热轧无取向硅钢终轧温度命中率提升研究

刘伟娟

(江苏沙钢集团,江苏 张家港 215625)

无取向硅钢的热轧生产要求采用低司炉温度[1]、高终轧温度且终轧温度目标上下浮动范围小,导致终轧温度控制难度增加,主要存在终轧温度低导致不命中问题,对冷轧无取向硅钢磁性能有不利影响。以W800、W1300为例,在相变点(880 ℃)以下,随着终轧温度的升高,晶粒尺寸增大,成品{111}织构组分减弱,磁性能提高。针对W800及W1300,终轧温度控制在相变温度点以下,温度越高,成品磁性能越好[2-4];W600无相变发生,随着终轧温度的升高,再结晶完全,晶粒尺寸越大,成品{111}织构组分减弱,铁损降低,故W600热轧终轧温度越高越好[5-7]。

热轧无取向硅钢终轧温度命中率低不利于冷轧无取向硅钢磁性能的进一步提升,因此提升热轧无取向硅钢终轧温度命中率是非常有必要的。本文结合热轧无取向硅钢的实际生产情况,通过对相关生产设备、生产工艺进行调整优化,有效提升了热轧无取向硅钢终轧温度命中率。

1 热轧无取向硅钢终轧温度命中率现状

某厂1450生产线在2020-03-01日至2020-04-21共生产热轧无取向硅钢633卷,全长温度命中率≥95%的占比61.8%;命中率最低的为W600,占比32.5%。

表1 终轧温度命中率Table 1 Hit rate of final rolling temperature

查看终轧温度曲线,发现目前低成本热轧硅钢终轧温度命中率较低,主要存在头部终轧温度低不命中以及加热炉水梁导致终轧温度低不命中两类,占比分别为80%和20%,如图1、图2所示。

图1 头部终轧温度不命中Fig.1 Head final rolling temperature not hit

图2 水梁导致终轧温度不命中Fig.2 Water beam causes final rolling temperature not hit

2 终轧温度命中率影响因素分析

2.1 加热炉水梁耐热滑块对终轧温度的影响分析

无取向硅钢黑匣子实验结果见表2,钢坯在水梁点温度低于非水梁位置超过40 ℃,该温差遗传到终轧,导致终轧温度在水梁对应位置出现温度低点[8-9](见图2)。

表2 出炉温度(℃)Table 2 Tapping temperature

检修期间查看炉内水梁处耐热滑块,发现滑块磨损严重,高度不到50 mm,见图3。利用模拟软件计算滑块高度对滑块工作面温度的影响,计算结果见图4。滑块高度100 mm与滑块高度55 mm的工作面温度相差达300 ℃,滑块高度低,导致钢坯在水梁处温度低[10]。

图3 耐热滑块Fig.3 Heat-resistant block

图4 高度与工作面温度曲线Fig.4 Curve between height and working face temperature

2.2 在炉时间对终轧温度的影响分析

表3为在炉时间与终轧温度命中率的统计关系。可以看出,在炉时间越长,终轧温度命中率越高。在炉时间为205 min时,命中率为72.48%;在炉时间为186 min时,命中率为36.36%。延长在炉时间,可以提高钢坯出炉温度,有利于提高终轧温度。

表3 在炉时间与终轧温度命中率关系Table 3 Relationship between furnace time and final rolling temperature hit rate

2.3 中间坯温度对终轧温度的影响分析

图5为W600中间坯及终轧温度曲线(卷号D005513400),其中间坯头部温度低,在920～940 ℃之间,终轧温度命中率为72%。图6为W600中间坯及终轧温度曲线(卷号D005513900),其中间坯头部温度高,在950～960 ℃之间,终轧温度命中率为99%。

(a)粗轧温度;(b)终轧温度图5 W600粗轧温度及终轧温度(D005513400)(a) roughing temperature;(b)final rolling temperatureFig.5 Roughing and final rolling temperature of W600(D005513400)

(a)粗轧温度;(b)终轧温度图6 W600粗轧温度及终轧温度(D005513900)(a)roughing temperature;(b)final rolling temperatureFig.6 Roughing and final rolling temperature of W600(D005513900)

统计200卷W600终轧温度命中率,结果见表4。可以看出,中间坯温度≥950 ℃,终轧温度命中比例达到77.78%;中间坯温度≤930 ℃,终轧温度命中比例为0%。故提高终轧温度,有利于提升终轧温度命中率。

表4 W600终轧温度命中率统计Table 4 Hit rate of final rolling temperature for W600

中间坯温度的影响因素较多,其中粗轧轧制速度、轧线除鳞道次、出钢节奏和轧线冷却水等对中间坯温度影响较大。

2.4 精轧穿带速度对终轧温度的影响分析

粗轧温度低且精轧区域未能对来料温度损失进行有效弥补,导致终轧温度命中率低。其中操作工为确保生产稳定,对穿带速度进行限制,造成的影响最大。目前将精轧穿带速度限制在10 m/s以内(图7中穿带速度仅为9.72 m/s)。

图7 精轧速度曲线Fig.7 Speed curve of finishing rolling

图8 更换耐热滑块Fig.8 Replace the heat-resistant block

表5为W600穿带速度与终轧温度命中率关系统计,穿带速度小于10. 5m/s,命中率只有6.67%;速度为10.8～11 m/s,命中率达到41.86%。因此,提升穿带速度可以有效提升带钢头部终轧温度[11]。

表5 W600穿带速度与终轧温度命中率关系Table 5 Optimization of tapping rhythm

3 终轧温度命中率提升措施

3.1 加热炉水梁耐热滑块更换

对加热炉水梁耐热滑块进行整体更换,全部更换为高度100 mm的滑块,以提高滑块工作面温度,提高钢坯水梁点温度,降低水梁点温差对终轧温度的影响。

3.2 延长在炉时间

延长在炉时间,可以提高钢坯出炉温度,有利于提高终轧温度。将目前在炉时间≥180 min,调整为≥200 min。

3.3 提高粗轧轧制速度

以上分析显示,中间坯温度越低,终轧温度命中率越低。中间坯温度与粗轧道次及轧制速度有关,粗轧道次较多且头部咬钢速度慢导致中间坯头部温度低,最终导致头部终轧温度不命中。

统计显示,硅钢R2五道次速度只有4.5 m/s,速度慢导致中间坯温度损失较大,速度有提高空间。将硅钢R2五道次速度由4.5 m/s提高到5 m/s。

3.4 降低轧线除鳞道次

除鳞道次越多,中间坯温度损失越大,在不提高加热炉温度的情况下,通过降低硅钢除鳞道次有利于减少中间坯温降。表6为优化后的除鳞道次,除W1300正常除6道外,其余硅钢除2～3道次。降低除鳞道次,可能导致氧化铁皮去除不干净。除鳞道次优化后,跟踪冷轧生产及判定结果,并未发现氧化铁缺陷。

表6 除鳞道次优化Table 6 Descaling process optimization

3.5 轧线漏水排查与整治

轧线设备漏水也会加大轧制过程中中间坯温度损失,导致终轧温度控制难度进一步增加。利用检修时间完成轧线漏水排查与整治,如图9所示。

图9 轧线设备漏水整改前后Fig.9 Before and after rectification of water leakage in rolling line equipment

3.6 加热炉出钢节奏优化

出钢节奏不合理,导致中间坯待钢时间延迟,也会造成中间坯温度损失大,不利于终轧温度命中率的提升。通过设置出钢参考点,优化三台加热炉出钢节奏,避免轧制过程中等钢造成的温降损失,出钢节奏优化见表7。

表7 出钢节奏优化Table 7 Optimization of discharging pace

通过采取更换加热炉耐热滑块、提高粗轧及精轧轧制速度、轧线漏水排查与整治、降低除鳞道次、优化出钢节奏等措施,使热轧无取向硅钢终轧温度命中率显著提高,终轧温度控制偏差在±20 ℃的命中率由61.8%提升到95%以上,如图10所示。

图10 优化后终轧温度命中率Fig.10 The hit rate of final rolling temperature after optimization

4 结论

1)加热炉耐热滑块高度偏低,导致钢坯在水梁位置温度偏低,是造成水梁位置终轧温度不命中的主要原因。

2)无取向硅钢严格采用低司炉温度,导致中间坯温度提升空间有限,而粗轧除磷道次多、中间坯异常等钢、轧线漏水、粗轧轧制道次多且速度慢等进一步降低了中间坯温度,特别是中间坯头部温度,导致头部终轧温度不命中。

3)中间坯温度较低,精轧区域未能对来料温度损失进行有效弥补,操作人员为确保生产稳定反而对穿带速度进行限制,制约了头部终轧温度命中率的提升。

4)通过采取提高钢坯水梁处温度、降低中间坯温度损失、提高粗轧及精轧轧制速度等措施,无取向硅钢终轧温度命中率得到有效提升,终轧温度控制偏差在±20 ℃的命中率由61.8%提升到95%以上。