1、前言
目前，随着我国机电行业的迅猛发展，电工钢(硅钢)的需求量越来越大。和其他钢种相比，电工钢对磁性能、加工性能、绝缘性有着严格的要求，其中磁性能要求具有低的铁损、高的磁感应强度和不同的磁各向异性。电工钢按照磁各向异性的不同可分为取向硅钢和无取向硅钢。一般来说，取向硅钢主要用于变压器，而无取向硅钢主要用于电机 对于硅钢生产，原料的化学成分及纯净度、板坯的铸造组织、热轧工艺、冷轧和热处理工艺都是影响硅钢最终质量的重要因素。根据经验，在炼钢、热轧、冷轧这三个主要工序中对电磁性能的影响约是40%：40%：20%，可见热轧仍然是电工钢生产的一个主要工序，其工艺制度制定的合理与否将对无取向硅钢的性能产生很大的影响。
2、马钢现状
马钢CSP是一条短流程薄板坯连铸连轧生产线，拥有2座120t氧气顶底复吹转炉，2座120tLF精炼炉，1座120tRH 精炼炉，2台一机一流薄板坯连铸机，2座辊底式均热炉，7机架精轧机组，2台地下卷取机，其工艺流程简图见图1。
图1 马钢CSP工艺流程简图
相对传统的热连轧机组而言，CSP具有设备布局紧凑，生产组织刚性强、产品温度均匀性好，板形和尺寸控制精度高等方面的特点和优点，同时，也存在着成品绝对变形量小、表面质量相对较差等缺点。只要通过对加热、轧制工艺的深入研究，充分利用现有的优势，克服存在的缺点，完全能生产出高品质的无取向硅钢。马钢无取向硅钢的成分控制(MGW-600)见表1。
表1 马钢无取向硅钢化学成分
1.1、加热温度对无取向硅钢性能的影响
由于加入Si和Al元素，无取向硅钢在低温时的导热率、热传导性差。因此，在加热时要保证充分的加热时间和较高的加热温度，以使板坯温度均匀一致；但对于高Si低C而言，其热蠕变效应又比较明显，如果加热时间过长，温度过高，容易出现板坯在炉内塌陷事故。
此外，板坯加热时还要考虑减少MnS、AlN 的固溶量会相应增加，如果加热温度过高，MnS、AlN的固溶量会相应增加，在随后轧制过程中，MnS、A1N的固溶量会相应增加，在随后轧制过程中，MnS、A1N会以细小弥散状在晶界析出，阻碍后序退火晶粒的长大，使产品磁性变坏。
另外，根据有关实验数据，无取向硅钢的加热温度对铁损和磁感的影响是有差别的，随着加热温度的升高，铁损相对增加；而磁感却相对降低，如图2所示。故无取向硅钢的加热温度制定要综合以上各种因素。
图2 板坯加热温度对硅钢电磁性能的影响
1.2、终轧温度对无取向硅钢性能影响
由于开轧时温度在奥氏体相区，轧件组织是奥氏体+铁素体，在随后的轧制过程中，随着温度的降低，奥氏体转化为铁素体的相变过程开始，为了获得均匀、粗大的热轧晶粒，大而得到最佳电磁性能，要求终轧温度控制在铁素体再结晶区，同时温度要求越高越好。
终轧温度与磁感的关系见图3。终轧温度对电磁性能的影响见图4和图5。
另外，考虑在相变点区域，硅钢的高温塑性会发生跃变，会造成在此区域轧制时轧制力的不稳定。图6就是超低碳钢在不同冷却速率下的高温屈服强度数据图，从图中可以很明显看出，850-900℃之间变形抗力的跃变过程。
图3 终轧温度对磁感的影响
图4 终轧温度对电磁性能的影响
图5 终轧温度对电磁性能的影响(Si：O.2 ～O.6 )
图6 不同冷却速率下高温屈服强度与温度的关系
对于具体钢种，还需要通过实验，确定不同冷却速率条件下的相变点和高温屈服强度跃变区间，才能制定合适的终轧温度。
1.3、卷取温度对无取向硅钢性能的影响
由于不同的卷取温度对成品组织的影响不同，通常情况下，卷取温度越高，越有利于晶粒的粗大化，能够有效的改善硅钢的电磁性能，降低铁损，提高磁感。但在实际生产中，如果一味提高卷取温度，也会引起以下问题：
(1)钢卷内外温度差增大，内外圈钢卷比中部带钢温度低，导致成品晶粒大小不均匀和磁性不均匀，磁性各向异性增大。
(2)易引起晶界氧化，造成冷轧酸洗困难，影响成品磁性。
(3)造成冷轧延伸不均匀，成品板形控制不好。
(4)温度过高，会造成热轧卷塌卷现象。
2、 无取向硅钢试轧存在的问题分析
马钢CSP在元取向硅钢的试生产初期阶段，在生产组织、产品质量控制上存在着一些问题，主要表现在产品烫辊材、过渡材较少、厚度不命中、板形精度控制不理想、表面压氧情况严重等现象，严重制约了无取向硅钢的大规模稳定生产。
2.1、过渡材问题
在无取向硅钢生产过程中，对过渡材的要求与常规品种轧制是完全不同的。考虑到最终产品厚度和冷轧的轧制能力，下游工序往往只需要一个厚度规格，如MGW-600，冷轧只需要2.0mm厚度，其他规格都只能作为废品回炉。而在实际生产中，为保证生产稳定和最终产品的板形及尺寸精度，必须要进行烫辊材、过渡材轧制，这些非计划规格最终只能封锁判废，造成了硅钢生产时原料的极大浪费和成本的大幅上升。表2是一个轧制单元所需烫辊材和过渡材的卷数，从表中可以看出，正常轧制到2.0mm时，最少要产生10卷以上非计划卷。
表2 2.0mm 无取向硅钢轧制所需烫辊和过渡材
2.2、 厚度不命中的问题
由于硅钢产品不在CSP的产品大纲范围内，因此在进行系统调试过程中既没有建立相关模型参数，也没有进行相应的轧制，故在随后的新产品试轧过程中，出现了轧制力计算值与实际偏差较大出口厚度不命中的情况。2006年3月1日轧制无取向硅钢时，出现因轧制力偏差较大造成的厚度不命中情况，在轧制2.3mm厚度时，实际厚度为2.0mm，厚度偏差达到13%；而F6、F7的轧制力偏差为30%左右。
2.3、 板形精度不高
由于轧制时轧制力的计算偏差较大，造成PFC在目标凸度计算时也出现较大的偏差，图7是2006年l1月8日生产的一批硅钢的目标凸度和实际凸度情况。从图中可以看出，最终成品凸度总体偏小15-20μm 。
2.4 、表面压氧问题
对于无取向硅钢生产来说，由于硅含量比较高，很容易产生氧化。在实际生产中如果加热时间长，或者加热温度及卷取温度过高，产品表面氧化铁皮较多，很容易产生红锈等缺陷，在冷轧酸洗过程中很难完全清除干净，影响最终产品的表现质量和性能。
图7 硅钢的目标凸度和实际凸度情况
3 、具体对策
3.1、 控制过渡材和烫辊材数量
在生产无取向硅钢时，考虑实际情况和生产成本，为了最大限度减少烫辊材和过渡材的数量，一般在轧制硅钢前利用其他钢种进行烫辊，从而避免用硅钢烫辊，减少了硅钢非计划废卷的产生。在随后轧制硅钢时，在各机架轧制稳定后，快速跳变到目标厚度，见表3。
表3 轧制无取向硅钢所需烫辊材和过渡材数量
通过快速跳变，非计划卷能够控制在5卷左右，较常规轧制时卷数大幅减少。
3.2、通过模型参数的修正及训练来改善厚度不命中的情况
对于无取向硅钢轧制而言，由于模型采用的高温屈服强度曲线与硅钢的实际高温屈服强度曲线有差别，系统又没有足够的准确数据供长期和短期自学习使用，造成轧制力修正系数比较大，只能随着不断的数据积累后通过神经元网络不断自学习，减少轧制力计算偏差量，实现厚度的准确命中。目前系统在轧制力计算上已经相对比较准确，所轧规格已经基本全部命中，从最近几次轧制结果看，厚度命中已经达到98%左右。
3.3、提高板形精度的措施
为提高板形精度，在系统轧制力计算准确度提高的基础上主要从以下几个方面入手：
(1)原料的板形控制，要求连铸坯楔度控制在1% ，原始板坯凸度控制在0.8%，没有明显的镰刀弯。
(2)板坯加热温度要求均匀，头中尾温差不超过10℃ 。
(3)较高轧辊磨削质量和精度。
(4)辊缝润滑要求投入。
(5)水系统要求保证正常投用，特别是刮水板不得有漏水现象，工作辊冷却水嘴不得堵塞，以保证轧辊温度及磨损均匀。
(6)执行合理的换辊周期，确保轧辊不过度磨损。
(7)各机架凸度的合理分配，保证模型设定值的合理和准确。
(8)各机架合理的负荷分配。
3.4、 改善带钢表面质量的措施控制
对于无取向硅钢，表面质量要求也非常严格，除了通常易产生的一次、二次压氧外，还容易产生表面红锈(硅锈)，因此，主要从以下几方面人手来改善表
面质量：
(1)减少加热时间，降低炉内氧化气氛，从而减少表面氧化物的生成量。
(2)提高一次除磷压力。
(3)投入二次除磷。
(4)合理投入机架间冷却水，减少二次氧化铁皮的生成。
(5)投入辊缝润滑，改善带钢表面质量。
(6)投入辊缝喷淋，改善轧辊氧化膜剥落及压入。
(7)及时更换工作辊，避免轧辊氧化膜的压入。
4、结语
通过对无取向硅钢轧制工艺的初步研究，结合在实际试生产中出现的问题，有针对性地制定出了相应的轧制技术要点，并在轧制过程中进行不断的总结固化。从目前几次轧制结果来看，无取向硅钢的表面质量、性能、板形等各项指标全部满足要求。
到2006年5月，已经成功轧制无取向硅钢2000多t。因此，马钢CSP已经具备大批量生产无取向硅钢的条件。
作者单位：马鞍山钢铁股份有限公司
