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品的嚴重缺陷，為了消除或減少邊列缺陷，我們對冷軋取向硅鋼邊裂產生機理進行了理論的分析，并對剪切機組的剪切參數及冷軋工藝參數進行控制實驗，通過實際操作得出的結論并運用理論、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、降低了生產成本。

[關鍵詞]：取向硅鋼 邊裂 控制

取向硅鋼由于原料硅含量高，晶粒粗大，軋制前經常化處理，造成其脆性、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生微裂紋。帶鋼邊裂嚴重的甚至造成斷帶事故，產生粘輥、削輥等軋輥損傷，生產中為防止邊裂在后部連退機組引發斷帶事故，需拼焊機組剪邊處理，導致成材率降低和生產成本增加。因此如何消減帶鋼邊裂，已成為硅鋼廠CGO鋼生產的一大技術難題。我們在工作中運用理論與實踐分析冷軋CGO鋼邊裂產生機理，通過AP機組帶鋼邊部質量控制和冷軋工藝參數優化方式，消減邊裂形成與擴展，從而提高成材率和降低生產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，導致鋼的硬、脆性增大，塑、韌性降低。經常化處理“急冷效應”后硬脆性顯著升高，原子間結合力降低，裂邊敏感性增大。

（二）帶鋼剪邊對裂邊的影響

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鋼屈服強度高、脆性大，剪刃側間隙調整過小，搭接量過大會導致剪刃磨損嚴重，設備超載，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，甚至在撕斷層出現縱向裂紋；剪刃側間隙調整過大、搭接量過大使帶鋼邊部外側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到屈服極限發生塑性變形得到切斷層就在剪刀刃口處產生應力集中，最終導致切斷層內存在光邊微裂紋。

2、帶鋼邊部在剪切過程中產生的切斷層部分由于發生塑性變形而產生了加工硬化，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，從而導致在軋制變形過程中引發硬化層脆裂的產生。

（三）軋制工藝參數對裂邊的影響

1、壓下率率的影響

由于工作輥彈性壓扁，使承載輥縫形狀發生邊部降落，且帶鋼邊部受自由端的影響，沒有外力約束，具有良好的流動性，使邊部變形抗力降低，導致帶鋼邊部區域，金屬除了縱向流動外，還明顯發生橫向流動，產生邊部減薄和變形不均，且在摩擦力配合下呈現出拉應力狀態。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長度增加，引發邊部橫向應變和縱向應變增大，使帶鋼邊部塑性流動增加，拉應力增大而引發邊部脆裂。

2、溫度的影響

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

二、控制裂邊措施

（一）剪切溫度控制

由于經常化處理后的取向硅鋼脆-韌性轉變點溫度在50℃左右，因此通過在常化機組圓盤剪入口增設帶鋼邊部加熱器，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生。并將圓盤剪出口帶鋼邊部加熱器燃氣量由50%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、硬度差所導致邊裂的產生。

（二）剪切間隙控制

剪切側間隙和搭接量的大小直接影響到裂邊的產生和擴展，通過實踐操作證明將圓盤剪刀片側間隙由410μm減小到280μm，搭接量由-450μm減小到-380μm，可使剪切分力減小，帶鋼角部彎曲應力減小，得到合適的切斷層，達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行軋制，使來料邊部硬化層及硬化層內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%微調至36%，帶鋼邊部由微薄邊調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邊部橫向應變和縱向應變，達到消減邊裂的形成與擴展。

（四）軋制溫度控制

由于經常化處理后的取向硅鋼脆-韌性轉變點溫度在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生溫降而引起邊裂。

三、使用以來的績效

通過增設邊部加熱器、調整圓盤剪參數和軋制工藝參數相結合的方法，經過近兩年的推廣達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。由于常化機組帶鋼邊部質量控制的合理優化，使圓盤剪生產周期得到較大幅度提高，拼焊機組剪刃、設備和電力消耗也得到了節省，因而達到提高產品成材率和降低生產成本的良好目的。全年為企業創造1019萬元的效益。

參考文獻：

[1]王廷薄.軋鋼工藝學[M].冶金工業出版社出版，1981.

[2]趙志業.金屬塑性變形與軋制理論[M].冶金工業出版社出版，1980.