冷轧无取向硅钢热带钢生产工艺冷轧无取向硅钢热带钢生产工艺1 由于鞍钢1780 热轧带钢机组产品设计大纲中包括无取向硅钢,因此在机组验收阶段就生产硅钢产品,为今后生产硅钢积累数据和经验另外,能否生产冷轧中高牌号硅钢也是冶金行业技术水平高低的重要标志,加之冷轧硅钢片市场需求量大、附加值高,因此冷轧硅钢品种应列为鞍钢重点开发钢种之一1780 机组已试轧了无取向硅钢AW12、AW182 2 AW12AW12 、、AW18AW18 硅钢的生产原理硅钢的生产原理2. 1 各种成分在无取向硅钢中的作用各种成分在无取向硅钢中的作用高的硅含量和低的碳含量是生产硅钢的最基本条件,硅钢中各成分作用如下:Si :电工钢中加硅主要是提高电阻率,降低涡流损耗,降低铁损[1 ] 加硅使Fe2C 相图中γ相区缩小,在纯Fe2C 相图中,含硅大于2 % ,热轧过程基本无相变,如图1 所示图1 硅对铁碳平衡图γ相区的影响C:碳是有害元素,因为它可与铁形成间隙式固溶体,使晶格崎变严重,引起很大的内应力,使磁性明显降低, 因此成品中C 含量应该控制在01003 %以下Al :铝是强脱氧剂,跟硅的作用一样,缩小γ相区,使晶粒粗化,提高电阻率,降低铁损[2 ] 。
Al在01005 %～0114 %范围内能形成细小的AlN 质点,在退火时阻碍晶粒长大在热轧过程中能形成AlN 粗大颗粒,大幅度降低铁损因此无取向硅钢含铝量应小于01005 %或大于0114 %Mn :锰可以防止热脆,扩大γ相区,方面可提高热轧时的塑性,使(100) 和(110) 位向组分增加,MnS 固溶温度提高,促使其粗化,有利于以后晶粒长大,降低铁损;另一方面,又可降低相变温度,使退火温度下降,晶粒尺寸变小,影响磁性因此Mn 含量应控制在011 %～0. 5 %之间[3 ] P :磷与硅的作用相似,缩小γ相区,使晶粒长大,提高电阻率和硬度,但磷是晶界偏析元素,能使加工性能变坏因此磷含量应尽量降低,一般控制在0103 %以下S:硫是仅次于碳的有害元素,硫使铁损和矫顽力增大,使最大磁导率和磁感降低其原因是硫与锰形成细小的硫化锰质点,阻碍晶粒长大,因此硫含量越低越好N 和O:氮可形成细小的AlN ,产生磁时效,而氧可形成氧化物夹杂,都是有害元素,必须尽量降低2. 2 无取向硅钢的热连轧特性无取向硅钢的热连轧特性根据硅钢特殊性能的要求,生产硅钢难点及热轧过程如下1) 导热系数低由于硅钢的导热系数是普通钢的1/ 4 ,另外700～800 ℃是硅钢的最低导热系数区间[4 ] 。
应确保加热工艺制度合理,保证钢坯内外温度均匀,减少热应力,以防止钢坯在加热过程中出现裂纹,导致断裂发生2) 抑制夹杂析出,保证晶粒均匀[5 ] 应制定合理的烧钢、轧制、卷取工艺制度,控制晶粒均匀长大,保证导磁性能的提高制定轧钢工艺的同时,还要保证各道次变形均匀及小张力控制,同时采用立辊调宽,避免或减少柱状晶制耳发生边裂现象[6 ] 3) 硅钢高温韧、塑性差硅钢高温韧、塑性差,生产过程不宜有拉钢现象,张力设置要小,避免边裂及拉断发生同时在保证磁性的条件下,轧制温度不适于过低,避免低塑性区轧制3 3 实际轧制工艺实际轧制工艺3. 1 原料状况及轧制计划原料状况及轧制计划原料状况及轧制计划见表1表表1 化学成分及轧制计划化学成分及轧制计划钢种坯料,mm 成品,mm C , % Si , % Mn , % P , % S , % Als , %AW12 210 ×1100 2. 0 ×1050 0. 0028 2. 91 0. 196 0. 009 0. 0035 0. 46AW18 210 ×1100 2. 0 ×1050 0. 0035 1. 93 0. 238 0. 013 0. 008 0. 293. 2 各工序实际各工序实际在上述理论指导下,制定了各岗位具体的生产工艺规程,确保了试轧的顺利进行。
3. 2. 1 加热原料入厂轻吊轻放,并采用适当的预热方式,控制炉内气氛,尽量减少氧化由于1780 新的步进梁加热炉投产,温度控制非常精确但从实际钢坯来看,仍有弯曲现象,给生产造成困难检查出炉钢坯,没有产生裂纹或裂断的,因此加热工艺是比较合理的3. 2. 2 粗轧采用7 道次生产,SP 空过,用立辊调整宽度采用此工艺基本避免了粗轧工序制耳现象钢种轧制力系数比较见图2图2 4 种钢的高温变形抗力系数由图2 可见,高温区硅钢变形抗力较低,并远低于Q195 钢种,4 种钢变形抗力由高到低的顺序是Q195、DR2、AW12、AW18 ,这一数据为以后生产提供了宝贵经验3. 2. 3 精轧精轧采用小张力控制微边浪轧制,保证了穿带和稳定轧制,实现了1780 精轧机一次试轧硅钢成功通过对AW18、AW12 与Q195 精轧轧制力比较可见,精轧区三钢种的轧制力基本接近,证明硅钢随温度降低,变形抗力增加得比普通碳素钢快3. 2. 4 卷取卷取温度完全满足目标要求,在±30 ℃范围内波动4 4 热轧卷板质量检查热轧卷板质量检查在热轧产品检查中在热轧产品检查中, ,各项指标均各项指标均满足鞍钢内部供料标准,有以下两点今后生产时必须注意。
1) AW18 卷边部有微裂纹,是硅钢比较好的边部质量AW12 卷边部有裂纹,通过调整工艺,边裂由10～20mm 减少为5～10mm2) 热卷表面有薄层红铁皮[7 ] 5 5 热轧卷性能及组织检验热轧卷性能及组织检验5. 1 热轧卷板机械性能热轧卷板机械性能热轧卷板机械性能见表2表表2 AW12、、AW18 性能检验性能检验钢种σs ,MPa σb ,MPa δ5 , % 晶粒度,级AW18 平均427. 5 562. 5 28 3AW12 平均540 656 18. 6 35. 2 金相组织检验金相组织检验AW12 钢金相组织见图3由图3 可见,金相组织均匀、晶粒粗大,晶粒度达3 级,这种组织结构是无取向硅钢的理想组织状态图3 AW12 金相组织6 6 存在问题及改进措施存在问题及改进措施(1) 钢坯在炉弯曲钢坯以硅钢中较低温度烧钢,也出现了钢坯弯翘100～150mm 现象,AW12尤为严重,致使出钢困难2) 表面存在再生红铁皮,可通过降低终轧和卷取温度来改善3) AW12 卷边部角裂严重主要原因是钢材热塑、韧性差,含Si2191 % 的AW12 延伸率仅为1816 % ,是Q195 的一半,而延伸率较高的AW18 基本没有发生边裂。
采用立辊,加大侧压量,减少连轧张力,可以减少板卷边裂7 7 结论结论(1) 通过低温烧钢、快速轧制,采取相对较高的终轧温度和卷取温度,有效控制了夹杂析出,晶粒没发生再结晶的混晶组织,证明热轧工艺合理2) 首次生产含硅量(2 %～3 %) 较高的无取向硅钢,加热时没有产生严重裂纹、断裂,轧制时没有断带,一次试轧成功,为以后1780 机组生产高牌号硅钢奠定了基础3) 钢坯弯曲,抽钢困难,如大量生产硅钢,需要改造加热炉,增加梁密度4) 无取向硅钢轧制负荷小于Q195 钢5) 随温度降低,硅钢变形抗力比普通钢增加幅度大,因此高温区易变形,粗轧区轧制力低6) 板坯预热工艺合理,为以后加热无取向硅钢提供了宝贵经验。