張金玲,錢京學(xué)

(1.江蘇集萃冶金技術(shù)研究院有限公司,江蘇 張家港 215625; 2.江蘇沙鋼集團(tuán),江蘇 張家港 215625)

硅鋼又稱電工鋼,曾被譽為“鋼鐵產(chǎn)品中的藝術(shù)品”[1]。硅鋼為硅含量為0.5%～4.5%的極低碳硅鐵合金,主要用作各種電機(jī)、發(fā)電機(jī)、壓縮機(jī)、馬達(dá)和變壓器的鐵心,是電力、家電等行業(yè)不可或缺的原料[2-3]。因其產(chǎn)品在加工過程中需分條、沖片及疊片,故需要高的疊裝系數(shù)[4-7]。硅鋼片表面光滑、平整和厚度均勻,是保證鐵芯疊裝系數(shù)高的重要因素。目前,硅鋼同板差控制要求為≤7 μm,由于硅鋼同板差大會導(dǎo)致疊片有縫隙,造成鐵損偏高、磁性能下降等問題,嚴(yán)重影響硅鋼產(chǎn)品質(zhì)量及檔次的提升。其中阻尼厚度波動造成同板差過大是最為典型的一類,其厚度波動曲線呈喇叭口狀,一般為半卷存在。

本文結(jié)合無取向硅鋼熱軋、冷軋全流程生產(chǎn)數(shù)據(jù),分析了冷軋無取向硅鋼阻尼厚度波動產(chǎn)生原因,通過優(yōu)化熱軋卷取溫度以降低酸洗難度,以及優(yōu)化冷軋拉轎工藝、酸洗速度和軋輥粗糙度等以提高酸洗質(zhì)量,熱軋及冷軋工序協(xié)調(diào)配合,有效解決阻尼厚度波動問題。

1 冷軋無取向硅鋼阻尼厚度波動特征

某廠1420 mm冷軋酸軋機(jī)組在生產(chǎn)初期,部分鋼卷縱向厚度出現(xiàn)阻尼厚度波動情況,熱軋非精整卷發(fā)生在前半卷(見圖1(b)),精整卷發(fā)生在后半卷(見圖1(c)),均對應(yīng)熱軋卷板尾部位置。與正常卷相比(見圖1(a)),全長縱向厚度波動明顯偏大。

(a)正常厚度曲線;(b)厚度波動曲線(非精整卷);(c)厚度波動曲線(精整卷)

2 冷軋無取向硅鋼阻尼厚度波動原因分析

2.1 冷軋工序

2.1.1冷軋酸洗表面質(zhì)量分析

分析阻尼厚度波動卷C505400與正常卷C263600的原料酸洗后表面質(zhì)量,如圖2和圖3所示。較正常卷C263600,阻尼厚度波動卷C505400酸洗后帶鋼表面發(fā)暗,并且前400 m處有縱向明暗條紋,該位置正好發(fā)生阻尼厚度波動。取酸洗后發(fā)暗位置進(jìn)行SEM分析,結(jié)果見圖4和表1。由表1可知,酸洗帶鋼表面發(fā)暗位置為殘留氧化鐵。

(a)100 m;(b)400 m;(c)700 m

(a)100 m;(b)400 m;(c)700 m

(a)截面;(b)表面

表1 圖4中不同位置的成分分析結(jié)果(原子分?jǐn)?shù),%)

2.1.2冷軋軋機(jī)參數(shù)分析

(1)冷軋中間機(jī)架間張力

圖5和圖6分別為波動卷C505400和正常卷C263600的中間機(jī)架張力曲線。對比圖5和圖6可知,波動卷的張力波動明顯大于正常卷。張力發(fā)生波動,可能是冷軋機(jī)打滑所致。

(a)S1-S2;(b)S2-S3;(c)S3-S4;(d)S4-S5

(a)S1-S2;(b)S2-S3;(c)S3-S4;(d)S4-S5

(2)機(jī)架S1和S5前滑值

圖7和圖8分別為波動卷C505400和正常卷C263600的 S1和S5軋輥前滑值。對比圖7和圖8可知,波動卷S1和S5機(jī)架前半卷前滑值波動較大,并且局部出現(xiàn)負(fù)值,表明帶鋼已經(jīng)發(fā)生打滑;而正常卷S1和S5機(jī)架前滑值波動平穩(wěn),且未出現(xiàn)明顯的打滑現(xiàn)象。

(a)S1;(b)S5

(a)S1;(b)S5

2.1.3冷軋工序分析

上述分析表明,冷軋工序酸洗不凈,帶鋼在該位置發(fā)生打滑,是導(dǎo)致阻尼厚度波動的直接原因。提高酸洗質(zhì)量最有效的方法是降低酸洗速度,酸洗速度從180降至100 mpm,熱軋原料(700 ℃卷取)表面氧化鐵皮的酸洗效果有極大提高,如圖9所示。但酸洗速度的降低不利于冷軋產(chǎn)能的發(fā)揮,增加了生產(chǎn)成本。且阻尼厚度波動卷在180 mpm速度下有半卷仍能酸洗干凈,說明熱軋原料在整卷氧化鐵皮控制上存在差異。通過控制熱軋原料表面氧化鐵皮,使其更易于酸洗,相比降低酸洗速度更加有效。

(a)180 ppm;(b)100 ppm

2.2 熱軋工序

2.2.1熱軋原料表面氧化鐵皮分析

圖10為厚度波動卷C505400各處的氧化層SEM形貌。由圖10可知,波動卷尾部氧化層厚度約為10 μm,頭部的氧化層厚度約為5 μm。

(a)尾部上表面,9 μm;(b)尾部下表面,12 μm;(c)頭部上表面,4 μm;(d)頭部下表面,6 μm

采用XRD檢測厚度波動卷C505400氧化層成分,結(jié)果見表2。由表2可知,厚度波動位置(熱軋尾部)氧化層中難以酸洗干凈的Fe3O4含量遠(yuǎn)高于厚度正常位置(熱軋頭部)。

表2 波動卷頭部和尾部氧化鐵皮成分

查看卷取溫度發(fā)現(xiàn),目前硅鋼卷取溫度偏高。以W600為例,卷取溫度控制在700±20 ℃,且大部分在上線控制。卷取溫度高,帶鋼卷取后冷卻過程中,氧化鐵皮不斷增厚,外圈(熱軋尾部)氧含量高于內(nèi)圈(熱軋頭部),導(dǎo)致外圈氧化鐵皮高于內(nèi)圈,且卷取冷卻過程中生成的Fe3O4也高于內(nèi)圈。

2.2.2卷取溫度對氧化鐵皮厚度分析

不同卷取溫度下,氧化鐵皮厚度如圖11所示。由圖11可知,卷取溫度在650～700 ℃范圍內(nèi),隨卷取溫度升高,氧化層厚度增加,酸洗越困難[8]。圖12為180 mpm酸洗速度下,不同卷取溫度的酸洗效果。由圖12可知,650 ℃卷取溫度的酸洗效果要明顯優(yōu)于700 ℃。

(a)650 ℃,6 μm;(b)680 ℃,9 μm;(c)700 ℃,12 μm

(a)酸洗前,700 ℃;(b)酸洗前,680 ℃;(c)酸洗前,650 ℃;(d)酸洗后,700 ℃;(e)酸洗后,680 ℃;(f)酸洗后,650 ℃

3 冷軋無取向硅鋼阻尼厚度波動控制措施

上述分析表明,無取向硅鋼阻尼厚度波動需要進(jìn)行熱軋、冷軋全流程工藝優(yōu)化。主要措施如下:

1)卷取溫度控制在650 ℃,熱軋成品卷及時堆放至通風(fēng)位置或室外庫,降低氧化鐵皮厚度及Fe3O4含量;

2)拉矯機(jī)采用延伸率模式,延伸率≥1.3%,可有效提高破鱗能力,改善酸洗質(zhì)量;

3)適當(dāng)控制酸洗速度,酸洗速度不超過180 mpm,同時要保證酸洗濃度;

4)提高冷軋軋機(jī)1#機(jī)架工作輥粗糙度到1.3 μm以上,可有效降低冷軋軋輥打滑概率。

4 結(jié)論

1)帶鋼酸洗不凈,氧化鐵皮殘留帶鋼表面導(dǎo)致冷軋軋機(jī)打滑,是造成阻尼厚度波動的直接原因;

2)熱軋卷取溫度高,鋼卷冷卻過程中,氧化鐵皮不斷增厚。由于外圈氧含量高于內(nèi)圈,導(dǎo)致熱軋外圈氧化鐵皮高于內(nèi)圈,且冷卻過程中生成難以酸洗的Fe3O4也高于內(nèi)圈,導(dǎo)致熱軋外圈不易酸洗干凈,產(chǎn)生阻尼厚度波動;

3)酸洗速度從180降至100 mpm,熱軋原料表面氧化鐵皮的酸洗效果有極大提高,可有效解決阻尼厚度波動問題,但酸洗速度的降低不利于冷軋產(chǎn)能的發(fā)揮,增加了生產(chǎn)成本;

4)通過優(yōu)化熱軋卷取溫度以降低酸洗難度,優(yōu)化冷軋拉轎工藝、酸洗速度和軋輥粗糙度等以提高酸洗質(zhì)量,阻尼厚度波動問題得到有效解決。