硅钢边部质量改进的研究与应用

硅钢边部质量改进的研究与应用

黄东胡茂林熊明

武钢有限公司热轧厂湖北武汉430083

摘要：通过分析硅钢边部质量的几个主要典型缺陷，找出减少加热氧化程度，减少边部不良接触变形是减少边部缺陷的主要控制方法。通过各项相关措施的改进，有效的减少了边部缺陷的产生。

关键词：边部质量；硅钢；饼干脆

1引言

近年来，硅钢工序为提高综合成材率开始使用不剪边毛边轧制工艺。相较于原始的剪边工艺，毛边轧制工艺对带钢的边部质量要求更高，不允许存在可能导致轧制断带的质量缺陷。

依据缺陷的类型和钢种特性，可以将边部缺陷细分为以下几类：低温HIB饼干脆、高牌号锯齿边、跑偏刮边、卷取刮边和撞伤夹伤五个大类。其中饼干脆缺陷高达50%、锯齿边缺陷20%、刮边缺陷10%，这三类缺陷为最主要的边部缺陷类型，导致毛边轧制推进困难。因此迫切需要开发边部质量控制技术。

2原因分析

2.1低温HIB饼干脆缺陷

(1)宏观形貌

在低温HIB饼干脆试样缺陷处取断口样,利用扫描电镜观察并配合电子能谱分析：断口处主要成分为Fe，见图2；在试样缺陷处取截面样,经磨制、抛光,利用扫描电镜观察并配合电子能谱分析：缺陷处有裂纹，裂纹内嵌有氧化铁，主要成分为Fe、O，见图3~4；经3%的硝酸酒精腐蚀后，在金相显微镜下可观察到试样缺陷处表层组织小部分为铁素体，大部分组织已发生形变，同时在裂纹附件观察到氧化圆点，见图5。

从检验分析来看，饼干脆缺陷是一种在加热高温氧化过程中初步形成，在后续的轧制过程中，边部受到不良变形后，最终显现出来的一种缺陷形式。

2.2高牌号锯齿边缺陷

(1)宏观形貌

图6高牌号锯齿边典型宏观形貌

高牌号锯齿边缺陷多发于在炉时间较长，炉内氧化严重时。其宏观形貌为在带钢边部存在3-10mm深度的锯齿状缺陷。

(2)微观分析

裂口缺陷附近及尾端均未观察到聚集分布的夹杂物，裂口及线状缺陷内嵌有氧化铁，见图8～图11。试样经10%硝酸酒精溶液浸蚀后观察，缺陷附近组织为形变组织+铁素体带晶，缺陷有沿铁素体带晶与形变组织的界面延伸的特征，见图12。试样边部的厚度截面组织中的铁素体带晶长而宽，距离边部约20mm的厚度截面组织中铁素体带晶宽度开始变窄，见图13～图14。初步判断，锯齿边缺陷与边部组织中长而宽的铁素体带晶有关，即加热缺陷。

图13试样边部的厚度截面组织图14与边部一定距离的厚度截面组织

2.3其他边部缺陷

图17天车夹伤图18天车撞伤

①跑偏刮边：该缺陷主要为带钢在轧制过程中由于跑遍，被导板刮破导致。从宏观形貌上看，为带钢局部区域存在类似受阻导致的撕裂破口，缺陷处数较少。

②卷取导板刮边：该缺陷宏观形貌上看，为倾斜于带钢厚度方向的划痕，一般为卷取导板控制不当导致。

③天车夹伤撞伤：该缺陷主要为天车操作不当导致。

3改进措施

3.1低温HIB饼干脆缺陷改进措施

饼干脆缺陷改进的核心在于如何减少加热氧化程度和降低带钢边部的不良变形。

(1)加热工艺优化

按还原性气氛控制加热炉内气氛，将高温段的空燃比限制规范为上限≤1.05。

缩短加热在炉时间。

(2)粗轧立辊轧制油

图21粗轧立辊轧制油图22投入立辊轧制油后，中间坯边部形貌

(3)粗轧减道次降炉温工艺

原始的低温HIB粗轧生产道次为1+5道次，该工艺下加热温度较高，不利于氧化控制。通过多批次的生产实践，我们发现可以使用粗轧1+3道次进行轧制，加热高温段炉温降低20℃，在减少加热氧化性的同时，又可以保障RT2的控制水平不变，不影响实物性能。

(4)坯料设计优化

低温HIB原始的坯料设计方案为按50mm设计减宽量，该设计下，粗轧1+3道次轧制时，粗轧边部总侧压量达到230mm，总侧压量过大。边部变形程度大，一方面不利于板形的控制，另一方面缩减了立辊辊面饼干脆缺陷的质量控制窗口。通过将减宽量设计优化为5mm，粗轧1+3道次轧制时，总侧压量降低到了90mm，大幅减少。

3.2高牌号锯齿边缺陷改进措施

高牌号锯齿边缺陷是一种加热缺陷，氧化程度大时，容易产生。与低温HIB不同的地方在于，该缺陷对轧线通板线边部辊面要求程度较低。即控制该缺陷的核心在于降低加热炉内氧化。

(1)加热工艺优化

按还原性气氛控制加热炉内气氛，将高温段的空燃比限制规范为上限≤1.05。

缩短加热在炉时间。

(2)粗轧减道次降炉温工艺

借鉴低温HIB的粗轧减道次降炉温工艺，高牌号钢种同样可以开展类似的工艺改进。原始的高牌号粗轧道次工艺为3+5道次轧制，可优化为1+5道次轧制，加热高温段炉温降低20℃，以减少炉内氧化，减少锯齿边缺陷的产生。

2.3其余边部缺陷改进措施

(1)跑偏刮边缺陷改进

跑偏的主要原因可分为来料异常(例如:来料成分波动、楔形差、横向温度偏差大、纵向温度波动大)，侧导板开口度设定偏差大，两侧轧制力偏差大以及活套异常等。具体需按跑偏刮边缺陷异常时，设备的状况来进行具体分析。

为减少跑偏缺陷的发生，收严内控镰刀弯标准后，建立可视化报表监控跑偏。

(2)卷取刮边缺陷改进

卷取刮边缺陷多发于带钢的头尾。通过修改卷取头部压力控制模式，优化为头尾0压力模式卷钢，缺陷程度大幅下降。

(3)天车撞伤夹伤缺陷改进

天车撞伤夹伤缺陷主要进行了以下改进：①天车夹钳内部镶嵌铜衬板，夹钳外侧增加耐高温防护条，减少撞伤夹伤。②开展天车操作岗位质量上岗证培训，提高操作技能，减少人的因素的影响。

图21夹钳内侧镶嵌铜衬板图22夹钳外侧白色防护条

4结语

硅钢边部质量的主要瓶颈在于饼干脆和锯齿边缺陷。通过机理分析，改进验证等工作的开展，确认了减少加热炉内氧化程度和边部的不良接触变形是改进边部质量的重要措施。

通过各项措施的开展，目前已实现无取向硅钢的全毛边轧制，低温HIB毛边轧制率提高60%。

第一作者简介：

黄东，男，32岁，系宝钢股份武钢有限1580热轧产线硅钢主任师，主要从事硅钢品种管理工作。