汽車板酸連軋機試生產(chǎn)硅鋼冷硬卷探討

供稿|王明順，李邦波 / WANG Ming-shun, LI Bang-bo

內(nèi)容導(dǎo)讀

隨著冷軋技術(shù)的進步，冷軋中低牌號無取向硅鋼冷硬卷的生產(chǎn)逐步由酸連軋機單工序代替酸洗、單機架兩個工序。某冷軋廠酸連軋機定位汽車板生產(chǎn)線試生產(chǎn)3卷50BW1300牌號硅鋼，對其工藝可行性、經(jīng)濟性進行分析探討，對酸洗、軋制過程中產(chǎn)生大量硅泥、鐵粉等問題提出在酸洗系統(tǒng)安裝堿清洗、乳化液系統(tǒng)升級電磁過濾器、生產(chǎn)過程中硅鋼集中排布等措施，改善對汽車板生產(chǎn)的影響，取得了良好的效果。

隨著冷軋技術(shù)的進步，硅鋼酸洗、硅鋼單機架軋機生產(chǎn)中低牌號硅鋼冷硬卷的傳統(tǒng)工藝路徑被逐步替代。國內(nèi)大部分硅鋼生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)硅鋼冷硬卷工藝設(shè)備采用酸連軋機進行生產(chǎn)。采用酸連軋機生產(chǎn)中低牌號硅鋼冷硬卷帶來了生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量、制造成本等多方面的優(yōu)勢。某冷軋廠酸連軋機汽車板生產(chǎn)線進行了硅鋼冷硬卷試生產(chǎn)。本文就試生產(chǎn)產(chǎn)生的問題進行分析并提出解決方案。

國內(nèi)酸連軋機硅鋼冷硬卷生產(chǎn)情況

截至2020年，國內(nèi)大部分硅鋼生產(chǎn)企業(yè)均采用酸連軋機進行中低牌號硅鋼冷硬卷生產(chǎn)。對國內(nèi)酸連軋機生產(chǎn)中低牌號硅鋼的軋機情況進行統(tǒng)計如表1。

表1 國內(nèi)酸連軋機生產(chǎn)中低牌號硅鋼的軋機統(tǒng)計

兩種工藝路徑及優(yōu)缺點對比

傳統(tǒng)中低牌號硅鋼冷硬卷生產(chǎn)中，硅鋼酸洗機組、硅鋼單機架機組是分開的，酸洗完畢后需要卷取。軋制時需要重新開卷，且軋機多為往復(fù)式，每卷機架前后卷取部分鋼卷無法軋制，生產(chǎn)路徑見圖1。

圖1 傳統(tǒng)中低牌號硅鋼生產(chǎn)路徑

酸連軋機中低牌號硅鋼生產(chǎn)中，酸洗完畢后直接進行軋制，生產(chǎn)工藝路徑見圖2。

圖2 酸連軋機中低牌號硅鋼生產(chǎn)路徑

從兩種生產(chǎn)路徑對比可以看出：傳統(tǒng)生產(chǎn)路徑由于酸洗、軋機分開，生產(chǎn)效率較低，生產(chǎn)成本較高。單機架軋機往復(fù)軋制，支撐輥、中間輥、工作輥軸向中心線往復(fù)偏離中心位置，對軋制設(shè)備沖擊加大，設(shè)備故障較多。質(zhì)量方面，由于鋼帶冷軋壓下使用同一套輥，易出現(xiàn)輥硌印、劃傷的缺陷，板面質(zhì)量較差。

試生產(chǎn)情況

試生產(chǎn)酸軋原料及焊接情況

原料質(zhì)量基本正常，生產(chǎn)第3卷X201104803L焊接時，由于帶尾板形差導(dǎo)致焊縫厚度不合格重焊剪切2次，才保證焊縫質(zhì)量，見表2。

表2 試生產(chǎn)鋼卷情況

酸洗情況

平均酸洗速度 140 m/min，拉矯延伸率1.6%，破鱗效果較好。與硅鋼酸洗效果相比，條狀氧化鐵皮條痕較窄且輕，酸連軋機酸洗效果整體較為均勻一致。但由于熱軋短流程氧化鐵皮整體較重，與硅鋼酸洗效果對比整體表面較暗。酸連軋機酸洗效果如圖3。

圖3 酸連軋機酸洗板面與硅鋼酸洗板面質(zhì)量對比：(a)酸連軋機；(b)硅鋼

軋制情況

酸連軋機軋制速度最大700 m/min，1#軋制力略有偏差，設(shè)定1007 t，實際1157 t。5機架軋輥粗糙度3.0，乳化液濃度，S2：2.0%，S3:1.0%。軋制板形較好，噸鋼小時產(chǎn)量約150 t。

軋制后板面情況及殘留檢測

硅鋼冷硬卷軋制后板面反射率較低，碳鋼正常水平在65%~70%，實驗硅鋼55%。殘留物檢測結(jié)果：總殘留478.3 t，殘鐵195.73 t，殘油282.57 t。

成品厚差測量情況

試生產(chǎn)鋼卷生產(chǎn)完畢后，取硅鋼成品樣進行厚度測量，測量結(jié)果顯示厚度控制穩(wěn)定，其同板差控制在8 μm左右(表3)，帶鋼厚差控制的較好。

表3 試生產(chǎn)鋼卷厚度測量情況

成材率及加工成本對比情況

由于硅鋼單機架軋機帶頭帶尾無法軋制，硅鋼軋機下一個小卷，硅鋼連退下一個卷，導(dǎo)致綜合成材率較低。本次實驗3卷冷軋綜合成材率為93.80%，較原工藝路線冷軋綜合成材率提高5.79%。各工序詳細成材率對比如表4。

表4 試生產(chǎn)鋼卷成材率情況

按照實驗鋼卷成材率與2020年硅鋼實際成材率進行測算，酸連軋機+硅鋼連退工藝路徑制造成本較硅鋼酸洗+硅鋼軋機+硅鋼連退工藝路徑制造成本低，制造成本降低401元/t。

試生產(chǎn)中的問題

硅泥影響

酸連軋機試生產(chǎn)時，取酸液樣品進行硅含量分析，酸洗前后硅含量分別為 9.16×10?6和 9.44×10?6，鹽酸中硅含量有所增加。

硅鋼生產(chǎn)完畢后，打開酸槽，發(fā)現(xiàn)酸槽內(nèi)有類似硅泥物質(zhì)產(chǎn)生。對疑似物質(zhì)進行成分檢驗(表5)，主要組分SiO2含量為58.8%，確定該物質(zhì)主要為硅泥。經(jīng)分析推測硅泥可能來源于硅鋼酸洗、高強鋼酸洗或前期部分酸槽重新砌筑耐腐蝕材料。

表5 硅泥疑似物質(zhì)成分分析(質(zhì)量分數(shù)，%)

鐵粉影響

本次實驗硅鋼板面反射率較低，主要為鐵粉影響。分析為短流程熱軋原料氧化鐵皮較厚，酸洗未能完全去除，軋制后進入乳化液系統(tǒng)，導(dǎo)致板面反射率較低。

由于乳化液系統(tǒng)大量鐵粉進入，軋輥表面易粘附鐵粉造成輥硌印缺陷，后續(xù)無法生產(chǎn)汽車板，尤其是汽車面板。

解決方案

酸洗系統(tǒng)硅泥處理方案

硅鋼酸洗配備預(yù)脫硅系統(tǒng)，為物理除硅泥的工藝，脫硅效果較為粗糙，簡稱粗脫硅。酸連軋機汽車板生產(chǎn)機組配備脫硅系統(tǒng)，為化學(xué)除硅泥的工藝，脫硅效果較為精密，簡稱精脫硅。但是，脫硅系統(tǒng)只能保證酸再生管道內(nèi)酸液硅泥含量較低。酸洗槽、管道、石墨加熱器等部位硅泥一般硅鋼廠家安裝堿清洗系統(tǒng)。清洗流程分為四個步驟：首先是生活水加熱沖洗，其次用濃度5%~7%的堿液沖洗，再次用生活水加熱沖洗，經(jīng)三步?jīng)_洗剝離硅泥后的酸槽及酸罐由人工再行清洗。

乳化液系統(tǒng)硅泥處理方案

乳化液中的硅泥易影響發(fā)板面殘留問題，批量生產(chǎn)后導(dǎo)致表面精度高的產(chǎn)品有持續(xù)的質(zhì)量風(fēng)險，又因硅泥易黏附鐵粉、雜質(zhì)下沉，磁過濾效果有限，需要工藝排放進行質(zhì)量管控。目前寶鋼、首鋼生產(chǎn)硅鋼的酸軋機組乳化液系統(tǒng)均升級使用電磁過濾器應(yīng)對硅泥、鐵粉等雜質(zhì)進行處理。

硅鋼生產(chǎn)集中排布

由于硅鋼生產(chǎn)過程中，不可避免的會產(chǎn)生硅泥、鐵粉的雜質(zhì)，需要對硅鋼卷集中排布生產(chǎn)，生產(chǎn)完畢后對酸液、乳化液系統(tǒng)進行清洗。將鹽酸全部打回酸再生除硅泥，對機架內(nèi)全部清洗，軋輥更換，解決硅泥、鐵粉等雜質(zhì)對汽車板生產(chǎn)的影響。

結(jié)束語

酸連軋機生產(chǎn)硅鋼從產(chǎn)量、質(zhì)量、成本、效益等方面均優(yōu)于傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝。但生產(chǎn)過程中，酸槽內(nèi)易產(chǎn)生硅泥、軋制板面反射率較低等現(xiàn)象，這是由于硅鋼生產(chǎn)中產(chǎn)生大量硅泥、鐵粉造成的，需要根據(jù)硅泥、鐵粉等雜質(zhì)的特性進行處理，合理排布硅鋼生產(chǎn)計劃，減輕或杜絕硅泥、鐵粉對汽車板生產(chǎn)的影響。