冷軋無取向硅鋼邊緣降與原料關(guān)系研究及控制

供稿|張勇，蘇學(xué)藝，李邦波，宋博 /

本鋼于2007 年引進(jìn)兩臺(tái)德國SMS-Demag 公司單機(jī)架六輥CVC 可逆軋機(jī)，可軋制碳鋼、硅鋼、高強(qiáng)鋼，最薄軋制厚度0.15 mm。硅鋼板形包括橫截面外形和平坦度兩個(gè)項(xiàng)目，而凸度和邊緣降是橫截面外形主要參數(shù)[1]。硅鋼產(chǎn)品不僅要求板形平坦度良好，而且對(duì)硅鋼板的橫向厚差要求更高，這是由它的用途決定的[2]。因此，對(duì)硅鋼原料的凸度和軋后邊緣降的關(guān)系研究及分析是十分必要的。目前硅鋼單機(jī)架邊緣降指標(biāo)低于國內(nèi)同行業(yè)水平，連退的疊裝系數(shù)呈下降趨勢(shì)，直接影響下游用戶的產(chǎn)品質(zhì)量和成本，因此針對(duì)硅鋼產(chǎn)品邊緣降采用深入的理論分析與工藝改進(jìn)勢(shì)在必行。

邊緣降定義及控制現(xiàn)狀

邊緣降定義

邊緣降是指冷軋帶鋼邊部在一定寬度范圍內(nèi)由于多種原因造成的厚度劇烈減薄現(xiàn)象[3]。

邊緣降量：距帶鋼邊部100 mm 位置點(diǎn)厚度與15 mm 位置點(diǎn)厚度的差值，見公式(1)：

式中，Δh為邊緣降量，mm；h100為距帶鋼邊部100 mm 位置點(diǎn)厚度，mm；h15為距邊部15 mm 位置點(diǎn)厚度，mm。

邊緣降率：帶鋼邊部15 mm 位置點(diǎn)厚度值h15與帶鋼寬度中點(diǎn)厚度值h中點(diǎn)的比值，見公式(2)：

式中，α為邊緣降率，%。

邊緣降控制現(xiàn)狀

根據(jù)對(duì)冷軋無取向硅鋼成品(牌號(hào)50BW800、成品厚度0.5 mm)的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量及用戶反饋，邊緣降為8～12 μm，控制不穩(wěn)定，硅鋼疊裝系數(shù)僅為0.975。不同廠家同牌號(hào)、同規(guī)格的冷軋硅鋼產(chǎn)品邊緣降對(duì)比情況見表1。

表1 不同廠家相同牌號(hào)和規(guī)格的冷軋硅鋼產(chǎn)品邊緣降對(duì)比

由表1 可見，本鋼硅鋼產(chǎn)品的邊緣降均值高于鋼企一、鋼企二指標(biāo)4 μm，高于鋼企三、鋼企四指標(biāo)2 μm。

為滿足用戶對(duì)疊裝系數(shù)的要求，單機(jī)架可逆軋機(jī)在生產(chǎn)無取向硅鋼時(shí)，必須減小其邊緣降指標(biāo)，即邊緣降≤8 μm 以保證供貨標(biāo)準(zhǔn)。除了根據(jù)單機(jī)架可逆軋機(jī)現(xiàn)狀、以該產(chǎn)線現(xiàn)有設(shè)備特性為基礎(chǔ)進(jìn)行軋制過程邊緣降控制外，還應(yīng)重點(diǎn)考慮硅鋼原料的影響。因此，確定對(duì)硅鋼產(chǎn)品軋后邊緣降與原料關(guān)系進(jìn)行系統(tǒng)研究。

邊緣降與原料的關(guān)系

邊緣降與原料關(guān)系的研究主要通過對(duì)硅鋼產(chǎn)品軋制后與熱軋供料橫斷面輪廓、凸度(橫向厚度分布)的分析來完成。

熱軋供料橫斷面輪廓分析

首先，對(duì)熱軋供料橫斷面輪廓分析，即對(duì)硅鋼原料凸度進(jìn)行實(shí)際測(cè)量。在硅鋼酸洗原料庫，隨機(jī)選取牌號(hào)50BW800、規(guī)格2.55 mm×1240 mm、熱軋卷號(hào)X190808541L 的硅鋼原料進(jìn)行測(cè)量，做橫斷面輪廓分析。對(duì)硅鋼原料鋼卷進(jìn)行寬度方向畫點(diǎn)，為凸度測(cè)量做準(zhǔn)備，如圖1 所示。

圖1 對(duì)鋼卷進(jìn)行寬度方向畫點(diǎn)測(cè)量

根據(jù)圖1 對(duì)鋼卷由操作側(cè)向傳動(dòng)側(cè)逐點(diǎn)測(cè)量各點(diǎn)厚度值，對(duì)厚度測(cè)量值做折線圖分析，如圖2 所示。

圖2 硅鋼原料凸度情況

由圖2 可見，硅鋼原料測(cè)試卷的厚度分布為中間厚度值較大，兩邊部厚度急劇減薄，傳動(dòng)側(cè)尤其明顯。

凸度是帶鋼橫截面中點(diǎn)厚度與兩側(cè)邊部標(biāo)志點(diǎn)平均厚度之差[4]，見公式(3)：

式中，Ce40為熱軋成品板凸度，μm；Hm為帶鋼橫截面中點(diǎn)厚度，mm；Ho為操作側(cè)距帶鋼邊部40 mm處厚度，mm；Hd為傳動(dòng)側(cè)距帶鋼邊部40 mm 處厚度，mm。

圖2 中，帶鋼Ce40(邊部標(biāo)志點(diǎn)取值40 mm)的凸度為38 μm，帶鋼邊緣降為13.75 μm。

軋制后橫斷面輪廓與邊緣降

軋制后橫斷面輪廓及邊緣降情況分布是對(duì)測(cè)量鋼卷牌號(hào)50BW800、規(guī)格0.5 mm×1220 mm(1220 mm 是酸洗后對(duì)1240 mm 每側(cè)切邊10 mm 后的寬度)經(jīng)1#單機(jī)架可逆軋機(jī)進(jìn)行軋制，冷軋后由操作側(cè)向傳動(dòng)側(cè)進(jìn)行畫點(diǎn)，測(cè)量各點(diǎn)厚度值，對(duì)厚度測(cè)量值做折線圖分析，如圖3 所示。

圖3 硅鋼原料軋后凸度情況

由圖3 可見，硅鋼原料測(cè)試卷軋制后的厚度分布由操作側(cè)向傳動(dòng)側(cè)有增厚的趨勢(shì)，兩側(cè)邊部40 mm 內(nèi)厚度陡降。帶鋼Ce40(邊部標(biāo)志點(diǎn)取值40 mm)的凸度為10 μm，帶鋼邊緣降為8 μm。

邊緣降與原料關(guān)系分析

通過將測(cè)試卷分別在1#、2#軋機(jī)軋制，對(duì)軋制后的邊緣降與原料進(jìn)行對(duì)比，以及鋼卷批量測(cè)量軋制后邊緣降與原料對(duì)比分析，來確定邊緣降與原料關(guān)系。

測(cè)試卷1#軋機(jī)軋后邊緣降與原料對(duì)比

(1)測(cè)試卷經(jīng)1#軋機(jī)軋制后與硅鋼原料的斷面尺寸(軋制后的1220 mm 寬度對(duì)應(yīng)硅鋼原料1240 mm每側(cè)切邊10 mm 后的寬度)對(duì)比，如圖4 所示。

圖4 硅鋼原料與軋制后的斷面尺寸對(duì)比

由圖4 可見，硅鋼原料與軋制后的厚度分布均有操作側(cè)向傳動(dòng)側(cè)增厚的現(xiàn)象，軋制前后的曲線特性一致，橫向厚度分布相似，邊緣降趨勢(shì)相同，兩折線圖的相似度很高。

(2)對(duì)1#軋機(jī)軋后的測(cè)試卷邊緣降與原料數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，見表2。

由表2 可知，硅鋼原料測(cè)試卷的凸度為38 μm，帶鋼邊緣降為13.75 μm；硅鋼原料測(cè)試卷軋制后的凸度為10 μm，帶鋼邊緣降為8 μm。硅鋼原料的凸度、邊緣降的大小，直接影響軋后產(chǎn)品的凸度及邊緣降值?？梢?，硅鋼原料的斷面形狀對(duì)冷軋成品的凸度和邊緣降影響程度非常大。

表2 1#軋機(jī)軋后的測(cè)試卷邊緣降與原料數(shù)據(jù)對(duì)比

測(cè)試卷2#軋機(jī)軋后邊緣降與原料對(duì)比

隨機(jī)選擇與測(cè)試鋼卷同規(guī)格、同牌號(hào)的硅鋼原料卷，在2#單機(jī)架可逆軋機(jī)進(jìn)行軋制。對(duì)軋制前后的帶鋼橫向厚度分布情況進(jìn)行畫點(diǎn)測(cè)量(與前述測(cè)量方式相同)，其斷面輪廓形狀、厚度分布趨勢(shì)、凸度、邊緣降與1#軋機(jī)生產(chǎn)的測(cè)試卷雷同，不做具體闡述。

批量測(cè)量鋼卷軋后邊緣降與原料對(duì)比

隨機(jī)選擇與測(cè)試鋼卷同規(guī)格、同牌號(hào)的硅鋼原料25 卷，分別在1#、2#單機(jī)架可逆軋機(jī)軋制。對(duì)軋制前后的帶鋼邊緣降情況進(jìn)行測(cè)量，并制作散點(diǎn)圖，如圖5 所示。

圖5 帶鋼軋制前后邊緣降分布趨勢(shì)

由圖5 可見，硅鋼原料與軋制后硅鋼成品的邊緣降，在統(tǒng)計(jì)一定樣本數(shù)據(jù)的情況下，表現(xiàn)了較強(qiáng)的線性趨勢(shì)[5]。

邊緣降與原料關(guān)系分析

硅鋼原料的斷面形狀經(jīng)冷軋后被按比例保留，其斷面輪廓、凸度、厚度分布趨勢(shì)與原料非常相似。由于冷軋過程要求保證板形良好，所以軋制過程中雖然板凸度的絕對(duì)值不斷減小，但比例凸度始終保持不變[6]。

綜上測(cè)量統(tǒng)計(jì)、分析和對(duì)生產(chǎn)實(shí)際的對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)，無取向硅鋼原料的凸度對(duì)冷軋成品的邊部厚度分布，即軋后邊緣降的影響程度非常大。針對(duì)上述分析結(jié)果，確定對(duì)硅鋼成品邊緣降進(jìn)行優(yōu)化，提高硅鋼疊裝系數(shù)。

邊緣降控制優(yōu)化及效果

對(duì)硅鋼成品邊緣降的優(yōu)化，通過控制硅鋼原料凸度、軋機(jī)EDC 輥開發(fā)等控制手段來完成。

控制硅鋼原料凸度

要求熱軋成品斷面輪廓：一方面邊部減薄區(qū)相對(duì)要窄，另一方面厚度在橫斷面上呈均勻、平滑狀態(tài)，為對(duì)稱分布的弧狀形貌，原料沿寬度方向不許有楔形。

熱軋對(duì)硅鋼原料板凸度的控制措施為：

(1) 精軋工作輥熱凸度控制。

(2) 精軋工作輥、支撐輥輥型優(yōu)化配置。

(3) 精軋負(fù)荷分配優(yōu)化。

(4) 精軋彎輥力控制優(yōu)化。

通常熱軋生產(chǎn)硅鋼原料時(shí)，凸度應(yīng)控制在合理范圍之內(nèi)。經(jīng)對(duì)滿足邊緣降標(biāo)準(zhǔn)鋼卷跟蹤試驗(yàn)、凸度查詢和分析，確定熱軋成品板凸度Ce40控制在(30±10) μm 為宜。

軋機(jī)EDC 輥開發(fā)

借鑒三冷軋五機(jī)架六輥CVCPLUS軋機(jī)經(jīng)驗(yàn)，開發(fā)硅鋼單機(jī)架可逆軋機(jī)具有邊緣降控制功能的EDC 軋輥，可以有效控制邊緣降。

邊緣降優(yōu)化效果

針對(duì)邊緣降控制優(yōu)化控制措施，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)效果檢驗(yàn)。經(jīng)2#單機(jī)架可逆軋機(jī)，在硅鋼連退機(jī)組隨機(jī)取樣10 卷硅鋼產(chǎn)品，牌號(hào)50BW800、規(guī)格0.5 mm×1220 mm，測(cè)量邊緣降情況，見表3。

表3 邊緣降優(yōu)化效果驗(yàn)證

由表3 可知，隨機(jī)取樣10 卷的平均邊緣降范圍為5.5～8.5 μm，平均值為7.15 μm，達(dá)到硅鋼產(chǎn)品邊緣降≤8 μm 的指標(biāo)。

結(jié)束語

(1)通過研究發(fā)現(xiàn)，硅鋼原料與軋制后硅鋼成品的邊緣降有較強(qiáng)的線性關(guān)系，原料的凸度值直接影響邊緣降指標(biāo)的控制水平。

(2)硅鋼原料凸度應(yīng)控制在合理范圍之內(nèi)，熱軋成品板凸度Ce40控制在(30±10) μm 為宜。

(3)開發(fā)硅鋼單機(jī)架可逆軋機(jī)具有邊緣降控制功能的EDC 軋輥，可以有效控制邊緣降。