“從2010年第一臺硅鋼片在線測量儀安裝在武鋼冷軋硅鋼三廠的CT6生產(chǎn)線上，到現(xiàn)在武鋼已有3條取向硅鋼生產(chǎn)線應(yīng)用了我們提供的硅鋼片產(chǎn)品質(zhì)量在線測量儀。我們的測量儀經(jīng)歷了1000多個日日夜夜的連續(xù)運轉(zhuǎn)，為企業(yè)成千上萬卷高性能硅鋼帶的生產(chǎn)把住了質(zhì)量關(guān)?！敝袊嬃吭汗こ逃嬃颗c檢測技術(shù)研究所所長林安利充滿自豪地說。

    探索，朝著金字塔的塔尖

      “鋼鐵產(chǎn)業(yè)是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，但硅鋼片則是位于鋼鐵工業(yè)金字塔尖的產(chǎn)品，而取向硅鋼片毫無懸念地位于塔尖的最頂端，也被稱為‘鋼鐵之花’?！贝判圆牧蠝y量實驗室高級工程師賀建介紹，取向硅鋼片是主要用于制作大型變壓器、發(fā)電機等重大電力工程中的關(guān)鍵設(shè)備。取向硅鋼的鐵心損耗比其他硅鋼片低10%～15%，因此取向硅鋼在電力系統(tǒng)應(yīng)用比例的高低標志著一個國家電力系統(tǒng)節(jié)能水平的高低?！皩θ∠蚬桎摯判阅艿娜魏挝⑿「倪M對重大電力工程來說都舉足輕重，要改善磁性能則離不開對其磁特性的準確測量。”賀建說。

      賀建介紹，傳統(tǒng)的測量方法采用的是離線取樣閉磁路測量方式?！斑@種檢驗方法在每一帶鋼卷的頭部、尾部各截取一段樣品，在實驗室利用檢測設(shè)備進行磁特性的檢測。無論從經(jīng)濟角度還是從資源、環(huán)保的角度來看，這種方法都帶來了很大的負面影響。”

      相比之下，在線測量方法是一種能夠解決上述問題的新方法。取向硅鋼在線測量儀就是一種可以對所有取向硅鋼的磁性能進行動態(tài)、連續(xù)測量的科學(xué)儀器。這種在線測量儀不僅具有無損、連續(xù)測量的優(yōu)點，而且還因其實時的測量周期，使取向硅鋼生產(chǎn)的質(zhì)量控制由滯后性改為能夠根據(jù)實測結(jié)果實時調(diào)整工藝、從而優(yōu)化產(chǎn)品性能，是高性能取向硅鋼生產(chǎn)必須具備的質(zhì)量控制手段，在國外硅鋼的先進制造和質(zhì)量檢驗領(lǐng)域應(yīng)用十分普遍。

      “但是，很長一段時間，我國不具備該儀器的制造能力。”林安利告訴記者：“該儀器對于國家重大電力工程尤為重要，特高壓輸電、三峽等大型水電核電工程，所用的取向硅鋼必須100%性能無缺陷，尤其是動態(tài)檢驗產(chǎn)品性能的波動性須接近于0，為實現(xiàn)或檢驗這一指標，取向硅鋼動態(tài)測量技術(shù)是必不可少的。”

      以三峽工程為例，近年來雖然大型電力變壓器和大型發(fā)電機組均實現(xiàn)了國產(chǎn)化，然而所用的高性能取向硅鋼片只能全部采用進口鋼片，由于國外對高性能取向硅鋼的壟斷，在三峽工程的自主化建設(shè)進程中始終受到取向硅鋼原材料的制約。

      多年來武鋼、寶鋼、太鋼、首鋼等國內(nèi)大型鋼鐵企業(yè)不斷呼吁國內(nèi)開展自主化取向硅鋼在線測量儀的研究。

    在線測量的考驗

      2009年8月，中國計量院磁性材料測量實驗室與武鋼技控公司就硅鋼產(chǎn)品質(zhì)量在線檢測設(shè)備國產(chǎn)化達成合作意向。為攻克這一技術(shù)難題，實驗室組成5人技術(shù)小組，前往武鋼進行現(xiàn)場調(diào)研，經(jīng)過艱苦攻關(guān)研制出了硅鋼片產(chǎn)品質(zhì)量在線測量儀的樣機，并在實驗室進行了大量的模擬實驗。

      更大的挑戰(zhàn)和考驗是在設(shè)備安裝在生產(chǎn)線上進行在線測量運行實驗的時候。

      由于檢測設(shè)備一旦出現(xiàn)故障將造成生產(chǎn)線停止運行并造成嚴重經(jīng)濟損失，因此武鋼要求研發(fā)的設(shè)備不僅要確保測量數(shù)據(jù)準確，還必須保證現(xiàn)場設(shè)備連續(xù)運行無故障?！斑@是我們遇到的第一個‘攔路虎’?！辟R建回憶，為了確保設(shè)備運行的高可靠性，他們做了很多方案和設(shè)計，采取了很多保護措施、冗余技術(shù)、反復(fù)實驗、反復(fù)修改。

      “生產(chǎn)車間的現(xiàn)場環(huán)境與實驗室里完全不同，在實驗室里運行良好的設(shè)備在生產(chǎn)線上可能會受到各種干擾和影響。”賀建說，這也是在線測量的一大特點。首先，硅鋼卷帶的帶厚在不斷變化，從而使磁感應(yīng)強度和磁場強度峰值穩(wěn)定這一基本測量條件無法得到滿足；其次，硅鋼卷帶處于快速運行過程中，外界的溫度、張力、地磁場、卷帶跑偏量等因素，都會對所測的比總損耗產(chǎn)生影響?！敖鉀Q這些問題的關(guān)鍵是確保比總損耗的測量與外部環(huán)境因素測量同步，而難點在于通過大量理論和實驗研究，建立起張力、溫度、地磁場等因素對比總損耗產(chǎn)生影響的關(guān)系?！?

      經(jīng)過一段時間的調(diào)試和試運行后，中國計量院研制的這臺國產(chǎn)化的硅鋼片產(chǎn)品質(zhì)量在線測量儀迎來了一場72小時的“考試”。

      2010年11月22日早9時28分，“考試”開始。中國計量院研制的這臺設(shè)備與生產(chǎn)線上已安裝運行的日本設(shè)備同步運行，同時對武鋼生產(chǎn)的取向硅鋼產(chǎn)品進行磁性能測量。

      11月25日10時，“考試”結(jié)束。

      72小時不間斷無故障，兩臺檢測設(shè)備測量了45卷鋼帶，總長度超過29萬米。測試結(jié)果表明國產(chǎn)設(shè)備已經(jīng)基本達到了國際水平。

      又經(jīng)過長期的連續(xù)在線測量后，武鋼認為中國計量院研制的設(shè)備具有較高的可靠性，能夠承擔(dān)在線測量，滿足客戶需求。

      “我們的成果還有很多需要改進和提高的地方。但我們終于實現(xiàn)了硅鋼片產(chǎn)品質(zhì)量在線測量儀的國產(chǎn)化，填補了這一空白，為打破國家重大電力工程長期以來受進口取向硅鋼片嚴重制約的局面作出了自己的貢獻，這是值得我們驕傲和自豪的?！绷职怖f。