1、鞍钢技术2023年第3期ANGANG TECHNOLOGY生产实践高牌号无取向硅钢热轧边部裂口原因分析及控制王洪海,王尊呈,马锋3,杨承宇1,高磊（1.鞍钢股份有限公司热轧带钢厂，辽宁鞍山1 1 40 2 1；2.鞍钢集团钢铁研究院，辽宁鞍山1 1 40 0 9；3.鞍钢股份有限公司鲮鱼圈钢铁分公司，辽宁营口1 1 50 0 7)摘要：利用金相显微镜、扫描电镜、能谱仪、热模拟等试验设备，对高牌号无取向硅钢边裂的成因进行了分析。结果表明，高牌号无取向硅钢在加热过程中由于加热时间过长，造成晶粒较粗大及晶界氧化和脱碳；在粗轧过程中晶界脆化、开裂，且边部的微裂纹不能通过轧制愈合。通过采取减少轧制过程中
2、冷却水的投入，减少粗轧轧制道次和提高轧制速度，投入边部加热器对边部进行温度补偿等工艺措施，可以改善边部裂口缺陷问题，边裂发生率由8%下降到2%，效果显著。关键词：高牌号无取向硅钢；边裂；动态再结晶中图分类号：TG142D01:10.3969/j.issn.1006-4613.2023.03.0012Analysis on Causes Leading to Edge Cracks of High GradeNon-oriented Silicon Steel during Hot Rolled and Control of CracksWANG Honghai,WANG Zuncheng,Ma
3、 Feng,Yang Chengyu,GAO Lei?(1.Hot Rolled Strip Steel Mill of Angang Steel Co.,Ltd.,Anshan 114021,Liaoning,China;2.Ansteel Iron&Steel Reserach Institutes,Anshan 114009,Liaoning,China;3.Bayuquan Branch of Angang Steel Co.,Ltd.,Yingkou 115007,Liaoning,china)Abstract:The causes leading to edge cracks of
4、 high grade non-oriented silicon steels wereanalyzed by such devices as metallographic microscope,scanning electron microscope,energyspectrometer and thermal simulator.The analytical results showed that high grade non-orientedsilicon steels had coarse grain sizes and grain boundary oxidation and dec
5、arburization occurred dueto the long heating time during heating.Then grain boundary embrttlement and cracking occurredduring rough rolling,and the microcracks at the edge could not be healed by rolling.By takingthese measures such as reducing the input of cooling water in the rolling process,reduci
6、ng therolling pass in rough rolling and increasing the rolling speed and carrying out the temperaturecompensation by installing the edge heater,the problem concerning the defect of the edge crackscould be improved.Therefore the incidence rate of the edge cracks decreased from 8%to 2%withremarkable e
7、ffect.Key words:high grade non-oriented silicon steel;edge cracking;dynamic recrystallization高牌号无取向硅钢硅铝含量较高，在2.0%4.5%1,且有铁损低、磁导率高、磁致伸缩性小、加王洪海，高级工程师，2 0 0 8 年毕业于辽宁科技大学材料加工工程专业。E-mail:总第441 期文献标识码：A文章编号：1 0 0 6-46 1 3(2 0 2 3)0 3-0 0 53-0 5工性好等众多优良特性，主要用途是制造火力、水力、核电机组用大型电机的定子冲片，传统中小型变压器、电感器、电抗器和组成1 50
8、 kHz高频下电器元件的环型铁芯或裁剪、叠装而成的叠片铁芯，以及应用在高效节能电机、微电机和精密仪器-53-鞍钢技术2 0 2 3年第3期王洪海等：高牌号无取向硅钢热轧边部裂口原因分析及控制总第441 期等领域2-3。但是其生产技术难度大,工艺复杂，目芯部的金相组织，并在QUANTA扫描电镜上用前只有宝武、太钢、鞍钢、首钢、沙钢等钢铁企业先GENESIS能谱仪进行成分分析。后具备高牌号无取向硅钢的生产能力4。取40.6 mm厚高牌号无取向硅钢热轧过程高牌号无取向硅钢由于材质及工艺的特殊中间坏，制成热模拟试样，在Gleeble-3800热模性，在热轧过程中易出现边裂等缺陷，一直是困扰拟试验机上进
9、行热模拟试验。首先制成10mmx热轧实际生产中的一个难题，因此研究边裂的产125mm热模拟用高温拉伸试样，将试样在真空生原因和预防也是国内外学者的一个主要研究内状态下以1 0/s的速率从室温加热至1 30 0，容5-8 。某热连轧厂生产高牌号无取向硅钢热轧卷保温3min，然后以3/s的速率冷却至变形温过程中出现批量边部裂口，裂口严重的钢卷无法度，变形温度范围7 0 0 1 30 0，保温30 s后以下送给冷轧工序造成较大损失，通过利用金相显510-/s的应变速率进行拉伸试验，直至拉断，微镜、扫描电镜、热模拟等对边裂缺陷样品进行观根据各温度下试样的断面收缩率绘制热塑性曲察及试验，探讨高牌号无取向
10、硅钢边裂产生的原线。再次制成6mmx15mm的热模拟试样,将试因，并提出改善此类缺陷的方法。样以1 0/s的速度加热到1 1 50 保温3min，然后以4/s的速度分别冷却到1 0 50、9 50、8 50，1试验材料及方法实施压下率为7 0%的压缩，变形速率为1 0/s，最1.1 试验材料后以1 5/s的速度冷却到室温，研究不同变形试验材料为边部开裂的高牌号无取向硅钢温度下的应力应变曲线和显微组织变化。热轧板样品，高牌号无取向硅钢热轧边裂形貌见图1，边部裂口主要呈严重的锯齿状，边裂缺陷并非是整个厚度方向上的，此缺陷钢板一侧严重，另一侧面则相对较好。图1 高牌号无取向硅钢热轧边裂形貌Fig.1
11、 Edge Crack Appearance of Hot RolledHigh Grade Non-oriented Silicon Steel样品的化学成分见表1。表1 化学成分（质量分数）Table 1 Chemical Compositions(Mass Fraction)CSi0.001 63.1081.2试验方法对存在裂口和未存在裂口的部位取边部和中部试样经磨制、抛光和腐蚀后，使用ZEISSAXIOVERT200MAT金相显微镜观察上下表面、-54-2试验结果2.1金相组织观察使用金相显微镜观察裂纹处组织形态，结果如图2、3、4所示。图2 为裂纹处显微组织形态，可见上下表面处主要为
12、拉长的未再结晶组织，未见有再结晶组织，而在芯部存在明显的裂纹，并延伸至基体内部一定距离，组织无明显晶界，为一个整体。图3、4分别为边部质量相对较好位置的边部和中部显微组织，从图片中可以看出，边部上、下表面再结晶晶粒含量较低，且尺寸小，大部分为变形的未再结晶晶粒，芯部全部为变形的未再结晶晶粒；中部上下表面再结晶晶粒含量增多，且明显长大，芯部则发生部分再结晶。金相组织表明高牌号无取向硅钢在热轧状态下边部和中部组织差异性大，主要是再结晶程度差别大。%2.2扫描电镜组织观察MnP0.3840.006S0.001 2Als0.72使用扫描电镜观察到的裂纹处组织形态，与金相显微镜观察到的几乎一致，接近上下
13、表面处组织为拉长流线型组织，芯部为一个大晶粒，扫描电镜裂纹处组织形态如图5所示。2.3能谱成分分析对裂纹处进行能谱分析，裂纹处与基体成分无显著差异，仅C含量有所不同，裂纹处C含量比鞍钢技术2023年第3期ANGANG TECHNOLOGY(a)总第 441 期(b)200um（a）裂口处显微组织形貌；（b）裂纹延伸到基体图2 严重边裂试样金相组织Fig.2 Metallographic Structures in Samples with Severe Edge Cracks(b)（c）100um(a）上表面；（b）芯部；（c）下表面图3边部显微组织Fig.3 Edge Microstruct
14、ures(b)C100um(a）上表面；（b）芯部；（c）下表面图4中部显微组织Fig.4 Microstructures at Center of Steeld(b)（c）(d)100um（a）裂纹处；（b）上表面；（c）下表面；（d）芯部图5扫描电镜裂纹处组织形态Fig.5 Microstructures in Cracks by Scanning Electron Microscope基体有所降低，未发现其它夹杂元素，能谱分析如图6 所示。2.4不同变形温度下应力应变曲线及显微组织为了改善高牌号无取向硅钢在高温下的变形行为，对其高温特性进行研究，图7 为试验所得热塑性曲线。从图7 可以看
15、出，在7 0 0 1 1 50 范围内，虽然7 50 8 50 存在一个塑性下降区，但整体的断面收缩率基本都在9 0%以上，1 1 50 后塑性55鞍钢技术2 0 2 3年第3期王洪海等：高牌号无取向硅钢热轧边部裂口原因分析及控制总第441 期300300(a）(b）谱图58200Aa/sdC5100谱图56ASi100m00(a）能谱分析的位置；(b）裂纹处；(c）基体图6 能谱分析Fig.6Energy Spectrum Analysis开始逐步下降，当温度达到1 2 50 以上时塑性急100剧下降，因此，钢在7 0 0 1 2 0 0 具有较好的塑性。%期80图8 为在压下率为7 0%，
16、变形速率为1 0/s不同热变形温度热模拟压缩试验后试样的显微组织。由图8 可以看出，变形温度为8 50 时，组织为粗大拉长的未再结晶组织；变形温度为9 50 时则为粗大拉长的未再结晶组织与细小的再结晶混合组织，说明在9 50 变形时钢板发生了部分再结晶；而变形温度为1 0 50 时，主要为再结晶组织，说明在此温度钢板发生了程度较高的再结晶过程。(a)谱图56(c）Fe98.4200Si1.5A10.2/SdS1000510能量/keV(b)谱图58Fe98.2Si1.3Mn 0.3A1 0.2152060402007008009001000110012001300温度/图7 试验所得热塑性曲线Fig.7 Thermoplastic Curves Obtained by Testing0(c)5能量/keV101520100um(a)850(b)9 50;(c)1 0 50 图8 不同热变形温度热模拟压缩试验后试样的显微组织Fig.8 Microstructures in Specimens after Thermal Simulation CompressionTest at Diff
