针对高磁感取向硅钢(Hi⁃B钢)在二十辊可逆冷轧机高速轧制过程中频繁出现的打滑与断带问题,本文结合产线实际生产情况,系统分析了打滑的产生机理及主要影响因素。研究表明:打滑主要由工作辊表面粗糙度随轧制道次增加而显著降低、道次压下率过大、前后张力制度不匹配以及乳化液浓度过高导致油膜过厚等因素共同引起。为此,提出了三项关键工艺优化措施:通过调整磨削工艺参数,提升工作辊初始粗糙度与磨槽深度,以增强轧辊⁃带钢间摩擦;优化张力制度,适当增大前张力并减小后张力,以扩大前滑区、稳定变形区;降低乳化液浓度,控制油膜厚度。实施上述措施后,Hi⁃B钢冷轧过程中的打滑与断带率显著降低,轧制稳定性与生产效率得到有效提升。

取向硅钢在高温退火过程充分进行二次再结晶是保障良好磁性能的关键,而高温退火前初始组织对二次再结晶能否充分进行有重要影响,因此高温退火前的初始组织需要严格把控。为探究预退火对高温退火前初始组织的影响,以及不同初始组织对二次再结晶和磁性的影响,对取向硅钢进行了预退火处理及高温退火中断取样试验。结果表明:550 ℃预退火的组织保持轧态,未进行初次再结晶,高温退火前初始组织中γ织构{111}<112>强度较高,高温退火过程Goss晶粒充分生长,成品具有较高磁感和较低铁损;640 ℃预退火的组织部分初次再结晶;700 ℃预退火的组织完全初次再结晶,预退火组织中α织构{112}<110>以及{110}<112>(黄铜织构)更强,阻碍了Goss晶粒二次再结晶生长,成品磁感和铁损较差。因此,取向硅钢在高温退火前应使用温度低于550 ℃的退火工艺,以保留更多的轧态组织,提高有利Goss织构的占比和强度,从而有利于二次再结晶晶粒长大及磁性能提升。

针对常用取向硅钢级氧化镁中氧化钙含量影响取向硅钢底层质量的问题,采用扫描电子显微镜研究了不同氧化钙含量的氧化镁对取向硅钢底层状态及成品钢带表面的影响。结果表明:氧化镁中的氧化钙含量会显著影响取向硅钢成品的底层质量;随着氧化镁中氧化钙的质量分数从0.2 %升高到0.5 %,烘干后钢带表面氧化镁的水化率由1.01 %逐步提升至1.92 %,且成品底层形貌中氧化镁颗粒性变大且均匀性变差,钢带宏观表面出现氧化现象;当氧化镁中氧化钙含量增加的时候,其涂液中的水含量也相应增加,在环形炉高温退火工序,水蒸气在钢卷层间向外排出的过程中在钢卷端部滞留,对钢带边部进行附加氧化,造成成品钢带的氧化缺陷。

从我国硅钢产业高质量发展角度出发,系统论证了“十五五”期间,淘汰普通型取向硅钢(CGO)的必要性与可行性。回顾了CGO钢从1933年Goss发明至今的技术演进历程,指出当前国内广泛采用的含铜中温QRD工艺在磁性能、资源利用、能源消耗及生产组织方式等方面均代表落后产能。从五个维度阐述了淘汰CGO钢的法理依据:一是CGO钢以Cu2S为抑制剂导致铜资源浪费及废钢回收难题;二是热轧加热炉工艺能耗高、成材率低;三是产品磁性能无法满足GB 20052—2024新能效标准及特高压、新能源等高端领域需求;四是装备水平与智能制造要求存在差距;五是产能无序扩张引发市场“内卷”与恶性竞争。进一步分析了淘汰CGO钢对助力特高压建设、服务国防军工与低空经济等新兴领域、推动产业技术升级的现实意义,并提出几点思考或建议:以国家高质量发展产业,推动淘汰CGO钢;用市场化推动冷轧企业设备转型升级;从产品质量即优化标准体系提高行业门槛;强化标准与质量支撑作用。

在“双碳”目标背景下,无取向硅钢的磁性能优化是提升电力装备能效的关键。本文以两种0.35 mm厚无取向硅钢为研究对象,基于铁损分离模型将总铁损分离为磁滞损耗Ph、涡流损耗Pe和反常损耗Pa,探究了晶粒尺寸、组织均匀性及再结晶织构对各铁损组分的影响规律。结果表明:相较于平均晶粒尺寸较小、具有强{001}<130>织构和弱{111}<112>织构的试验钢A,平均晶粒尺寸较大但组织均匀性较差、具有强{001}<120>织构的试验钢B的Ph较低、Pa较高。本工作研究了组织、织构与铁损组分的内在关联,为不同工作频率下无取向硅钢的组织织构调控与磁性能优化提供了理论支撑。

为优化工业生产中无取向硅钢高温氧化控制及除鳞工艺,以低牌号工业用BW1300热轧无取向硅钢为研究对象,通过物理化学分析明确其合金成分,采用扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)、X射线衍射仪(XRD)等表征手段,系统研究高温氧化过程中氧化铁皮厚度、相组成演变及不同加热制度对氧化铁皮结构的影响,重点分析合金元素作用及氧化机理。结果表明:1 150~1 177 ℃时,氧化铁皮与基体结合力较低,易于除鳞,与现有研究中温度影响氧化层附着力的结论一致;温度超过1 177 ℃时,Fe2SiO4与FeO形成共晶液相,导致氧化铁皮快速增厚、结构疏松。本研究补充了工业用BW1300硅钢的具体氧化特性,丰富了无取向硅钢高温氧化研究体系,其结论贴近工业生产实际,为除鳞工艺优化及氧化缺陷控制提供了理论依据与技术支撑。

面对钢铁行业提质增效与绿色制造压力,轧制工艺创新是提升无取向硅钢竞争力的关键。本文以二十辊轧机为平台,开展高牌号无取向硅钢降道次轧制集成研究。结合材料测试、有限元模拟与轧制实验,揭示硅含量对轧制关键特性的影响规律,构建“材料—工艺—装备”协同优化技术体系,提出“前大后小、中间平稳”压下策略、开发乳化液动态流量控温技术、优化板形⁃张力协同模型三大核心措施。结果表明,在保证磁性能、板形精度及表面质量前提下,轧制道次从6道次减至5道次,实现了提产降本。

介绍了硅钢连续退火机组清洗段设备结构与工艺机理,通过工艺参数优化实验,并结合EMG清洁度检测实验数据,揭示了碱液浓度、温度、刷辊电流等参数对清洗质量的影响规律。研究结果表明:当碱液温度控制在60~80 ℃、浓度控制在2 %~5 %、刷辊电流控制在9~11 A、挤干压力控制在2~4 MPa、清洗时间控制在10~30 s以及喷梁角度为45°时,带钢表面荧光单位可降低至15 μW/cm2以下,进而有效避免了炉辊结瘤等次生问题的出现,为同类产线的工艺优化提供了借鉴。

Si的质量分数3 %左右的高级无取向电磁钢板在制造过程中,热轧板要经过1 000 ℃左右的高温常化处理,否则磁性能降低并发生“瓦楞状”缺陷,在钢板表面成浪形。如果对热轧的精轧第一道次轧制条件进行优化,就可以省略热轧板高温常化工序或降低常化温度,消除“瓦楞状”缺陷,板面质量和磁性能均优良。