无取向硅钢边裂产生因素及改进措施范文

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摘要:针对新钢无取向硅钢生产中的边裂缺陷问题，通过对缺陷取样分析以及现场调查，发现硅钢边裂产生的原因主要是侧导板撞击拉裂所致。通过提高控制板坯板形质量，减少板坯在轧制过程中边部的撞击力，边裂缺陷大大减少。

关键词:无取向硅钢;边裂;板形;受力

前言

无取向硅钢是一种技术含量高的钢种，其成分控制要求严格，杂质含量要求低，轧制工艺温度精度要求高，制造工序长，影响性能因素多。新钢热连轧厂在初期开发无取向硅钢时，在带钢两侧出现大量的三角形边部裂口缺陷(见图1)，严重降低了硅钢产品的成材率。

1原因分析

目前大部分研究学者认为边部裂纹产生的原因可分为两种:一种是在冶炼过程中产生的夹杂物是造成裂纹的原因，因为夹杂物相对于钢的基体塑性较差［1］，因此容易在轧制过程中造成开裂;另外一种原因认为是加热温度过高，导致板坯出现裂纹，这类边裂组织有过热或过烧特征［2］。本文通过对缺陷进行取样分析，查明硅钢边裂产生的原因。

1．1电镜分析在边裂部位取样进行扫描电镜分析，结果如图2所示。从分析结果可以看出，裂口缺陷处主要为氧、铁元素，其中氧的质量分数为34%，没有发现Al，Mn，S等夹杂元素。

1．2金相分析在边裂部位、无边裂部位取样进行金相分析，检验金相组织和夹杂物。边裂部位试样的金相组织如图3(a)所示，其组织为变形铁素体，无脱碳现象，晶粒度级别为7．0级，晶粒较细小，夹杂物的检测结果为A0，B0，C0，D0．5，钢质较洁净，未见明显夹杂。无边裂处试样的金相组织如图3(b)所示，其组织为变形铁素体，无脱碳现象，晶粒度级别为6．5级，夹杂物的检测结果为A0，B0，C0，D0．5。两个试样的组织和晶粒度大小相近，同时缺陷试样的晶界处未出现熔融态，无过烧产生的粗大晶粒。

1．3现场观察在精轧现场观察轧制硅钢情况，经常发现板坯在进入精轧机时撞击轧机前的侧导板，产生明显的火花现象(如图4(a)，(b)所示是板坯撞击F3机架侧导板录像的截图)。停机检查侧导板时发现其磨损严重，磨损痕迹很深，见图5。在生产现场观察卷取情况，在卷取侧导板夹持力作用下，带钢擦伤侧导板情况严重，如图6(a)，(b)所示为现场观察卷取机前侧导板出现火花，导板磨损严重。

1．4原因分析根据电镜和金相分析结果，产品夹杂物级别不高，边裂处没有发现夹杂物，可以排除夹杂物导致边裂的可能。电工钢的加热温度不高，在炉时间不超过150min，金相检验没有发现过烧、晶粒特别粗大和晶粒间氧化等现象，由此可推断，边裂不是由于加热温度过高和加热时间长导致的过烧缺陷。根据图1裂口可见，裂口像刀片一样，有拉伸减薄形态，由图3(a)也可知裂纹处晶粒发生了变形，推测裂纹是轧制过程带钢边部受力过大，侧导板给带钢的夹持力与摩擦力超过了带钢的强度，导致边部出现裂口。由于硅钢高温强度低，并且硅钢脆性大［3］，特别是板坯边部温度低，边部塑性更差，在轧制过程中板坯与侧导板撞击、摩擦，带钢宽度不是均匀的直线，在弯曲处或较宽处很容易出现变形程度不一样的现象，从而产生裂纹源，在精轧的张力与卷取夹持力作用下，产生的裂纹进一步扩展拉开，从而形成三角形边部裂口。钢卷横向存在的这种应力不均，通过裂纹开裂的形式不断释放，并且在纵向上形成多处无周期性规律的裂口。由以上分析可知，硅钢边裂产生的原因是板坯撞击或摩擦侧导板产生裂纹，在精轧张力与卷取夹持力的作用下，裂纹进一步扩展形成三角形边裂。导致板坯撞击或侧导板摩擦的原因是多方面的，如粗轧坯板形不良、旁弯，精轧对中不良、跑偏、张力过大等。

2改进措施

粗轧坯板形不良、旁弯，板坯与精轧中心线偏离，精轧板形不良，板坯跑偏，卷取侧导板控制都会引起板坯撞击侧导板，在张力的作用下不断扩展形成边部裂纹。为此采取了以下措施控制边裂缺陷。

2．1粗轧水平对中在粗轧区，轧制线对中性控制是良好板形质量的保证。为此粗轧区应确保上下辊与轧制线水平、上下辊缝与轧线水平高度水平。保证粗轧机前、机后侧导板的正常使用以及对中性。

2．2提高精轧中心线水平在精轧区轧件偏离轧制中心线、轧制过程板坯跑偏、精轧板形不良、精轧机组间轧制张力过大都会导致板坯撞击侧导板。为此在精轧区应确保各机架上下辊与轧制线水平、上下辊辊缝与轧线水平高度水平。主要措施如下:对精轧辊形进行调整，提高精轧机组水平控制精度，提高轧制稳定性，减少跑偏撞击侧导板等。

2．3增设导轮在精轧机组侧导板上增设辊轮，加强侧导板对中性的检查，保证侧导板对中性，减小板坯撞击侧导板而产生裂纹的可能性。

2．4减小张力由于硅钢高温强度低，韧、塑性差，生产过程不宜有拉钢现象，精轧张力设置要减小，应采用小张力轧制，以减轻拉应力对边裂缺陷的扩展作用。

2．5优化卷取侧导板控制在卷取区不使用侧导板时，卷形质量无法保证;而使用导板时，钢卷会因为在侧导板夹持力作用下产生擦伤而形成边裂。为此，在轧制硅钢时，可适当减少侧导板夹持力;同时及时更换侧导板或者对卷取侧导板进行改造，在导板上增设立辊，减少侧导板与钢卷的摩擦力，这些措施可以达到防止边裂产生的目的。

3应用效果

采用相关控制边裂的措施后，硅钢边裂缺陷率由0.63%降至0.10%，缺陷发生率明显下降，硅钢产品的质量有了很大的提高。

4结论

1)硅钢边裂产生的原因是板坯撞击侧导板产生裂纹，在精轧张力与卷取夹持力的作用下，裂纹进一步扩展形成三角形边裂。2)通过控制板坯板形质量，减少侧导板夹持力与张力，增设导轮或立辊是减少钢卷产生边裂的有效措施。

［参考文献］

［1］刘兵，孟宪嘉，王永钦．铸钢件裂纹与钢中夹杂物关系及减少措施［J］．铸造技术，2005，26(10):854－856．

［2］胡金兰．显微镜法鉴别钢的过热和过烧［J］．钢铁研究情报，1973，(3):59－64．

［3］何忠治．电工钢［M］．北京:冶金工业出版社，2012:5，103－105．

作者：李利利 李磊 金鹏 张超 单位：新余钢铁集团有限公司