軋制取向硅鋼片的技術(shù)分析

【摘 要】隨著取向硅鋼在各行業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛，對(duì)制造取向硅鋼的技術(shù)也提出更高的要求，它質(zhì)量的好壞也影響著我國(guó)能源的利用效率。取向硅鋼片的制作工藝復(fù)雜，工序多，制造技術(shù)嚴(yán)格。筆者通過冷軋熱軋、抑制劑的種類、同步異步軋制的比較及對(duì)缺陷控制的分析，從而得出最合理軋制取向硅鋼片的方法。

【關(guān)鍵詞】取向硅鋼；冷軋；抑制劑；異步軋制；缺陷

硅鋼片是我們現(xiàn)代生活應(yīng)用非常廣泛的一種鐵磁材料，而取向硅鋼片更是做為電力、軍事工業(yè)中用來制作各種變壓器的重要材料，它的質(zhì)量的高低直接影響著我國(guó)能源的利用效率，取向硅鋼片的制作工藝復(fù)雜， 工序多，制造技術(shù)嚴(yán)格。為增大磁通密度，降低鐵損，減小厚度，使之晶粒趨向于一致，接下來我將對(duì)軋制取向硅鋼片的四個(gè)要點(diǎn)進(jìn)行分析，從而得出最合理軋制取向硅鋼片的方法。

一、軋制方式的影響

硅鋼片的軋制主要分為熱軋和冷軋。熱軋硅鋼片是將鐵硅合金用平爐或電爐熔融，進(jìn)行反復(fù)熱軋成薄板，最后在800-850℃退火后制成。熱軋硅鋼片主要用于發(fā)電機(jī)的制造，故又稱熱軋電機(jī)硅鋼片，但其可利用率低，能量損耗大，近年相關(guān)部門已強(qiáng)令要求淘汰。當(dāng)然熱軋也可以軋制一些要求不高的無取向硅鋼，可作為軋制取向硅鋼的毛坯材料。用熱軋鋼卷為原料，經(jīng)酸洗去除氧化皮后進(jìn)行冷連軋，其成品為軋硬卷，再經(jīng)過一定的熱處理將會(huì)得到叫好的取向硅鋼。與熱軋無取硅鋼片比較，取向硅鋼的磁性具有很強(qiáng)的方向性；在這一軋制方向上具有優(yōu)越的磁化性能與低能量損耗。取向硅鋼片在易磁化方向的鐵損為橫向的1/3左右，而磁導(dǎo)率卻是它的6倍，同時(shí)鐵損僅為熱軋硅鋼片的1/2，而磁導(dǎo)率卻是后熱軋硅鋼的2.5倍。

二、抑制劑的重要影響

硅是硅鋼片中重要的合金元素，當(dāng)在單質(zhì)鐵中硅含量較高時(shí)，它的組織為單相鐵素體，不僅保留其優(yōu)良磁導(dǎo)性，還降低了鐵損；但隨著要檔si含量增加，硅鋼的強(qiáng)度和硬度也隨之而提高，當(dāng)然脆性也會(huì)明顯增加，這使硅鋼片的軋制相當(dāng)困難。如以硫化錳作為抑制劑，可以部分解決，雖然錳和硫是必須嚴(yán)格控制的兩個(gè)元素，但這兩個(gè)元素在軋制過程中有一個(gè)階段是需要的，碳在S和Mn之間起平衡作用。以硫化錳為抑制劑的硅鋼一般用20輥軋機(jī)冷軋。第一次冷軋壓下六、七成，軋三四道。退火后第二次冷軋，這次壓下率為（50-55）%軋兩三道，若這次壓下率>55%時(shí)，會(huì)出現(xiàn)抑制力不足，使初次晶粒長(zhǎng)大，磁性降低的現(xiàn)象。而采用MnS加Cu方案，因加強(qiáng)了抑制劑能力，第二次壓下率可提高到70%，可使磁性進(jìn)一步提高。冶煉開始整個(gè)工藝過程對(duì)軋制取向硅鋼時(shí)抑制相系的形成有重要影響，抑制初次再結(jié)晶的正常晶粒的生長(zhǎng)，二次再結(jié)晶晶粒的形成和取向晶?？焖匍L(zhǎng)大都與工藝過程息息相關(guān)。用工藝條件來控制硅鋼片的抑制相成分、形態(tài)、分布和結(jié)構(gòu)抑制相的應(yīng)變深度，從而提高取向度，改善磁性，得到優(yōu)質(zhì)的成品。

三、異步軋制技術(shù)的變形機(jī)理與優(yōu)勢(shì)

與常規(guī)軋制相比，異步軋制是按一定的要求，使上、下兩個(gè)工作輥表面產(chǎn)生一定速度差，形成金屬在變形區(qū)域內(nèi)流動(dòng)。一般軋制變形區(qū)內(nèi)的金屬相對(duì)軋輥有前滑區(qū)和后滑區(qū)，摩擦力指向正中，所以其上、下接觸弧的摩擦力、軋制壓力均是對(duì)稱的。而異步軋制由于上、下軋輥有速度差，上、下軋輥所形成的摩擦力、壓力不對(duì)稱，開成了一定的扭轉(zhuǎn)力，慢速輥的中性點(diǎn)向入口一側(cè)移動(dòng)，快速輥中性點(diǎn)向出口一側(cè)移動(dòng)，這樣就形成了變形區(qū)上、下摩擦力方向相反，形成搓軋區(qū)。

一般冷軋板帶時(shí)，因變形抗力和摩擦阻力作用大，在中性面處軋制壓力形成的壓力峰值，軋制壓力引起軋輥彈性壓扁變形，從而使軋輥局部半徑增大，變形區(qū)長(zhǎng)度增大，引起更大的單位壓力峰值，當(dāng)軋輥提供給軋件的最大單位壓力不足以克服單位壓力峰值時(shí)，就不能使軋件產(chǎn)生塑性變形，軋件的厚度就是最小可軋厚度。通常冷軋機(jī)軋輥直徑與軋件厚度之比在1000左右，這就很難軋制變形了，如軋輥直徑為140mm時(shí)，一般最薄只能軋到厚度為0.14mm左右，因此常規(guī)軋制一般不用較大直徑的軋輥生產(chǎn)極薄帶，要生產(chǎn)極薄帶必須采用直徑小且長(zhǎng)度大的軋輥，并要有多級(jí)支撐結(jié)構(gòu)的多輥軋機(jī)。異步軋制就不一樣，因存在搓軋區(qū)，它的單位軋制壓力不存在摩擦力引起的壓力峰值，所以不會(huì)出現(xiàn)常規(guī)軋制的變形困難，因此在相同的輥徑下，異步軋制可以軋制出更薄的產(chǎn)品，如實(shí)驗(yàn)室直徑100mm的四輥軋機(jī)上可生產(chǎn)出厚度0.009mm的薄板帶。實(shí)踐證明，異步軋制D/h值可達(dá)到10000以上。

四、常產(chǎn)生缺陷的控制

冷軋取向硅鋼片邊部出現(xiàn)裂紋是硅鋼產(chǎn)品的常見的缺陷，為防止這種裂紋的產(chǎn)生，主要從以下幾方面加以控制：

控制剪切間隙：剪切間隙與搭接量的大小直接影響到裂紋的產(chǎn)生及擴(kuò)展。圓盤剪刀片間隙和搭接量的減小可使剪切分力減小，帶鋼角部彎曲應(yīng)力減小，得到合適的切斷層，以達(dá)到消減微裂紋的目的。

控制剪切溫度：經(jīng)?；幚淼娜∠蚬桎撛?0℃左右脆性與韌性會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)變，因此通過在剪入口增設(shè)硅鋼帶邊部加熱器，使硅鋼帶邊部溫度達(dá)到50℃以上，提高鋼帶邊部塑性和韌性，從而消除或減少剪切過程中硅鋼帶邊部因脆性而產(chǎn)生的微裂紋，并通過提高圓盤剪出口硅鋼帶邊部的加熱溫度，軟化剪切過程中產(chǎn)生的邊部加工硬化，消減在軋制過程中因硬化引起的邊部塑性、硬度差所導(dǎo)致裂紋。

控制道次及壓下率：取向硅鋼第一道次是采用多道次大壓下率和微薄邊板型控制進(jìn)行軋制，使硅鋼片坯料邊部硬化層和硬化層內(nèi)的微裂紋在變形過程中擴(kuò)展形成大裂紋。為了保證第一道次軋制厚板溫控制在130℃以上，將第一道次壓下率適當(dāng)降低，鋼帶邊部由微薄邊適當(dāng)調(diào)整為微厚邊板型，使邊部壓力減少，同時(shí)工作輥彈性壓扁引發(fā)邊部橫向應(yīng)變和縱向應(yīng)變減少，達(dá)到消減裂紋的形成與擴(kuò)展。

通過以上分析，我們?cè)谲堉迫∠蚬桎撈瑫r(shí)，不僅要選擇正確的軋制方式，還應(yīng)在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候加入正確的抑制劑方案，并通過控制好剪切溫度、間隙，道次和壓下率合削除邊部裂紋等缺陷，結(jié)合異步軋制技術(shù)，我們就能軋制出優(yōu)質(zhì)的取向硅鋼片。

作者簡(jiǎn)介：鐘科玉（1987.3-），男，四川省自貢市，材料成型及控制工程專業(yè)，自貢市職業(yè)培訓(xùn)學(xué)院，機(jī)械加工教研室教師，助理講師，從事機(jī)械加工專業(yè)教學(xué)工作。

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