冷軋取向硅鋼邊裂分析與控制

王守振　耿川

[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(duì)冷軋取向硅鋼邊裂產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行了理論的分析，并對(duì)剪切機(jī)組的剪切參數(shù)及冷軋工藝參數(shù)進(jìn)行控制實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)際操作得出的結(jié)論并運(yùn)用理論、判斷摸索出消減邊裂形成與擴(kuò)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

取向硅鋼由于原料硅含量高，晶粒粗大，軋制前經(jīng)?；幚恚斐善浯嘈浴⒂捕蕊@著升高，裂邊敏感性增大。帶鋼在AP機(jī)組圓盤(pán)剪剪邊時(shí)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(jī)組引發(fā)斷帶事故，需拼焊機(jī)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?cè)诠ぷ髦羞\(yùn)用理論與實(shí)踐分析冷軋CGO鋼邊裂產(chǎn)生機(jī)理，通過(guò)AP機(jī)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(kuò)展，從而提高成材率和降低生產(chǎn)成本取得了明顯的效果。

一、取向硅鋼軋制裂邊原因分析

（一）原料成分、組織對(duì)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。

（二）帶鋼剪邊對(duì)裂邊的影響

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(qiáng)度高、脆性大，剪刃側(cè)間隙調(diào)整過(guò)小，搭接量過(guò)大會(huì)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(guò)大、搭接量過(guò)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。

2、帶鋼邊部在剪切過(guò)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(guò)程中引發(fā)硬化層脆裂的產(chǎn)生。

（三）軋制工藝參數(shù)對(duì)裂邊的影響

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?，沒(méi)有外力約束，具有良好的流動(dòng)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(dòng)外，還明顯發(fā)生橫向流動(dòng)，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(shì)必造成工作輥彈性壓扁增大和軋制變形區(qū)長(zhǎng)度增加，引發(fā)邊部橫向應(yīng)變和縱向應(yīng)變?cè)龃?，使帶鋼邊部塑性流?dòng)增加，拉應(yīng)力增大而引發(fā)邊部脆裂。

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(shí)對(duì)溫度具有強(qiáng)烈的依賴(lài)關(guān)系。二者之間存在著脆—韌性轉(zhuǎn)變溫度臨界點(diǎn)，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(guò)程中由于發(fā)生加工硬化，使屈服強(qiáng)度升高，脆硬性增大，導(dǎo)致帶鋼脆-韌性轉(zhuǎn)變點(diǎn)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(guò)板型輥，卷曲輥時(shí)，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(kuò)展甚至脆斷。

二、控制裂邊措施

（一）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(diǎn)溫度在50℃左右，因此通過(guò)在?；瘷C(jī)組圓盤(pán)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(guò)程中帶鋼邊部脆性微裂紋的產(chǎn)生。并將圓盤(pán)剪出口帶鋼邊部加熱器燃?xì)饬坑?0%提高到70%以上，通過(guò)提高圓盤(pán)剪出口帶鋼邊部的加熱溫度，軟化剪切過(guò)程中產(chǎn)生的邊部加工硬化層，消除或減少在軋制過(guò)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。

（二）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(kuò)展，通過(guò)實(shí)踐操作證明將圓盤(pán)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。

（三）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(lái)料邊部硬化層及硬化層內(nèi)微裂紋在變形過(guò)程中擴(kuò)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(lái)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(kuò)展。

（四）軋制溫度控制

由于經(jīng)常化處理后的取向硅鋼脆-韌性轉(zhuǎn)變點(diǎn)溫度在50℃，軋制前來(lái)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(kuò)展。另外將第一道次軋機(jī)入口乳液流量控制在550L/min左右，防止乳液流量過(guò)大，通過(guò)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。

三、使用以來(lái)的績(jī)效

通過(guò)增設(shè)邊部加熱器、調(diào)整圓盤(pán)剪參數(shù)和軋制工藝參數(shù)相結(jié)合的方法，經(jīng)過(guò)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(jī)斷帶率和軋輥消耗有效的降低30%以上，而且省去了拼焊機(jī)組剪邊工序，使得軋機(jī)和拼焊兩機(jī)組成材率分別提高1.5%和2%以上。由于?；瘷C(jī)組帶鋼邊部質(zhì)量控制的合理優(yōu)化，使圓盤(pán)剪生產(chǎn)周期得到較大幅度提高，拼焊機(jī)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(wàn)元的效益。

參考文獻(xiàn)：

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

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