中國冶金報 中國鋼鐵新聞網
記者 王志 劉加軍 報道
“穿孔機、軋管機直接由低速大扭矩稀土永磁伺服電機驅動，減速機、稀油站全沒了。能耗降20%，成材率超94%，壁厚精度控制在±5%S以內，內螺紋不超過0.20毫米。”9月10日，上海鋼管行業協會理事、太原磬泓智能裝備股份有限公司董事長張國慶在太原的辦公室向《中國冶金報》記者細數著一項技術革新帶來的蛻變——通過科技創新讓軋鋼不再需要減速機。
在鋼鐵行業，減速機一直是聯結電機和軋機軋輥的必不可少的設備。然而，在安徽和河北的兩條鋼管生產線上，伺服電機完美取代了以往的減速機，成本降了，質量升了，車間也變得更加安靜。
張國慶董事長（右）接受《中國冶金報》記者等的專訪。（王志攝）
跨界移植：從造紙到鋼鐵
“這場發生在鋼鐵行業的革命，來源卻在造紙行業。”張國慶介紹。他們與歐佩德伺服電機節能系統有限公司聯手，將造紙機械的“永磁同步伺服直驅”技術跨界移植到鋼鐵裝備，為我國重工業綠色轉型與裝備國產化寫下生動注腳。
但是，技術的可行并不代表經濟的可行。“1千瓦伺服電機賣1萬元，100千瓦就要100萬元”，張國慶的話勾勒出十余年前我國工業伺服領域的窘境。彼時，造紙機主傳動動力系統被國外品牌壟斷，采用“異步變頻”技術路線的國外伺服電機，憑借技術壁壘占據國內市場，價格居高不下。
解決這個問題，還得靠國產化。2012年成立的歐佩德伺服電機節能系統有限公司，自誕生起就瞄準了伺服系統的自主可控并敲定“永磁同步伺服直驅”技術路線，與太原磬泓智能裝備股份有限公司向造紙機械主傳動的國外壟斷發起沖擊。
為攻克技術落地難題，歐佩德付出了8.5億元的投資費用——在山東收購一家造紙機械廠，成立中試基地。“造紙機對傳動精度要求極高，是伺服電機最好的‘試驗場’”，張國慶解釋道。令人振奮的是，首次中試便取得成功，更關鍵的是，曾被國外壟斷的核心部件“驅動器”實現自主生產，精度達到汽車行業“車規級”標準，徹底擺脫了對外依賴。
這場“降維打擊式”的國產替代，得到了政策與市場的雙重加持。2019至2023年，歐佩德連續5年獲得廣東省工信廳6000萬元珠西先進裝備扶持資金（明股實債，2023年底成功回購）；2022年以10億元估值募集1億元資金，2025年估值升至16億元再獲1億元融資。截至2024年，已有8條紙機成功應用該動力系統，國產伺服技術在造紙行業站穩了腳跟。值得關注的是，雙方聯合掌握核心技術話語權，對伺服電機控制系統擁有共同的軟件著作權，為后續跨界拓展奠定了堅實基礎。
難題新解：讓減速機離開
“一條2000萬元的軋鋼生產線，光減速機就要花300萬元”，張國慶的話點出了鋼鐵行業的長期痛點。在傳統軋鋼生產中，差速箱、減速機是核心傳動部件，但齒輪設計的細微偏差就可能導致設備容易損壞，軸承、齒輪等零配件維護頻繁，配套的液壓站、稀油站需定期更換油品，僅齒輪箱用油一次就需十幾萬元。
“每天圍著減速機轉，滿身油污是常態，設備轟鳴聲音大得扯著嗓子說話。”張國慶說，這是軋鋼設備維修人員的常態。更關鍵的是，機械傳動的剛性特性導致反應遲緩，誤差不斷積累，直接影響產品精度與成材率。作為深耕無縫管裝備近二十年的專家，張國慶深知這些痛點對行業發展的制約。
2017年，番禺珠江鋼管（珠海）南區的生產線改造項目，成為伺服技術跨界鋼鐵行業的“試金石”。該項目涉及5種生產設備、23臺電機，總功率達2434千瓦。“客戶一開始不敢用，覺得把造紙行業的技術用到軋鋼上太冒險”，張國慶回憶道。傳統軋機靠輸入軸與輸出軸的機械同步驅動，而伺服系統依賴電控同步，兩者原理截然不同。
為打消客戶顧慮，太原磬泓與歐佩德團隊多次現場調研，反復修訂技術方案，最終通過甲方評審。2017年11月28日項目入場，12月29日即竣工，改造效果遠超預期：整體平均節電率46.7%，最高達81.78%；其中一臺設備（擴徑機）配置6臺電機，合計電機功率1250kw，設備總價值2000萬，改造后產能提升30%，改造后僅產能提升就為珠江鋼管廠設備增值600萬。這個項目不僅創造了大批量大功率伺服電機應用工業領域的紀錄，更讓鋼鐵行業看到了跨界技術的巨大潛力。
但成功的背后是七年磨一劍的堅持。“從5.5千瓦到2000千瓦，大功率伺服電機的芯片選型、磁場設計全是從零開始”，張國慶坦言。軋鋼主機對電機的波動性、速度、精度要求遠高于造紙機械，團隊經過無數次試驗，終于實現技術成熟應用。某用戶的反饋更生動印證了變化：“原來聽慣了減速機轟鳴，伺服電機運行太安靜，反而不適應了。”
在張國慶的ppt上，一組數據清晰勾勒出伺服直驅技術的應用價值。從珠江鋼管的標桿項目開始，這項技術已在鋼鐵行業多點開花，用實打實的成效贏得市場認可： 金山鋼管穿孔機直驅改造后，綜合能耗下降15%； 廣青金屬液壓站電機改造，綜合能耗下降28%；北方鉆具多設備改造，綜合能耗下降32.6%；寶豐鋼鐵泵電機改造，綜合能耗下降36.82%； 敬業集團初軋液壓站改造，綜合能耗下降43%。
未去除減速機的斜軋機組
去除減速機的三輥斜軋機組示意圖
除了降本節能，產品質量的提升更為企業創造了競爭優勢。張國慶解釋：“鋼管的圓度、平直度全靠軋輥同步運行，伺服電機精度可達百萬分之一，而減速機做到千分之一精度就已不易。”在產線上有助于降低廢品率。
歐佩德的產品體系進一步支撐了技術落地。其已形成風冷、液冷系列5.5KW-2000KW伺服電機系統，覆蓋低速大扭矩（取消減速箱）、高速（3000-20000轉/分鐘，取消升速箱）、防爆等多個品類，可廣泛應用于軋機主傳動、液壓機械、風機、水泵等鋼鐵生產關鍵環節。更重要的是，該系統實現了傳動全集成，自帶控制系統和冷卻系統，“相當于給用戶一輛成品自行車，不用自己組裝車輪和車架”，張國慶形象地比喻道。
這項跨界技術為何能實現“節能+提質+降本”的多重效益？其核心競爭力源于稀土資源、自帶電機驅動控制系統、系統集成的三重優勢疊加。
首先是稀土資源的先天稟賦。我國稀土儲量居世界前列，為稀土永磁電機的低成本制造提供了基礎。“國外稀土依賴進口，永磁電機成本比我們高30%以上”，張國慶表示。這一資源優勢轉化為產品競爭力，使國產伺服電機在價格上形成天然優勢，為大規模工業應用掃清了成本障礙。
其次是自主驅動器的技術突破。驅動器是伺服電機的“大腦”，曾長期被國外壟斷。歐佩德針對性研發的低速大扭矩驅動器，目前最大功率可達3000千瓦，不僅實現自主可控，更達到車規級使用標準。“伺服系統的核心就在驅動器，能根據負載智能實時調整輸出功率，避免了傳統電機‘大馬拉小車’的能源浪費”，張國慶解釋道。
最后是直驅技術的結構革新。傳統傳動鏈通過減速機、齒輪箱等中間部件傳遞動力，每增加一個環節就會產生相應的能量損耗，且易出現故障。伺服直驅技術將電機與軋輥直接連接，縮短傳動鏈，提高傳動效率。同時，減少的中間部件不僅降低了維護成本，更改善了作業環境，讓鋼鐵車間告別“油污滿地、噪音震天”的舊貌。
對于節能原理，張國慶進一步拆解為四點：一是本體節能，稀土永磁轉子無需外在電磁場驅動，從根源減少能量消耗；二是高效范圍寬，低速到高速均可保持高效運行，類似電動汽車的伺服驅動特性；三是智能變頻，可根據生產需求實時調節功率；四是多場景適配，既能實現每分鐘幾十轉的低速直驅，也能達成上萬轉的高速直驅，無需額外配置減速箱或升速箱。
生態重構：取得1+1>2效果
太原磬泓與歐佩德的跨界創新，不僅是單一技術的突破，更在推動鋼鐵裝備行業的生態重構。作為國家高新技術企業、山西省“專精特新”中小企業，太原磬泓近二十年來已為國內外提供上百套熱軋無縫管裝備，服務過鞍鋼集團、常寶股份等龍頭企業，擁有30項國家專利（其中發明專利8項）、2件軟件著作權，榮獲中國機械工業聯合會科技進步二等獎等多項榮譽。
這樣的技術積淀，與歐佩德的伺服優勢形成完美互補。“我們懂軋管機組的工藝需求，歐佩德懂伺服系統的技術原理，強強聯合才能實現1+1>2的效果”，張國慶表示。這種“裝備制造商+核心部件企業”的合作模式，打破了傳統工業裝備領域“重集成、輕核心”的短板，為裝備國產化提供了可復制的路徑。
上海鋼管行業協會副秘書長盧致逵的評價更為精準：“磬泓集成的伺服電機智能控制直驅軋輥技術，不是簡單的傳動系統迭代，而是傳統傳動系統的跨界逆襲。”在他看來，這項技術解決了無縫鋼管行業三大痛點：一是產品精度差、成材率低的質量問題，二是依賴人工經驗、自動化程度低的效率問題，三是能耗高、污染重的環保問題。
張國慶對行業未來有著清晰預判：“斜軋裝備必然向高效節能、智能控制、高精度方向發展。”他透露，團隊已開始將伺服直驅技術拓展至線棒材軋機領域，目前研發的伺服電機已完全滿足線材軋機的功率要求。未來，這項技術還將向石油套管、核電用管等高端鋼管生產領域延伸，助力我國鋼鐵產品向價值鏈高端攀升。
從造紙機械的小功率輔機技術，到鋼鐵軋機的大功率主傳動系統；從打破國外伺服電機壟斷，到構建自主可控的裝備生態；從單一企業的技術突破，到全行業的效率革命——太原磬泓與歐佩德的跨界逆襲，是我國制造業轉型升級的生動縮影。
“珍惜客戶所托，超越客戶期望”，太原磬泓的服務理念背后，是中國制造業企業對品質與創新的追求。當伺服電機的安靜運轉取代了減速機的轟鳴，當精準的數據控制取代了人工的經驗判斷，當綠色節能的生產模式取代了高耗低效的傳統工藝，一場更深層次的產業變革正在悄然發生。太原磬泓的實踐已經證明：唯有扎根核心技術、勇于跨界突破、堅持市場導向，才能在全球產業競爭中占據主動，為中國制造業書寫更精彩的時代答卷。
