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走近湖南大学电能变换与控制创新团队

文章来源:湖南省政府网 作者: 发布时间:2019年01月09日 字号:【小】 【大】

电能变换为我用

——走近湖南大学电能变换与控制创新团队

  海底石油输送所需的无缝钢管、特高压变压器所需的超薄硅钢片、高速列车所需的耐磨轮轨,都需要高品质特殊钢。由于生产高品质特殊钢的关键装备——电磁搅拌装备长期被国外垄断,这类国家亟需的高附加值钢材曾经大量依赖进口。

  在湖南大学电能变换与控制创新团队的攻关下,板坯电磁搅拌系统在国内市场中的占有率已经高达90%。2018年,团队研制出了3.6米宽厚板坯电磁搅拌装备,继续保持着世界最宽板坯电磁搅拌装备的纪录。

  电能变换与控制,简言之就是为了满足不同的生产与生活需求,将电能高效、高质地变换为不同形式的其他能量,并对变换过程进行精确、稳定、可靠控制的先进技术。20多年来,这支团队做了哪些了不得的事情?团队领头人罗安院士概括为四件大事,除了研发出用于高品质特种钢的电磁冶金装备,还有用于超薄铜箔的电解电源装备、海岛大功率特种电源装备和电能质量补偿装备等。“都是通过电能变换的创新,实现电能的高效、高质利用,提高产品品质并节能,满足国家重大战略与国防建设需求。”

  联合攻关满足行业重大技术需求

  大功率电能变换与控制是工业及国防领域中电能高效、高质、高精度转换的核心技术。在很长一段时间里,我国相关核心装备缺失,严重制约着我国高端制造与国防建设。

  为了满足我国电能变换与控制领域的重大需求,在罗安院士的牵头下,组建了湖南大学电能变换与控制创新团队,开始联合攻关。

  2003年团队创建了教育部输变电新技术工程研究中心,2008年入选教育部长江学者创新团队。以此为基础,团队不断凝聚人才开展科技攻关,先后培养出中国工程院院士、国家杰青、国家优青等多名优秀人才。依托团队建立的国家电能变换与控制技术研究中心,拥有10个产业化基地,核心技术辐射全国。

  目前,团队获授权发明专利187项,发表SCI/EI收录论文500余篇。“可以说,团队在电能变换与控制领域已处于世界先进水平,并引领了国际电磁冶金技术的发展。下一步将在电声变换、电热变换及能源物联网等电能变换领域进一步攻关,并把核心技术与装备运用到水下通信传输、海底地形地貌探测、新型材料制备等方面。”罗安院士高兴地提到,年轻一代已成为团队的主力军。

  研发电磁冶金利器,助力高品质特殊钢走出国门

  在兴澄钢铁,直径0.15mm帘线钢,拉丝1000公里不断丝。如此高品质的特殊钢,是团队联合湖南中科电气研制的国产电磁搅拌和电磁加热系统生产的。

  这是让特殊钢中国制造骄傲的一天!

  长期以来,我国钢产量虽居世界第一,但高品质特殊钢大量依赖进口。面对高密度磁场电磁搅拌的国际难题,罗安带领团队打响了新一轮的“攻坚战”。他们发明了一种高密度电磁能量快速变换技术与方法,2007年在武汉钢铁集团公司首创了我国1.7米宽厚板坯高密度磁场电磁搅拌装备,该装备与先前国外领先的电磁冶金装备相比,电磁搅拌力增加到2.2倍,能效比也提高到2.4倍。此后,团队在2013年研制出世界首套2.8米宽厚板坯高密度磁场电磁搅拌系统,2018年又将最宽板坯电磁搅拌装备的纪录提高到3.6米。

  此外,团队研制出世界首套30吨双通道电磁加热装备,1500摄氏度钢水控温精度由±5摄氏度提高到±3摄氏度。实现了连铸工程师“低过热度恒温浇铸”的梦想。

  据统计,团队电磁冶金成果已应用于国家重大工程及武钢、宝钢等国内外160多家钢铁企业。其中,中间包电磁加热系统独占国内市场。华菱钢管、天津钢管等企业生产的高品质无缝钢管,还出口到美国、欧盟等发达国家和地区。

  高精度大电流电解技术,实现超薄铜箔生产的中国梦

  薄薄的电解铜箔,被称为电子产品信号与电力传输、沟通的“神经网络”。生产高效高质的超薄铜箔,需要高精度的大电流电解电源,这也是一个国际难题。

  团队在反复思考、探索实验后,发现了症结所在,并反推发明了一种高精度电解新技术巧解难题。由此诞生的我国首台高精度50kA大电流铜箔电解电源,将铜箔成品率大幅提高了15%,与国际领先产品相比,电流纹波由2%下降到0.5%,电源效率提高12%。仅节能一项,每吨铜箔电解可节电1320千瓦时。

  目前,铜箔电解电源在国内外100多条铜箔生产线成功应用。在安徽铜冠公司,电解电源装备生产出的18μm超薄铜箔,其晶体颗粒不仅分布均匀,还极其抗拉,强度是国家标准的1.96倍,已应用于4G基站、智能手机、汽车电子等线路板中。在合肥铜轩公司,电源装备生产的9μm超薄铜箔也取得新突破,其粗糙度降低到0.25μm,达到国家标准的1.52倍,电耗降低了12%,并已应用于超模电路、探月工程等线路板中。

  (文/胡宇芬 蒋晶丽)

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