【自主可控】“手撕”硅钢和铜箔轧制关键技术 数字液压实现替代升级
来源: | 作者: 亿美博科技 | 发布时间: 2020-07-12 | 91 次浏览 | 分享到:

【自主可控】“手撕”硅钢和铜箔轧制关键技术 数字液压实现替代升级

原创 亿美博科技 数字液压 今天
“手撕钢”一词随着总书记考察调研太钢不锈钢极薄带生产线而二度成为“网红”词汇。所谓:手撕钢,顾名思义就是由于厚度仅有20-30微米,如同纸张可以人为撕碎的金属材料。



首先感谢:包头市威丰稀土电磁材料股份有限公司、包头市慧宇精密硅钢科技有限公司,在国产高性能硅钢产品工艺、设备和关键技术的国产化方面,突破对国外技术路径和核心器件依赖,大胆创新采用新技术、新工艺,实现了关键制备工艺、关键制造设备、基础共性核心器件的国产化自主可控。用创新提升企业及产品的竞争力及盈利率,推动中国企业实现高质量发展。

中国经济高速发展,极薄取向硅钢是电力工业、电子工业和军工等领域重要的软磁材料,广泛应用于航空航天、高铁动车、电抗器、精密机械、智能硬件、智能汽车连接器、船舶配件、医疗器械等产品的制造。

在特高压直流工程中所使用的阳极饱和电抗器,需要极薄取向硅钢(包括厚度0.08毫米等规格产品)。超高压直流输电工程也需要用到极薄取向硅钢。制造雷达所使用的高频大功率脉冲电源、雷达脉冲电源等产品,均需要使用极薄取向硅钢带(厚度为0.05毫米~0.08毫米)。医疗、机械、电子、交通、风电、仪表仪器等领域的制造中,高频电源变压器、互感器、CT(电子计算机断层扫描)仪器、环保高频高压除尘与水处理电源等产品均需要使用极薄取向硅钢(厚度为0.03毫米~0.08毫米)。

极薄取向硅钢目前主要依靠进口,价格昂贵,加快国产极薄取向硅钢产业化十分重要。

硅钢极薄带轧制被誉为金属加工皇冠级的技术,一直被国外垄断技术。极薄带轧制过程中,高频响液压伺服阀作为核心的传动与控制执行器件,由于无法实现国产化,而国外又对这种高性能基础共性器件实施封锁,因而构成对极薄带这种高性能基础材料加工制备的“卡脖子”

数字液压技术是近些年国际液压传动行业的发展热点,被称之为模拟液压的升级换代技术。液压数字化控制有多种形式,相比之下,亿美博创始人杨世祥教授研发的数字液压技术,在国防、冶金、电力、石化、机械制造、工程机械等领域,应用最广泛,技术性能指标目前处在国际领先水平。数字液压成功应用于轧钢板带厚度自动控制,体现出的技术性能、实施的时间、维护的便捷性、综合成本等,都大幅优于目前其它技术方案,为我国实现高端基础材料、加工制备设备、核心基础器件等,全产业链的自主可控,提供了有力保障。

伺服液压与数字液压在厚度自动控制(AGC)中的应用对比

传统伺服液压缸作为AGC调节传动主器件,当其载荷发生变化时,压下缸位置(辊缝)会发生微小变化,需要通过液压缸内置传感器检测、自动控制算法计算,并产生新的调节输出、力矩马达将调节电信号转换为伺服阀先导控制机械量、通过流体放大后推动主阀芯控制液压缸产生新的位置增量,有可能一次调节量并不能满足误差的修正,因此上述过程需要循环直至辊缝误差消失。

除了压下缸的位置误差外,轧辊辊系、机架等的弹性变形,也会导致轧制厚度的变化,需要依靠板厚传感器检测,要考虑自轧辊到厚度仪之间的滞后时间,通常要根据不同系统(金属材质、轧制力、机架刚度等)的数学模型,建立控制前馈,增加控制系统刚度,提升AGC的综合控制精度。

因而在以上控制过程中,控制系统算法的有效精准性,以及伺服液压阀的频响等,是最终能否实现高精度轧制的关键.

数字液压与传统伺服液压缸表现的控制特性完全不同。数字液压缸作为AGC调节传动主器件,当其载荷发生变化迫使油缸位置发生变化时,由于数字缸内部具有独特的快速和精准的位置反馈及调节能力,因而其构成的控制系统,能够以最短的时间和最快的速度,提供足够的刚度,以抑制载荷变化而导致的油缸位置发生变化,体现出辊缝的变化量远远小于伺服阀控系统,甚至在绝大多数情况下,数字液压控制系统无需控制(<±1μm)由于载荷变化导致的误差,这也是数字液压应用于硅钢极薄带8000米厚度极差仅有3微米的重要原因。

数字液压缸大大抑制了辊缝误差,辊系和机架发生变形,只需要通过低频响带厚传感器检测,即可满足高精度产品加工的需要,这也是我们所使用的测厚仪放射剂量远低于同类加工需求剂量的重要原因。这对于安全生产有重要意义。 

硅钢极薄带8000米带长,厚度极差仅有3微米以内

对比

  伺服液压与数字液压

对比伺服液压与数字液压实现的冷轧AGC系统,我们可以看到由于液压和控制系统对扰动抑制能力的不同,而导致最终控制响应和精度存在很大的不同。数字液压几乎无需对液压缸自身的位置进行调节和修正,仅需要对辊系和机架变形而进行低频率的调节。

伺服液压构成的系统对控制环节要求高,无论是控制算法的复杂程度,亦或是传感器、伺服阀等的频响和精度等,都要求极高。因而整体系统综合成本高。

数字液压构成的系统对控制环节要求低,软件算法简单,对传感器、液压系统等的频响要求很低,但系统体现的控制精度高,而综合成本却大幅度降低。


“手撕”30微米硅钢极薄带数字液压厚度自动控制系统应用于包头惠宇精密硅钢科技有限公司20辊轧机


0.08毫米硅钢极薄带数字液压厚度自动控制系统应用于包头市威丰稀土电磁材料股份有限公司20辊轧机







包头市慧宇精密硅钢科技有限公司批量生产的0.03、0.05、0.08毫米G、H、Y系列取向硅钢极薄带



数字液压技术是伺服阀控液压技术的升级,是近些年国际发展热点。亿美博数字液压技术目前处于国际领先水平。数字液压助力装备制造业实现自主可控、创新高质量发展。