硅鋼主要用于制造變壓器鐵芯、電機定子等,能有效降低電網損耗,是電力工業核心設備的關鍵材料。尤其是取向硅鋼(晶粒朝特定方向排列),因其生產工藝復雜、制造難度較高,被譽為鋼鐵工業“皇冠上的明珠”。我國冷軋硅鋼的生產起步于20世紀70年代末,但高端產品長期依賴進口。幾十年來,經過以寶鋼為代表的中國鋼鐵企業持續努力,如今我國已具備批量化生產全球最高等級牌號硅鋼的能力,支撐了我國三峽水電站、“西電東送”等重大工程建設。
硅鋼智能化生產的核心突破在于“全流程自主可控”。傳統鋼鐵生產高度依賴老師傅“望”“聞”“切”的經驗判斷,硅鋼智能工廠通過智能化轉型升級,已經實現了對溫度、張力等關鍵生產工藝要素的智能化管控,大幅提升了產品質量和生產效率。
以冷軋流程為例,十幾根輥像搟面杖一樣,將2毫米厚的鋼板冷軋至0.1毫米,過去加工1米寬、幾千米長的鋼卷,值守工人要像彈鋼琴一樣操控冷軋機器,1小時點擊幾千次。如今,依靠AI算法,值守工人1小時的點擊次數減至幾百次。
又如質檢流程,一套融合了感知技術的在線監測系統,能在高速生產中對硅鋼表面的微小瑕疵進行實時檢測,檢測精度達毫米級。
更關鍵的是,這座工廠的智能化轉型,不僅是設備的信息化、自動化升級,更是生產邏輯的重構。從2018年我們開始建設智能化工廠,構建了從材料設計到終端應用的大數據模型,由AI模型輔助生產決策,AI算法可謂重塑了整個硅鋼產業鏈。在研發環節,AI算法取代了“專家經驗+人工試錯”的模式,高性能無取向硅鋼研發實驗量減少一半,預測精度超95%。
“高端綠色硅鋼預測式制造智能工廠”前不久入選了國家“領航級智能工廠”。帶著這份榮譽與激勵,我們會繼續在高端綠色硅鋼研究上貢獻力量。
(作者:寶鋼股份硅鋼事業部首席工程師黃望芽,人民日報記者黃曉慧采訪整理)
記者手記
跑好一場“精益求精”的長跑
走進寶鋼股份硅鋼事業部第四智慧工廠,一根根靈動的機械臂、一輛輛自主穿梭的無人搬運車吸引了我的注意。在這里,厚度與A4紙相當的硅鋼薄帶,以每分鐘百米的速度穿行,每一卷都承載著中國高端制造的精度與智慧。
更加令人耳目一新的場景出現在控制室。大廳里,三面曲面的巨幅電子屏幕上,生產數據實時躍動,每天有約1萬噸硅鋼從這里發往全國、出口全球。操作人員向我展示了他的“數字工友”——AI輔助決策系統,它剛成功監測了一次輥耗異常,避免了計劃外停機。操作人員介紹,這個控制室是十幾年前設計建造的,如今借助AI輔助生產決策,只需輕觸電腦,便能調度整個產線開始運轉,借助“云端”自動化完成,大幅提高生產效率。
智能工廠的建成與運用,對建設者和運維者來說,是一場“精益求精”的長跑。做好領航級工廠的智能化轉型,不僅要實現生產線的自動化,更要在背后建設起龐大的神經網絡和指揮中樞。相信在科研人員的集體攻關下,智能工廠將為中國經濟脈搏注入源源不斷的“科技能量”。
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高性能硅鋼對低碳節能有啥作用
硅鋼是一種含硅量0.5%—4.8%的極薄鋼片,因其表面常覆有灰色無機涂層,又被稱作“硅鋼片”或“電工鋼”。它的特殊之處在于通過復雜的軋制與熱處理工藝,使內部晶粒形成一致的取向排列,從而獲得優異的電磁性能。根據晶粒結構可分為取向硅鋼(晶粒朝特定方向排列)和無取向硅鋼(晶粒隨機排列)。
作為電力工業的核心軟磁材料,硅鋼主要發揮電能轉換與傳輸的關鍵作用。首先,硅鋼是能量轉換的“高效心臟”,其磁導率高、鐵損低的特性,能避免變壓器鐵芯發熱過燙,大幅降低電能轉換過程中的能量損耗。據統計,變壓器空載損耗的60%取決于硅鋼性能。
另外,硅鋼還是綠色轉型的“隱形推手”,高性能硅鋼能幫助提升能源效率。特高壓變壓器采用高磁感取向硅鋼,可使輸電損耗降低30%;新能源汽車驅動電機使用薄規格無取向硅鋼,能提升5%—10%的續航里程。我國每年因硅鋼性能升級節約的電量,相當于三峽電站年發電量的20%。
轉自:人民日報
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