CN116213458A - 一种改善新能源汽车驱动电机用高牌号无取向硅钢冷连轧边部质量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改善新能源汽车驱动电机用高牌号无取向硅钢冷连轧边部质量的方法。包括：控制热轧原料酸洗时间t为：T×Si％/600≤t≤T×Si％/300；将连轧机中间辊窜辊量设置在30～80mm；连轧机工作辊辊身长度L与工作辊表面曲率半径R的比值L/R控制范围：‑0.25≤L/R≤‑0.15。本发明通过优化热轧卷的酸洗时间，采用合理的工作辊轮廓尺寸，以及调整合中间辊窜辊量，在抑制冷连轧边部边裂的前提下，最大化削弱了边浪的产生，在热轧原料不切边的条件下改善了新能源汽车驱动电机用高牌号无取向硅钢的冷连轧边部质量，实现了高效生产，减轻了冷轧后边部切损量，提高了成材率。
Description
技术领域
本发明属于无取向硅钢的应用技术领域，具体涉及一种改善新能源汽车驱动电机用高牌号无取向硅钢冷连轧边部质量的方法。
背景技术
无取向硅钢是电力、电子工业广泛应用的软磁材料，特别是近年来随着新能源汽车驱动电机为代表的的高速电机的发展，作为降低电机中高频铁损的重要材料，新能源汽车驱动电机用高牌号无取向硅钢，特别是0.30mm及以下厚度薄规格无取向硅钢的需求持续井喷。受工艺特点限制，新能源汽车驱动电机用高牌号无取向硅钢一般采用单机架轧制，轧制效率较低，现有的二十辊可逆单机架轧机虽然可以实现新能源汽车驱动电机用高牌号无取向电工钢的生产，但是其换辊频繁，板形缺陷较多造成生产效率低和成材率低的缺点无法克服。若采用UCMW六辊酸连轧机组进行生产时，由于其工作辊直径较大造成的轧制力过大而产生的边裂引起断带问题。
为进一步提高新能源汽车驱动电机用高牌号无取向硅钢的生产能力，降低生产成本，同时释放二十辊可逆轧机的产能，在酸连轧机上轧制新能源汽车驱动电机用高牌号无取向硅钢，特别是0.30mm及以下厚度新能源汽车驱动电机用高牌号无取向硅钢成为未来新能源汽车驱动电机用高牌号无取向硅钢的发展趋势。在新能源汽车驱动电机用高牌号无取向硅钢连轧生产过程中，由于其工作辊直径较大，造成轧制力过大，同时由于其延伸率较低，在冷轧过程中边部容易导致微裂纹的萌生，在轧制过程中裂纹不断扩展，造成轧机降速生产，甚至导致断带，严重制约了机组产量和轧制稳定性。轧制过程中带钢边部金属除纵向流动外，还发生明显的横向流动，这会进一步降低带钢边部区域的轧制压力以及轧辊压扁量，在相同轧制力下边部更容易减薄，产生边降，同时边降的控制也会导致边浪的生成。
目前最直接的抑制新能源汽车驱动电机用高牌号无取向硅钢边裂的方法主要为钢卷预热，从而提高开轧温度，或者轧制过程中降低轧制速度。但这些方法都会导致生产成本提高，生产效率降低。另一种方法较为复杂但不影响生产效率和成本，即控制工作辊两端的挠度，也即弯辊。轧辊挠度可以通过在工作辊两端引入人工弯矩和/或通过控制每机架的压下率。然而，这种方法很大程度上取决于冷轧机操作人员的经验。
关于改善新能源汽车驱动电机用高牌号无取向硅钢冷连轧边部质量的技术，国内外相关研究结果如下：
专利《一种高牌号无取向硅钢冷连轧边裂的控制方法》(申请号：CN201510937541.1)为了有效降低带钢边部应力，避免高牌号无取向硅钢在冷连轧过程中出现边裂问题，将第一机架负荷分配由***自动分配时的33～36％降低至25％～30％；将UCMW轧机工作辊窜辊值设置为-40～20mm。该专利虽然通过第一机架负荷分配的降低改善了一道次出口钢板边部边裂问题，但必然增加后机架轧制负荷分配，且随着变形抗力的提高，后机架轧制负荷会急剧增加，对于边裂和板型控制极为不利。
专利《一种利用冷连轧轧机生产0.35mm无取向硅钢的方法》(申请号：202010420065.7)采用一次轧制法将冷轧原料卷进行连续五机架冷轧轧制，通过控制各道次的压下率、轧制力、机架间和入出侧张力，并采用乳化液喷淋进行工艺润滑和冷却，以及对工作辊进行分区冷却的方式，控制工作辊的热凸度从而调节钢带板形，即可得到厚度0.35mm的无取向硅钢的中间品，其主要目的在于得到板形良好的0.35mm产品。
文献《宽规格五机架冷连轧机组硅钢高精度断面控制技术研究》以涟钢五机架UCM冷连轧机组为研究对象，建立了六辊轧机辊系的二维变厚度有限元模型。开发出可以实现高精度断面控制的ECC工作辊辊型曲线,可以有效控制产品的边降，提高无取向硅钢产品的横断面控制精度。
专利《一种无取向高牌号砫钢制备技术》(申请号：200810229737.5)通过控制钢的冶炼成分和热轧工艺，获得全长无边裂热轧钢卷；提高冷轧开卷温度，保持带钢温度始终处于其脆性转变点以上；采用酸洗-五机架冷连轧工艺，合理分配冷轧各道次压下率，利用带钢轧制时所产生的加工热，实现冷连轧无取向高牌号砫钢。其主要针对炼钢，热轧改善原料质量，同时利用形变热改善冷轧加工脆性。
以上文献针对硅钢冷连轧的边部质量开展优化，通过各自手段分别调节冷轧边浪以及边裂，但目前还没有完善的手段在控制边浪的同时，有效抑制边裂，从而获得良好的边部质量。
发明内容
现有改善高牌号无取向硅钢冷连轧边部质量的方法中，目前采用的手段均比较单一，难以同时兼顾边降，边浪以及边裂的控制。本发明的目的在于提供一种改善新能源汽车驱动电机用高牌号无取向硅钢冷连轧边部质量的方法，通过控制原料酸洗时间，对中间辊窜辊位置的设置,同时配合工作辊弯辊力的优化，达到降低带钢边浪和边降的目的，以获得最佳的冷轧边部质量，提高生产效率和产品成材率。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
提供一种改善新能源汽车驱动电机用高牌号无取向硅钢冷连轧边部质量的方法，所述冷连轧采用UCMW五机架连轧机组，所述方法包括：
控制热轧原料酸洗时间t为：
T×Si％/600≤t≤T×Si％/300
其中：T为热轧卷取温度，Si％为高牌号无取向硅钢中Si的质量百分比重量；
将连轧机中间辊窜辊量设置在30～80mm；
连轧机工作辊辊身长度L与工作辊表面曲率半径R的比值L/R控制范围：
-0.25≤L/R≤-0.15
其中：工作辊为凹面辊，对应负弯辊，R取负值。
按上述方案，无取向硅钢中Si％为2-4％。
按上述方案，热轧卷取温度为550-750℃。
本发明采用的改善新能源汽车驱动电机用高牌号无取向硅钢冷连轧边部质量的方法，具体机理如下：
酸洗时间对高牌号硅钢轧制边裂的影响主要包括两个方面的原因：(1)根据常规的酸洗经验，酸洗时间过长，材料易产生过酸洗现象，从而影响材料的力学性能，发生脆性断裂；(2)酸洗时间会影响带钢表面的形貌、粗糙度等，一方面导致带钢与轧辊摩擦状态的变化，而增加边部的塑性损伤；同时，酸洗时间较长也易在带钢边部质量产生不良影响，使得带钢边部在拉应力作用下，裂纹更容易产生扩展而产生边裂。
硅含量较高的热轧钢板特别容易产生难以去除的氧化铁皮。一方面,钢在高温加热过程中,Si和Fe容易在氧化铁皮与钢基间生成层状的Fe2SiO4(2FeO·SiO2),其凝固温度为1170℃,在热轧除鳞时界面温度使Fe2SiO4由液相还原成固相,形成熔融状态后便会以楔形侵入氧化铁皮与钢基中,导致氧化铁皮的剥离性不好。
随卷取温度降低,Fe2O3含量减少,氧化皮厚度逐渐降低,同时氧化层与基体间的富Si层也逐渐变薄,表面形貌由岛状分布晶须变为团簇状螺旋柱晶组织，表面疏松多孔，且在内应力作用下发生褶皱鼓泡甚至破裂脱落,有利于酸洗除磷。酸洗时间与热轧卷取温度T和硅含量密切相关，当t＜T×Si％/600，氧化铁皮难以彻底去除，而当t＞T×Si％/300，则会出现过酸洗，影响带钢表面和边部的质量。为了实现有效酸洗，本发明中控制热轧原料酸洗时间t为：T×Si％/600≤t≤T×Si％/300，在完全去除氧化铁皮的同时还保证了带钢表面和边部的质量。
在现有的冷轧UCM轧机带钢边部板形控制技术中，首先，用末机架出口带钢边部板形仪通道的实测板形值减去目标板形值，得到边部板形偏差。然后，根据边部板形偏差判断带钢边部板形状态：当边部板形偏差大于给定的上限时，认为带钢边部局部偏松，此时对应边浪；当边部板形偏差小于给定的下限时，认为带钢边部局部偏紧，此时对应边裂。
中间辊通过串辊改变CVC辊的位置，来改变中间辊和工作辊之间的接触力分布，从而进一步改变工作辊的变形来实现对带钢板形的控制和调整，辊缝的凸度调节域间接的代表了轧机对板形的控制能力。中间辊窜辊量低于30mm时，带钢边部局部偏松，此时容易出现边浪，中间辊窜辊量高于80mm时，带钢边部局部偏紧，此时容易出现边裂甚至断带。
轧制过程中如果轧机的弯辊形貌合适，工作辊设置为合适的凸面辊或凹面辊，冷轧过程中钢带的边裂就能得到较好的抑制。当采用凸面辊(正弯辊)时，L/Rp＞0，边部裂纹长度较长，且随着Rp的增加，L/Rp逐渐下降，边部裂纹长度逐渐减小，L/Rp接近0时，凸面辊成为平辊。采用平辊时也会产生边裂，因为此时无论工作辊形貌如何，在轧制方向也会存在拉伸应力。当采用凹面辊(负弯辊)时，L/RN＜0，裂纹顶端扩展速度会逐渐变慢，L/RN＜-0.15时，裂纹顶端闭合，不会进一步扩展，甚至在更大的压下量下，边裂也不会再延展并且会闭合。工作辊采用凹面辊时在边部会产生边浪，材料延展性越高，轧制过程中边部越容易延伸。这种情况下，凹面辊增加了轧制过程中产生大边浪的几率。但是，高牌号无取向硅钢由于合金含量较高，延展性较差，凹面辊对边浪控制的负面影响不显著，但是为了提高轧制成材率，提高同板差水平，选取-0.25≤L/RN＜-0.15。
本发明的有益效果如下：
本发明通过优化热轧卷的酸洗时间，采用合理的工作辊轮廓尺寸，以及调整合中间辊窜辊量，在抑制冷连轧边部边裂的前提下，最大化削弱了边浪的产生，在热轧原料不切边的条件下改善了新能源汽车驱动电机用高牌号无取向硅钢的冷连轧边部质量，实现了高效生产，减轻了冷轧后边部切损量，提高了成材率。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案做进一步的解释说明。
本发明实施例提供了一种改善高牌号无取向硅钢冷连轧边部质量的方法，所述冷连轧采用UCMW五机架连轧机组，所述方法包括：
1)控制热轧原料酸洗时间t为：
T×Si％/600≤t≤T×Si％/300
其中：T为热轧卷取温度，Si％为高牌号无取向硅钢中Si的质量百分比重量。
2)将连轧机中间辊窜辊量设置在30～80mm；
3)连轧机工作辊辊身长度L与工作辊表面曲率半径R的比值L/R控制范围：
-0.25≤L/R≤-0.15
其中：工作辊为凹面辊，对应负弯辊，R取负值。
下面为具体实施例：
实施例1和对比例1
热轧原料硅含量：3.30％，厚度2.1mm，目标产品厚度0.30mm，热轧卷取温度，酸洗时间，中间辊及工作辊参数，相应轧制情况如表1所示，其中表1中，实施例1-1至实施例1-5为实施例1的不同组别，对比例1-1至对比例1-7为对比例1的不同组别。
表1.实施例1和对比例1中工艺及轧制情况对比
实施例2和对比例2
热轧原料硅含量：2.90％，厚度2.2mm，目标产品厚度0.35mm，热轧卷取温度，酸洗时间，中间辊及工作辊参数，相应轧制情况如表2所示。其中表2中，实施例2-1至实施例2-5为实施例2的不同组别，对比例2-1至对比例2-7为对比例2的不同组别。
表2.实施例2和对比例2的工艺及轧制情况
实施例1和实施例2的不同组分均同时满足酸洗时间，中间辊窜辊量以及L/R的要求，冷连轧后钢板表面质量良好，边浪控制和边裂抑制情况较好。而对比例1和对比例2的不同组别中，部分因为酸洗时间不合适导致了钢板表面质量不佳，部分因为中间辊窜辊量不合适导致了边浪控制不良，部分因为L/R取值不当导致边裂严重甚至断带。
从实施例和对比例情况来看，同时满足合适的酸洗时间，中间辊窜辊量以及L/R的要求能得到理想的新能源汽车驱动电机用高牌号无取向硅钢冷连轧边部质量。
Claims (3)
1.一种改善新能源汽车驱动电机用高牌号无取向硅钢冷连轧边部质量的方法，所述冷连轧采用UCMW五机架连轧机组，其特征在于，所述方法包括：
控制热轧原料酸洗时间t为：
T×Si％/600≤t≤T×Si％/300
其中：T为热轧卷取温度，Si％为高牌号无取向硅钢中Si的质量百分比重量；
将连轧机中间辊窜辊量设置在30～80mm；
连轧机工作辊辊身长度L与工作辊表面曲率半径R的比值L/R控制范围：
-0.25≤L/R≤-0.15
其中：工作辊为凹面辊，对应负弯辊，R取负值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，高牌号无取向硅钢中Si％为2-4％。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，热轧卷取温度为550-750℃。
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