軋制取向硅鋼片的技術分析

【摘 要】隨著取向硅鋼在各行業中的應用越來越廣泛，對制造取向硅鋼的技術也提出更高的要求，它質量的好壞也影響著我國能源的利用效率。取向硅鋼片的制作工藝復雜，工序多，制造技術嚴格。筆者通過冷軋熱軋、抑制劑的種類、同步異步軋制的比較及對缺陷控制的分析，從而得出最合理軋制取向硅鋼片的方法。

【關鍵詞】取向硅鋼；冷軋；抑制劑；異步軋制；缺陷

硅鋼片是我們現代生活應用非常廣泛的一種鐵磁材料，而取向硅鋼片更是做為電力、軍事工業中用來制作各種變壓器的重要材料，它的質量的高低直接影響著我國能源的利用效率，取向硅鋼片的制作工藝復雜， 工序多，制造技術嚴格。為增大磁通密度，降低鐵損，減小厚度，使之晶粒趨向于一致，接下來我將對軋制取向硅鋼片的四個要點進行分析，從而得出最合理軋制取向硅鋼片的方法。

一、軋制方式的影響

硅鋼片的軋制主要分為熱軋和冷軋。熱軋硅鋼片是將鐵硅合金用平爐或電爐熔融，進行反復熱軋成薄板，最后在800-850℃退火后制成。熱軋硅鋼片主要用于發電機的制造，故又稱熱軋電機硅鋼片，但其可利用率低，能量損耗大，近年相關部門已強令要求淘汰。當然熱軋也可以軋制一些要求不高的無取向硅鋼，可作為軋制取向硅鋼的毛坯材料。用熱軋鋼卷為原料，經酸洗去除氧化皮后進行冷連軋，其成品為軋硬卷，再經過一定的熱處理將會得到叫好的取向硅鋼。與熱軋無取硅鋼片比較，取向硅鋼的磁性具有很強的方向性；在這一軋制方向上具有優越的磁化性能與低能量損耗。取向硅鋼片在易磁化方向的鐵損為橫向的1/3左右，而磁導率卻是它的6倍，同時鐵損僅為熱軋硅鋼片的1/2，而磁導率卻是后熱軋硅鋼的2.5倍。

二、抑制劑的重要影響

硅是硅鋼片中重要的合金元素，當在單質鐵中硅含量較高時，它的組織為單相鐵素體，不僅保留其優良磁導性，還降低了鐵損；但隨著要檔si含量增加，硅鋼的強度和硬度也隨之而提高，當然脆性也會明顯增加，這使硅鋼片的軋制相當困難。如以硫化錳作為抑制劑，可以部分解決，雖然錳和硫是必須嚴格控制的兩個元素，但這兩個元素在軋制過程中有一個階段是需要的，碳在S和Mn之間起平衡作用。以硫化錳為抑制劑的硅鋼一般用20輥軋機冷軋。第一次冷軋壓下六、七成，軋三四道。退火后第二次冷軋，這次壓下率為（50-55）%軋兩三道，若這次壓下率>55%時，會出現抑制力不足，使初次晶粒長大，磁性降低的現象。而采用MnS加Cu方案，因加強了抑制劑能力，第二次壓下率可提高到70%，可使磁性進一步提高。冶煉開始整個工藝過程對軋制取向硅鋼時抑制相系的形成有重要影響，抑制初次再結晶的正常晶粒的生長，二次再結晶晶粒的形成和取向晶粒快速長大都與工藝過程息息相關。用工藝條件來控制硅鋼片的抑制相成分、形態、分布和結構抑制相的應變深度，從而提高取向度，改善磁性，得到優質的成品。

三、異步軋制技術的變形機理與優勢

與常規軋制相比，異步軋制是按一定的要求，使上、下兩個工作輥表面產生一定速度差，形成金屬在變形區域內流動。一般軋制變形區內的金屬相對軋輥有前滑區和后滑區，摩擦力指向正中，所以其上、下接觸弧的摩擦力、軋制壓力均是對稱的。而異步軋制由于上、下軋輥有速度差，上、下軋輥所形成的摩擦力、壓力不對稱，開成了一定的扭轉力，慢速輥的中性點向入口一側移動，快速輥中性點向出口一側移動，這樣就形成了變形區上、下摩擦力方向相反，形成搓軋區。

一般冷軋板帶時，因變形抗力和摩擦阻力作用大，在中性面處軋制壓力形成的壓力峰值，軋制壓力引起軋輥彈性壓扁變形，從而使軋輥局部半徑增大，變形區長度增大，引起更大的單位壓力峰值，當軋輥提供給軋件的最大單位壓力不足以克服單位壓力峰值時，就不能使軋件產生塑性變形，軋件的厚度就是最小可軋厚度。通常冷軋機軋輥直徑與軋件厚度之比在1000左右，這就很難軋制變形了，如軋輥直徑為140mm時，一般最薄只能軋到厚度為0.14mm左右，因此常規軋制一般不用較大直徑的軋輥生產極薄帶，要生產極薄帶必須采用直徑小且長度大的軋輥，并要有多級支撐結構的多輥軋機。異步軋制就不一樣，因存在搓軋區，它的單位軋制壓力不存在摩擦力引起的壓力峰值，所以不會出現常規軋制的變形困難，因此在相同的輥徑下，異步軋制可以軋制出更薄的產品，如實驗室直徑100mm的四輥軋機上可生產出厚度0.009mm的薄板帶。實踐證明，異步軋制D/h值可達到10000以上。

四、常產生缺陷的控制

冷軋取向硅鋼片邊部出現裂紋是硅鋼產品的常見的缺陷，為防止這種裂紋的產生，主要從以下幾方面加以控制：

控制剪切間隙：剪切間隙與搭接量的大小直接影響到裂紋的產生及擴展。圓盤剪刀片間隙和搭接量的減小可使剪切分力減小，帶鋼角部彎曲應力減小，得到合適的切斷層，以達到消減微裂紋的目的。

控制剪切溫度：經常化處理的取向硅鋼在50℃左右脆性與韌性會發生轉變，因此通過在剪入口增設硅鋼帶邊部加熱器，使硅鋼帶邊部溫度達到50℃以上，提高鋼帶邊部塑性和韌性，從而消除或減少剪切過程中硅鋼帶邊部因脆性而產生的微裂紋，并通過提高圓盤剪出口硅鋼帶邊部的加熱溫度，軟化剪切過程中產生的邊部加工硬化，消減在軋制過程中因硬化引起的邊部塑性、硬度差所導致裂紋。

控制道次及壓下率：取向硅鋼第一道次是采用多道次大壓下率和微薄邊板型控制進行軋制，使硅鋼片坯料邊部硬化層和硬化層內的微裂紋在變形過程中擴展形成大裂紋。為了保證第一道次軋制厚板溫控制在130℃以上，將第一道次壓下率適當降低，鋼帶邊部由微薄邊適當調整為微厚邊板型，使邊部壓力減少，同時工作輥彈性壓扁引發邊部橫向應變和縱向應變減少，達到消減裂紋的形成與擴展。

通過以上分析，我們在軋制取向硅鋼片時，不僅要選擇正確的軋制方式，還應在適當的時候加入正確的抑制劑方案，并通過控制好剪切溫度、間隙，道次和壓下率合削除邊部裂紋等缺陷，結合異步軋制技術，我們就能軋制出優質的取向硅鋼片。

作者簡介：鐘科玉（1987.3-），男，四川省自貢市，材料成型及控制工程專業，自貢市職業培訓學院，機械加工教研室教師，助理講師，從事機械加工專業教學工作。

參考文獻：

[1]何治忠，主編.電工鋼[M].冶金工業出版社出版，1997.

[2]王廷薄，主編.軋鋼工藝學[M].冶金工業出版社出版，1981.