轧制取向硅钢片的技术分析

【摘 要】随着取向硅钢在各行业中的应用越来越广泛，对制造取向硅钢的技术也提出更高的要求，它质量的好坏也影响着我国能源的利用效率。取向硅钢片的制作工艺复杂，工序多，制造技术严格。笔者通过冷轧热轧、抑制剂的种类、同步异步轧制的比较及对缺陷控制的分析，从而得出最合理轧制取向硅钢片的方法。

【关键词】取向硅钢；冷轧；抑制剂；异步轧制；缺陷

硅钢片是我们现代生活应用非常广泛的一种铁磁材料，而取向硅钢片更是做为电力、军事工业中用来制作各种变压器的重要材料，它的质量的高低直接影响着我国能源的利用效率，取向硅钢片的制作工艺复杂， 工序多，制造技术严格。为增大磁通密度，降低铁损，减小厚度，使之晶粒趋向于一致，接下来我将对轧制取向硅钢片的四个要点进行分析，从而得出最合理轧制取向硅钢片的方法。

一、轧制方式的影响

硅钢片的轧制主要分为热轧和冷轧。热轧硅钢片是将铁硅合金用平炉或电炉熔融，进行反复热轧成薄板，最后在800-850℃退火后制成。热轧硅钢片主要用于发电机的制造，故又称热轧电机硅钢片，但其可利用率低，能量损耗大，近年相关部门已强令要求淘汰。当然热轧也可以轧制一些要求不高的无取向硅钢，可作为轧制取向硅钢的毛坯材料。用热轧钢卷为原料，经酸洗去除氧化皮后进行冷连轧，其成品为轧硬卷，再经过一定的热处理将会得到叫好的取向硅钢。与热轧无取硅钢片比较，取向硅钢的磁性具有很强的方向性；在这一轧制方向上具有优越的磁化性能与低能量损耗。取向硅钢片在易磁化方向的铁损为横向的1/3左右，而磁导率却是它的6倍，同时铁损仅为热轧硅钢片的1/2，而磁导率却是后热轧硅钢的2.5倍。

二、抑制剂的重要影响

硅是硅钢片中重要的合金元素，当在单质铁中硅含量较高时，它的组织为单相铁素体，不仅保留其优良磁导性，还降低了铁损；但随着要档si含量增加，硅钢的强度和硬度也随之而提高，当然脆性也会明显增加，这使硅钢片的轧制相当困难。如以硫化锰作为抑制剂，可以部分解决，虽然锰和硫是必须严格控制的两个元素，但这两个元素在轧制过程中有一个阶段是需要的，碳在S和Mn之间起平衡作用。以硫化锰为抑制剂的硅钢一般用20辊轧机冷轧。第一次冷轧压下六、七成，轧三四道。退火后第二次冷轧，这次压下率为（50-55）%轧两三道，若这次压下率>55%时，会出现抑制力不足，使初次晶粒长大，磁性降低的现象。而采用MnS加Cu方案，因加强了抑制剂能力，第二次压下率可提高到70%，可使磁性进一步提高。冶炼开始整个工艺过程对轧制取向硅钢时抑制相系的形成有重要影响，抑制初次再结晶的正常晶粒的生长，二次再结晶晶粒的形成和取向晶粒快速长大都与工艺过程息息相关。用工艺条件来控制硅钢片的抑制相成分、形态、分布和结构抑制相的应变深度，从而提高取向度，改善磁性，得到优质的成品。

三、异步轧制技术的变形机理与优势

与常规轧制相比，异步轧制是按一定的要求，使上、下两个工作辊表面产生一定速度差，形成金属在变形区域内流动。一般轧制变形区内的金属相对轧辊有前滑区和后滑区，摩擦力指向正中，所以其上、下接触弧的摩擦力、轧制压力均是对称的。而异步轧制由于上、下轧辊有速度差，上、下轧辊所形成的摩擦力、压力不对称，开成了一定的扭转力，慢速辊的中性点向入口一侧移动，快速辊中性点向出口一侧移动，这样就形成了变形区上、下摩擦力方向相反，形成搓轧区。

一般冷轧板带时，因变形抗力和摩擦阻力作用大，在中性面处轧制压力形成的压力峰值，轧制压力引起轧辊弹性压扁变形，从而使轧辊局部半径增大，变形区长度增大，引起更大的單位压力峰值，当轧辊提供给轧件的最大单位压力不足以克服单位压力峰值时，就不能使轧件产生塑性变形，轧件的厚度就是最小可轧厚度。通常冷轧机轧辊直径与轧件厚度之比在1000左右，这就很难轧制变形了，如轧辊直径为140mm时，一般最薄只能轧到厚度为0.14mm左右，因此常规轧制一般不用较大直径的轧辊生产极薄带，要生产极薄带必须采用直径小且长度大的轧辊，并要有多级支撑结构的多辊轧机。异步轧制就不一样，因存在搓轧区，它的单位轧制压力不存在摩擦力引起的压力峰值，所以不会出现常规轧制的变形困难，因此在相同的辊径下，异步轧制可以轧制出更薄的产品，如实验室直径100mm的四辊轧机上可生产出厚度0.009mm的薄板带。实践证明，异步轧制D/h值可达到10000以上。

四、常产生缺陷的控制

冷轧取向硅钢片边部出现裂纹是硅钢产品的常见的缺陷，为防止这种裂纹的产生，主要从以下几方面加以控制：

控制剪切间隙：剪切间隙与搭接量的大小直接影响到裂纹的产生及扩展。圆盘剪刀片间隙和搭接量的减小可使剪切分力减小，带钢角部弯曲应力减小，得到合适的切断层，以达到消减微裂纹的目的。

控制剪切温度：经常化处理的取向硅钢在50℃左右脆性与韧性会发生转变，因此通过在剪入口增设硅钢带边部加热器，使硅钢带边部温度达到50℃以上，提高钢带边部塑性和韧性，从而消除或减少剪切过程中硅钢带边部因脆性而产生的微裂纹，并通过提高圆盘剪出口硅钢带边部的加热温度，软化剪切过程中产生的边部加工硬化，消减在轧制过程中因硬化引起的边部塑性、硬度差所导致裂纹。

控制道次及压下率：取向硅钢第一道次是采用多道次大压下率和微薄边板型控制进行轧制，使硅钢片坯料边部硬化层和硬化层内的微裂纹在变形过程中扩展形成大裂纹。为了保证第一道次轧制厚板温控制在130℃以上，将第一道次压下率适当降低，钢带边部由微薄边适当调整为微厚边板型，使边部压力减少，同时工作辊弹性压扁引发边部横向应变和纵向应变减少，达到消减裂纹的形成与扩展。

通过以上分析，我们在轧制取向硅钢片时，不仅要选择正确的轧制方式，还应在适当的时候加入正确的抑制剂方案，并通过控制好剪切温度、间隙，道次和压下率合削除边部裂纹等缺陷，结合异步轧制技术，我们就能轧制出优质的取向硅钢片。

作者简介：钟科玉（1987.3-），男，四川省自贡市，材料成型及控制工程专业，自贡市职业培训学院，机械加工教研室教师，助理讲师，从事机械加工专业教学工作。

参考文献：

[1]何治忠，主编.电工钢[M].冶金工业出版社出版，1997.

[2]王廷薄，主编.轧钢工艺学[M].冶金工业出版社出版，1981.