冷軋取向硅鋼邊裂分析與控制

孫長田

【摘 要】冷軋取向硅鋼邊裂是硅鋼產(chǎn)品的嚴(yán)重缺陷，為了消除或減少邊列缺陷，我們對冷軋取向硅鋼邊裂產(chǎn)生機理進(jìn)行了理論的分析，并對剪切機組的剪切參數(shù)及冷軋工藝參數(shù)進(jìn)行控制實驗，通過實際操作得出的結(jié)論并運用理論、判斷摸索出消減邊裂形成與擴展的控制措施，從而提高了成材率、降低了生產(chǎn)成本。

【關(guān)鍵詞】取向硅鋼；邊裂；控制

0 引言

取向硅鋼由于原料硅含量高，晶粒粗大，軋制前經(jīng)?；幚恚斐善浯嘈?、硬度顯著升高，裂邊敏感性增大。帶鋼在AP機組圓盤剪剪邊時邊部易產(chǎn)生微裂紋。帶鋼邊裂嚴(yán)重的甚至造成斷帶事故，產(chǎn)生粘輥、削輥等軋輥損傷，生產(chǎn)中為防止邊裂在后部連退機組引發(fā)斷帶事故，需拼焊機組剪邊處理，導(dǎo)致成材率降低和生產(chǎn)成本增加。因此如何消減帶鋼邊裂，已成為硅鋼廠CGO鋼生產(chǎn)的一大技術(shù)難題。我們在工作中運用理論與實踐分析冷軋CGO鋼邊裂產(chǎn)生機理，通過AP機組帶鋼邊部質(zhì)量控制和冷軋工藝參數(shù)優(yōu)化方式，消減邊裂形成與擴展，從而提高成材率和降低生產(chǎn)成本取得了明顯的效果。

1 取向硅鋼軋制裂邊原因分析

1.1 原料成分、組織對裂邊的影響

硅鋼由于高硅（3.3%Si）、晶粒粗大以及冷脆元素磷的添加，使鋼的屈服和變形抗力升高，導(dǎo)致鋼的硬、脆性增大，塑、韌性降低。經(jīng)?；幚怼凹崩湫?yīng)”后硬脆性顯著升高，原子間結(jié)合力降低，裂邊敏感性增大。

1.2 帶鋼剪邊對裂邊的影響

1.2.1 帶鋼正常剪切斷口一般由1/3切斷層和2/3撕斷層組成，由于CGO鋼屈服強度高、脆性大，剪刃側(cè)間隙調(diào)整過小，搭接量過大會導(dǎo)致剪刃磨損嚴(yán)重，設(shè)備超載，切斷層所占比例增大，部分撕斷層有局部凸起，形成二次切斷層，甚至在撕斷層出現(xiàn)縱向裂紋；剪刃側(cè)間隙調(diào)整過大、搭接量過大使帶鋼邊部外側(cè)起主要剪切作用的上刀片剪切分力增大，帶鋼角部彎曲變形增大，造成剪切邊部還未達(dá)到屈服極限發(fā)生塑性變形得到切斷層就在剪刀刃口處產(chǎn)生應(yīng)力集中，最終導(dǎo)致切斷層內(nèi)存在光邊微裂紋。

1.2.2 帶鋼邊部在剪切過程中產(chǎn)生的切斷層部分由于發(fā)生塑性變形而產(chǎn)生了加工硬化，造成變形抗力增加和塑性能力惡化，使切斷層和撕斷層存在塑性差、硬度差，從而導(dǎo)致在軋制變形過程中引發(fā)硬化層脆裂的產(chǎn)生。

1.3 軋制工藝參數(shù)對裂邊的影響

1.3.1 壓下率率的影響

由于工作輥彈性壓扁，使承載輥縫形狀發(fā)生邊部降落，且?guī)т撨叢渴茏杂啥说挠绊懀瑳]有外力約束，具有良好的流動性，使邊部變形抗力降低，導(dǎo)致帶鋼邊部區(qū)域，金屬除了縱向流動外，還明顯發(fā)生橫向流動，產(chǎn)生邊部減薄和變形不均，且在摩擦力配合下呈現(xiàn)出拉應(yīng)力狀態(tài)。如果帶鋼邊部壓下率增大，勢必造成工作輥彈性壓扁增大和軋制變形區(qū)長度增加，引發(fā)邊部橫向應(yīng)變和縱向應(yīng)變增大，使帶鋼邊部塑性流動增加，拉應(yīng)力增大而引發(fā)邊部脆裂。

1.3.2 溫度的影響

由于CGO鋼原料硅含量高、晶粒粗大，其脆、韌性在軋制時對溫度具有強烈的依賴關(guān)系。二者之間存在著脆—韌性轉(zhuǎn)變溫度臨界點，在臨界溫度以下，脆性隨著帶鋼溫度的降低而增大，韌性變差，使帶鋼邊部未發(fā)生塑性變形就產(chǎn)生了邊裂。在第1道次軋制變形過程中由于發(fā)生加工硬化，使屈服強度升高，脆硬性增大，導(dǎo)致帶鋼脆-韌性轉(zhuǎn)變點溫度升高，因帶溫低而產(chǎn)生邊裂，且由于變形后的帶鋼厚度仍較大，其內(nèi)部仍然晶粒粗大，晶界少的原故，導(dǎo)致晶界結(jié)合力較低，使帶鋼抗彎曲能力降低，帶鋼通過板型輥，卷曲輥時，在大張力作用下產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力很大，致使帶鋼邊部由于帶溫低產(chǎn)生邊裂的擴展甚至脆斷。

2 控制裂邊措施

2.1 剪切溫度控制

由于經(jīng)常化處理后的取向硅鋼脆-韌性轉(zhuǎn)變點溫度在50℃左右，因此通過在?；瘷C組圓盤剪入口增設(shè)帶鋼邊部加熱器，將帶鋼邊部加熱到50℃以上，以提高帶鋼邊部塑性和韌性，消除或減少剪切過程中帶鋼邊部脆性微裂紋的產(chǎn)生。并將圓盤剪出口帶鋼邊部加熱器燃?xì)饬坑?0%提高到70%以上，通過提高圓盤剪出口帶鋼邊部的加熱溫度，軟化剪切過程中產(chǎn)生的邊部加工硬化層，消除或減少在軋制過程中，由于硬化層引起的邊部塑性差、硬度差所導(dǎo)致邊裂的產(chǎn)生。

2.2 剪切間隙控制

剪切側(cè)間隙和搭接量的大小直接影響到裂邊的產(chǎn)生和擴展，通過實踐操作證明將圓盤剪刀片側(cè)間隙由410μm減小到280μm，搭接量由-450μm減小到-380μm，可使剪切分力減小，帶鋼角部彎曲應(yīng)力減小，得到合適的切斷層，達(dá)到消除或減少微裂紋的目的。

2.3 道次壓下率控制

由于取向硅鋼第一道次采用大道次壓下率和微薄邊板型控制進(jìn)行軋制，使來料邊部硬化層及硬化層內(nèi)微裂紋在變形過程中擴展形成邊裂的。因此，為了保證第一道軋后板溫控制在130℃以上，將第一道次壓下率由37%微調(diào)至36%，帶鋼邊部由微薄邊調(diào)整為微厚邊板型控制，使邊部壓力降低，來減小工作輥彈性壓扁引發(fā)邊部橫向應(yīng)變和縱向應(yīng)變，達(dá)到消減邊裂的形成與擴展。

2.4 軋制溫度控制

由于經(jīng)?；幚砗蟮娜∠蚬桎摯?韌性轉(zhuǎn)變點溫度在50℃，軋制前來料溫度必須保證在50℃以上。第1道次軋制，由于帶鋼加工硬化及軋后厚度引起的抗彎曲力降低，軋制板溫控制在130℃以上，可達(dá)到消減邊裂的形成與擴展。另外將第一道次軋機入口乳液流量控制在550L/min左右，防止乳液流量過大，通過帶鋼邊部輥縫流入出口，造成軋制帶鋼邊部受乳液急冷產(chǎn)生溫降而引起邊裂。

3 使用以來的績效

通過增設(shè)邊部加熱器、調(diào)整圓盤剪參數(shù)和軋制工藝參數(shù)相結(jié)合的方法，經(jīng)過近兩年的推廣達(dá)到了消減帶鋼邊裂的良好效果，不僅使軋機斷帶率和軋輥消耗有效的降低30%以上，而且省去了拼焊機組剪邊工序，使得軋機和拼焊兩機組成材率分別提高1.5%和2%以上。由于?；瘷C組帶鋼邊部質(zhì)量控制的合理優(yōu)化，使圓盤剪生產(chǎn)周期得到較大幅度提高，拼焊機組剪刃、設(shè)備和電力消耗也得到了節(jié)省，因而達(dá)到提高產(chǎn)品成材率和降低生產(chǎn)成本的良好目的。全年為企業(yè)創(chuàng)造1019萬元的效益。

【參考文獻(xiàn)】

[1]王廷薄，主編.軋鋼工藝學(xué)[M].冶金工業(yè)出版社出版，1981.

[2]趙志業(yè)，主編.金屬塑性變形與軋制理論[M].冶金工業(yè)出版社出版，1980.

[責(zé)任編輯：楊玉潔]