熱軋無取向硅鋼終軋溫度命中率提升研究

劉偉娟

(江蘇沙鋼集團,江蘇 張家港 215625)

無取向硅鋼的熱軋生產要求采用低司爐溫度[1]、高終軋溫度且終軋溫度目標上下浮動范圍小,導致終軋溫度控制難度增加,主要存在終軋溫度低導致不命中問題,對冷軋無取向硅鋼磁性能有不利影響。以W800、W1300為例,在相變點(880 ℃)以下,隨著終軋溫度的升高,晶粒尺寸增大,成品{111}織構組分減弱,磁性能提高。針對W800及W1300,終軋溫度控制在相變溫度點以下,溫度越高,成品磁性能越好[2-4];W600無相變發生,隨著終軋溫度的升高,再結晶完全,晶粒尺寸越大,成品{111}織構組分減弱,鐵損降低,故W600熱軋終軋溫度越高越好[5-7]。

熱軋無取向硅鋼終軋溫度命中率低不利于冷軋無取向硅鋼磁性能的進一步提升,因此提升熱軋無取向硅鋼終軋溫度命中率是非常有必要的。本文結合熱軋無取向硅鋼的實際生產情況,通過對相關生產設備、生產工藝進行調整優化,有效提升了熱軋無取向硅鋼終軋溫度命中率。

1 熱軋無取向硅鋼終軋溫度命中率現狀

某廠1450生產線在2020-03-01日至2020-04-21共生產熱軋無取向硅鋼633卷,全長溫度命中率≥95%的占比61.8%;命中率最低的為W600,占比32.5%。

表1 終軋溫度命中率Table 1 Hit rate of final rolling temperature

查看終軋溫度曲線,發現目前低成本熱軋硅鋼終軋溫度命中率較低,主要存在頭部終軋溫度低不命中以及加熱爐水梁導致終軋溫度低不命中兩類,占比分別為80%和20%,如圖1、圖2所示。

圖1 頭部終軋溫度不命中Fig.1 Head final rolling temperature not hit

圖2 水梁導致終軋溫度不命中Fig.2 Water beam causes final rolling temperature not hit

2 終軋溫度命中率影響因素分析

2.1 加熱爐水梁耐熱滑塊對終軋溫度的影響分析

無取向硅鋼黑匣子實驗結果見表2,鋼坯在水梁點溫度低于非水梁位置超過40 ℃,該溫差遺傳到終軋,導致終軋溫度在水梁對應位置出現溫度低點[8-9](見圖2)。

表2 出爐溫度(℃)Table 2 Tapping temperature

檢修期間查看爐內水梁處耐熱滑塊,發現滑塊磨損嚴重,高度不到50 mm,見圖3。利用模擬軟件計算滑塊高度對滑塊工作面溫度的影響,計算結果見圖4。滑塊高度100 mm與滑塊高度55 mm的工作面溫度相差達300 ℃,滑塊高度低,導致鋼坯在水梁處溫度低[10]。

圖3 耐熱滑塊Fig.3 Heat-resistant block

圖4 高度與工作面溫度曲線Fig.4 Curve between height and working face temperature

2.2 在爐時間對終軋溫度的影響分析

表3為在爐時間與終軋溫度命中率的統計關系。可以看出,在爐時間越長,終軋溫度命中率越高。在爐時間為205 min時,命中率為72.48%;在爐時間為186 min時,命中率為36.36%。延長在爐時間,可以提高鋼坯出爐溫度,有利于提高終軋溫度。

表3 在爐時間與終軋溫度命中率關系Table 3 Relationship between furnace time and final rolling temperature hit rate

2.3 中間坯溫度對終軋溫度的影響分析

圖5為W600中間坯及終軋溫度曲線(卷號D005513400),其中間坯頭部溫度低,在920～940 ℃之間,終軋溫度命中率為72%。圖6為W600中間坯及終軋溫度曲線(卷號D005513900),其中間坯頭部溫度高,在950～960 ℃之間,終軋溫度命中率為99%。

(a)粗軋溫度;(b)終軋溫度圖5 W600粗軋溫度及終軋溫度(D005513400)(a) roughing temperature;(b)final rolling temperatureFig.5 Roughing and final rolling temperature of W600(D005513400)

(a)粗軋溫度;(b)終軋溫度圖6 W600粗軋溫度及終軋溫度(D005513900)(a)roughing temperature;(b)final rolling temperatureFig.6 Roughing and final rolling temperature of W600(D005513900)

統計200卷W600終軋溫度命中率,結果見表4。可以看出,中間坯溫度≥950 ℃,終軋溫度命中比例達到77.78%;中間坯溫度≤930 ℃,終軋溫度命中比例為0%。故提高終軋溫度,有利于提升終軋溫度命中率。

表4 W600終軋溫度命中率統計Table 4 Hit rate of final rolling temperature for W600

中間坯溫度的影響因素較多,其中粗軋軋制速度、軋線除鱗道次、出鋼節奏和軋線冷卻水等對中間坯溫度影響較大。

2.4 精軋穿帶速度對終軋溫度的影響分析

粗軋溫度低且精軋區域未能對來料溫度損失進行有效彌補,導致終軋溫度命中率低。其中操作工為確保生產穩定,對穿帶速度進行限制,造成的影響最大。目前將精軋穿帶速度限制在10 m/s以內(圖7中穿帶速度僅為9.72 m/s)。

圖7 精軋速度曲線Fig.7 Speed curve of finishing rolling

圖8 更換耐熱滑塊Fig.8 Replace the heat-resistant block

表5為W600穿帶速度與終軋溫度命中率關系統計,穿帶速度小于10. 5m/s,命中率只有6.67%;速度為10.8～11 m/s,命中率達到41.86%。因此,提升穿帶速度可以有效提升帶鋼頭部終軋溫度[11]。

表5 W600穿帶速度與終軋溫度命中率關系Table 5 Optimization of tapping rhythm

3 終軋溫度命中率提升措施

3.1 加熱爐水梁耐熱滑塊更換

對加熱爐水梁耐熱滑塊進行整體更換,全部更換為高度100 mm的滑塊,以提高滑塊工作面溫度,提高鋼坯水梁點溫度,降低水梁點溫差對終軋溫度的影響。

3.2 延長在爐時間

延長在爐時間,可以提高鋼坯出爐溫度,有利于提高終軋溫度。將目前在爐時間≥180 min,調整為≥200 min。

3.3 提高粗軋軋制速度

以上分析顯示,中間坯溫度越低,終軋溫度命中率越低。中間坯溫度與粗軋道次及軋制速度有關,粗軋道次較多且頭部咬鋼速度慢導致中間坯頭部溫度低,最終導致頭部終軋溫度不命中。

統計顯示,硅鋼R2五道次速度只有4.5 m/s,速度慢導致中間坯溫度損失較大,速度有提高空間。將硅鋼R2五道次速度由4.5 m/s提高到5 m/s。

3.4 降低軋線除鱗道次

除鱗道次越多,中間坯溫度損失越大,在不提高加熱爐溫度的情況下,通過降低硅鋼除鱗道次有利于減少中間坯溫降。表6為優化后的除鱗道次,除W1300正常除6道外,其余硅鋼除2～3道次。降低除鱗道次,可能導致氧化鐵皮去除不干凈。除鱗道次優化后,跟蹤冷軋生產及判定結果,并未發現氧化鐵缺陷。

表6 除鱗道次優化Table 6 Descaling process optimization

3.5 軋線漏水排查與整治

軋線設備漏水也會加大軋制過程中中間坯溫度損失,導致終軋溫度控制難度進一步增加。利用檢修時間完成軋線漏水排查與整治,如圖9所示。

圖9 軋線設備漏水整改前后Fig.9 Before and after rectification of water leakage in rolling line equipment

3.6 加熱爐出鋼節奏優化

出鋼節奏不合理,導致中間坯待鋼時間延遲,也會造成中間坯溫度損失大,不利于終軋溫度命中率的提升。通過設置出鋼參考點,優化三臺加熱爐出鋼節奏,避免軋制過程中等鋼造成的溫降損失,出鋼節奏優化見表7。

表7 出鋼節奏優化Table 7 Optimization of discharging pace

通過采取更換加熱爐耐熱滑塊、提高粗軋及精軋軋制速度、軋線漏水排查與整治、降低除鱗道次、優化出鋼節奏等措施,使熱軋無取向硅鋼終軋溫度命中率顯著提高,終軋溫度控制偏差在±20 ℃的命中率由61.8%提升到95%以上,如圖10所示。

圖10 優化后終軋溫度命中率Fig.10 The hit rate of final rolling temperature after optimization

4 結論

1)加熱爐耐熱滑塊高度偏低,導致鋼坯在水梁位置溫度偏低,是造成水梁位置終軋溫度不命中的主要原因。

2)無取向硅鋼嚴格采用低司爐溫度,導致中間坯溫度提升空間有限,而粗軋除磷道次多、中間坯異常等鋼、軋線漏水、粗軋軋制道次多且速度慢等進一步降低了中間坯溫度,特別是中間坯頭部溫度,導致頭部終軋溫度不命中。

3)中間坯溫度較低,精軋區域未能對來料溫度損失進行有效彌補,操作人員為確保生產穩定反而對穿帶速度進行限制,制約了頭部終軋溫度命中率的提升。

4)通過采取提高鋼坯水梁處溫度、降低中間坯溫度損失、提高粗軋及精軋軋制速度等措施,無取向硅鋼終軋溫度命中率得到有效提升,終軋溫度控制偏差在±20 ℃的命中率由61.8%提升到95%以上。