冷轧取向硅钢边裂分析与控制

孙长田

【摘 要】冷轧取向硅钢边裂是硅钢产品的严重缺陷，为了消除或减少边列缺陷，我们对冷轧取向硅钢边裂产生机理进行了理论的分析，并对剪切机组的剪切参数及冷轧工艺参数进行控制实验，通过实际操作得出的结论并运用理论、判断摸索出消减边裂形成与扩展的控制措施，从而提高了成材率、降低了生产成本。

【关键词】取向硅钢；边裂；控制

0 引言

取向硅钢由于原料硅含量高，晶粒粗大，轧制前经常化处理，造成其脆性、硬度显著升高，裂边敏感性增大。带钢在AP机组圆盘剪剪边时边部易产生微裂纹。带钢边裂严重的甚至造成断带事故，产生粘辊、削辊等轧辊损伤，生产中为防止边裂在后部连退机组引发断带事故，需拼焊机组剪边处理，导致成材率降低和生产成本增加。因此如何消减带钢边裂，已成为硅钢厂CGO钢生产的一大技术难题。我们在工作中运用理论与实践分析冷轧CGO钢边裂产生机理，通过AP机组带钢边部质量控制和冷轧工艺参数优化方式，消减边裂形成与扩展，从而提高成材率和降低生产成本取得了明显的效果。

1 取向硅钢轧制裂边原因分析

1.1 原料成分、组织对裂边的影响

硅钢由于高硅（3.3%Si）、晶粒粗大以及冷脆元素磷的添加，使钢的屈服和变形抗力升高，导致钢的硬、脆性增大，塑、韧性降低。经常化处理“急冷效应”后硬脆性显著升高，原子间结合力降低，裂边敏感性增大。

1.2 带钢剪边对裂边的影响

1.2.1 带钢正常剪切断口一般由1/3切断层和2/3撕断层组成，由于CGO钢屈服强度高、脆性大，剪刃侧间隙调整过小，搭接量过大会导致剪刃磨损严重，设备超载，切断层所占比例增大，部分撕断层有局部凸起，形成二次切断层，甚至在撕断层出现纵向裂纹；剪刃侧间隙调整过大、搭接量过大使带钢边部外侧起主要剪切作用的上刀片剪切分力增大，带钢角部弯曲变形增大，造成剪切边部还未达到屈服极限发生塑性变形得到切断层就在剪刀刃口处产生应力集中，最终导致切断层内存在光边微裂纹。

1.2.2 带钢边部在剪切过程中产生的切断层部分由于发生塑性变形而产生了加工硬化，造成变形抗力增加和塑性能力恶化，使切断层和撕断层存在塑性差、硬度差，从而导致在轧制变形过程中引发硬化层脆裂的产生。

1.3 轧制工艺参数对裂边的影响

1.3.1 压下率率的影响

由于工作辊弹性压扁，使承载辊缝形状发生边部降落，且带钢边部受自由端的影响，没有外力约束，具有良好的流动性，使边部变形抗力降低，导致带钢边部区域，金属除了纵向流动外，还明显发生横向流动，产生边部减薄和变形不均，且在摩擦力配合下呈现出拉应力状态。如果带钢边部压下率增大，势必造成工作辊弹性压扁增大和轧制变形区长度增加，引发边部横向应变和纵向应变增大，使带钢边部塑性流动增加，拉应力增大而引发边部脆裂。

1.3.2 温度的影响

由于CGO钢原料硅含量高、晶粒粗大，其脆、韧性在轧制时对温度具有强烈的依赖关系。二者之间存在着脆—韧性转变温度临界点，在临界温度以下，脆性随着带钢温度的降低而增大，韧性变差，使带钢边部未发生塑性变形就产生了边裂。在第1道次轧制变形过程中由于发生加工硬化，使屈服强度升高，脆硬性增大，导致带钢脆-韧性转变点温度升高，因带温低而产生边裂，且由于变形后的带钢厚度仍较大，其内部仍然晶粒粗大，晶界少的原故，导致晶界结合力较低，使带钢抗弯曲能力降低，带钢通过板型辊，卷曲辊时，在大张力作用下产生的弯曲应力很大，致使带钢边部由于带温低产生边裂的扩展甚至脆断。

2 控制裂边措施

2.1 剪切温度控制

由于经常化处理后的取向硅钢脆-韧性转变点温度在50℃左右，因此通过在常化机组圆盘剪入口增设带钢边部加热器，将带钢边部加热到50℃以上，以提高带钢边部塑性和韧性，消除或减少剪切过程中带钢边部脆性微裂纹的产生。并将圆盘剪出口带钢边部加热器燃气量由50%提高到70%以上，通过提高圆盘剪出口带钢边部的加热温度，软化剪切过程中产生的边部加工硬化层，消除或减少在轧制过程中，由于硬化层引起的边部塑性差、硬度差所导致边裂的产生。

2.2 剪切间隙控制

剪切侧间隙和搭接量的大小直接影响到裂边的产生和扩展，通过实践操作证明将圆盘剪刀片侧间隙由410μm减小到280μm，搭接量由-450μm减小到-380μm，可使剪切分力减小，带钢角部弯曲应力减小，得到合适的切断层，达到消除或减少微裂纹的目的。

2.3 道次压下率控制

由于取向硅钢第一道次采用大道次压下率和微薄边板型控制进行轧制，使来料边部硬化层及硬化层内微裂纹在变形过程中扩展形成边裂的。因此，为了保证第一道轧后板温控制在130℃以上，将第一道次压下率由37%微调至36%，带钢边部由微薄边调整为微厚边板型控制，使边部压力降低，来减小工作辊弹性压扁引发边部横向应变和纵向应变，达到消减边裂的形成与扩展。

2.4 轧制温度控制

由于经常化处理后的取向硅钢脆-韧性转变点温度在50℃，轧制前来料温度必须保证在50℃以上。第1道次轧制，由于带钢加工硬化及轧后厚度引起的抗弯曲力降低，轧制板温控制在130℃以上，可达到消减边裂的形成与扩展。另外将第一道次轧机入口乳液流量控制在550L/min左右，防止乳液流量过大，通过带钢边部辊缝流入出口，造成轧制带钢边部受乳液急冷产生温降而引起边裂。

3 使用以来的绩效

通过增设边部加热器、调整圆盘剪参数和轧制工艺参数相结合的方法，经过近两年的推广达到了消减带钢边裂的良好效果，不仅使轧机断带率和轧辊消耗有效的降低30%以上，而且省去了拼焊机组剪边工序，使得轧机和拼焊两机组成材率分别提高1.5%和2%以上。由于常化机组带钢边部质量控制的合理优化，使圆盘剪生产周期得到较大幅度提高，拼焊机组剪刃、设备和电力消耗也得到了节省，因而达到提高产品成材率和降低生产成本的良好目的。全年为企业创造1019万元的效益。

【参考文献】

[1]王廷薄，主编.轧钢工艺学[M].冶金工业出版社出版，1981.

[2]赵志业，主编.金属塑性变形与轧制理论[M].冶金工业出版社出版，1980.

[责任编辑：杨玉洁]