǐng)域，應(yīng)用廣泛，技術(shù)性能指標(biāo)目前處在水平。數(shù)字液壓成功應(yīng)用于軋鋼板帶厚度自動(dòng)控制，體現(xiàn)出的技術(shù)性能、實(shí)施的時(shí)間、維護(hù)的便捷性、綜合成本等，都大幅優(yōu)于目前其它技術(shù)方案，為我國實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)材料、加工制備設(shè)備、核心基礎(chǔ)器件等，全產(chǎn)業(yè)鏈的自主可控，提供了有力保障。
 

伺服液壓與數(shù)字液壓在厚度自動(dòng)控制(AGC)中的應(yīng)用對(duì)比
 

　　伺服液壓AGC
 

　　傳統(tǒng)伺服液壓缸作為AGC調(diào)節(jié)傳動(dòng)主器件，當(dāng)其載荷發(fā)生變化時(shí)，壓下缸位置(輥縫)會(huì)發(fā)生微小變化，需要通過液壓缸內(nèi)置傳感器檢測(cè)、自動(dòng)控制算法計(jì)算，并產(chǎn)生新的調(diào)節(jié)輸出、力矩馬達(dá)將調(diào)節(jié)電信號(hào)轉(zhuǎn)換為伺服閥先導(dǎo)控制機(jī)械量、通過流體放大后推動(dòng)主閥芯控制液壓缸產(chǎn)生新的位置增量，有可能一次調(diào)節(jié)量并不能滿足誤差的修正，因此上述過程需要循環(huán)直至輥縫誤差消失。
 

　　除了壓下缸的位置誤差外，軋輥輥系、機(jī)架等的彈性變形，也會(huì)導(dǎo)致軋制厚度的變化，需要依靠板厚傳感器檢測(cè)，要考慮自軋輥到厚度儀之間的滯后時(shí)間，通常要根據(jù)不同系統(tǒng)(金屬材質(zhì)、軋制力、機(jī)架剛度等)的數(shù)學(xué)模型，建立控制前饋，增加控制系統(tǒng)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(tǒng)算法的有效精準(zhǔn)性，以及伺服液壓閥的頻響等，是終能否實(shí)現(xiàn)高精度軋制的關(guān)鍵。
 

　　數(shù)字液壓AGC
 

　　數(shù)字液壓與傳統(tǒng)伺服液壓缸表現(xiàn)的控制特性完全不同。數(shù)字液壓缸作為AGC調(diào)節(jié)傳動(dòng)主器件，當(dāng)其載荷發(fā)生變化迫使油缸位置發(fā)生變化時(shí)，由于數(shù)字缸內(nèi)部具有獨(dú)特的快速和精準(zhǔn)的位置反饋及調(diào)節(jié)能力，因而其構(gòu)成的控制系統(tǒng)，能夠以短的時(shí)間和快的速度，提供足夠的剛度，以抑制載荷變化而導(dǎo)致的油缸位置發(fā)生變化，體現(xiàn)出輥縫的變化量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于伺服閥控系統(tǒng)，甚至在絕大多數(shù)情況下，數(shù)字液壓控制系統(tǒng)無需控制(<±1μm)由于載荷變化導(dǎo)致的誤差，這也是數(shù)字液壓應(yīng)用于硅鋼極薄帶8000米厚度極差僅有3微米的重要原因。
 

　　數(shù)字液壓缸大大抑制了輥縫誤差，輥系和機(jī)架發(fā)生變形，只需要通過低頻響帶厚傳感器檢測(cè)，即可滿足高精度產(chǎn)品加工的需要，這也是我們所使用的測(cè)厚儀放射劑量遠(yuǎn)低于同類加工需求劑量的重要原因。這對(duì)于安全生產(chǎn)有重要意義。
 

硅鋼極薄帶8000米帶長(zhǎng)，厚度極差僅有3微米以內(nèi)
 

　　對(duì)比/伺服液壓與數(shù)字液壓
 

　　對(duì)比伺服液壓與數(shù)字液壓實(shí)現(xiàn)的冷軋AGC系統(tǒng)，我們可以看到由于液壓和控制系統(tǒng)對(duì)擾動(dòng)抑制能力的不同，而導(dǎo)致終控制響應(yīng)和精度存在很大的不同。數(shù)字液壓幾乎無需對(duì)液壓缸自身的位置進(jìn)行調(diào)節(jié)和修正，僅需要對(duì)輥系和機(jī)架變形而進(jìn)行低頻率的調(diào)節(jié)。
 

　　伺服液壓構(gòu)成的系統(tǒng)對(duì)控制環(huán)節(jié)要求高，無論是控制算法的復(fù)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(tǒng)綜合成本高。
 

　　數(shù)字液壓構(gòu)成的系統(tǒng)對(duì)控制環(huán)節(jié)要求低，軟件算法簡(jiǎn)單，對(duì)傳感器、液壓系統(tǒng)等的頻響要求很低，但系統(tǒng)體現(xiàn)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(chǎn)的0.03、0.05、0.08毫米G、H、Y系列取向硅鋼極薄帶
 

　　數(shù)字液壓技術(shù)是伺服閥控液壓技術(shù)的升級(jí)，是近些年發(fā)展熱點(diǎn)。億美博數(shù)字液壓技術(shù)目前處于水平。數(shù)字液壓助力裝備制造業(yè)實(shí)現(xiàn)自主可控、創(chuàng)新高質(zhì)量發(fā)展。