CN113020278A - 一种预判取向硅钢冷轧脆断发生的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种预判取向硅钢冷轧脆断发生的方法，将酸洗带头20‑30cm进行剪切取样，在取到的样板上面注明工作侧和传动侧；将取好的样板送至焊缝检测冲压机处，通过冲压机对样板进行冲压，根据不同钢带厚度，设定不同冲孔机压力，对样板进行冲压后，通过观察裂纹形貌，预判常化卷在冷轧轧制过程中是否会发生脆断，本发明使带钢在冷轧前能够制定相应的对策措施，从而降低冷轧断带所产生的损失。

Description

一种预判取向硅钢冷轧脆断发生的方法

技术领域

本发明属于冷轧取向硅钢的技术领域，尤其涉及一种预判取向硅钢冷轧脆断发生的方法。

背景技术

高磁感取向硅钢广泛用于各种大、中型变压器的制造，具有制造工艺复杂、机械性能差、塑性变形困难、变形抗力大等特点，冷轧时极易发生断带事故。实际上，脆性断裂并非简单由一种某种单一因素造成，而是多种原因叠加在一起形成的。钢的内部组织、化学成分影响、生产工艺的特性、铸坯质量、热轧及常化温度、冷却速率及均匀性等都有关，其中钢的内部组织是基本因素。裂纹产生的原因在于取向硅钢内组织彼此形变不一致，故而在相界面上产生裂纹，在冷轧过程中产生脆性断裂。

目前的生产流程是经常化酸洗后将带钢送至冷轧工序进行轧制，这种生产方式存在的问题和缺点主要是：1、钢卷在轧制过程中才能表现出是否有脆断，不能提前做一些工艺调整和预防断带措施；2、取样送检做拉伸试验，抽检样本低，并且结果具有滞后性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述存在的问题，提供一种预判取向硅钢冷轧脆断发生的方法，根据取向硅钢在冷轧过程中产生脆性断裂的起源演变裂纹的过程，通过一种简单的冲压方法，通过对常化酸洗后的带钢进行冲压后所形成的裂纹形貌，对带钢在轧制过程中产生脆性断裂的发生提供依据，使带钢在冷轧前能够制定相应的对策措施，从而降低冷轧断带所产生的损失。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种预判取向硅钢冷轧脆断发生的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1)带钢在常化酸洗焊缝到达尾部横剪时将带钢焊缝切除；

S2)将酸洗带头进行剪切取样，在取到的样板上面注明工作侧和传动侧；

S3)将取好的样板送至焊缝冲压机处，通过冲压机对样板进行冲压，设定冲压间距；

S4)对冲孔机压力进行设定，在压力不断加大过程中样板发生形变，并逐渐产生裂纹，观察样板冲压裂纹产生形貌并进行记录；

S5)将冲压所产生的裂纹结果在制造系统中做质量实绩，将信息带入下工序，同时在钢卷上面注明，将钢卷送至后工序。

按上述方案，步骤S2中所述酸洗带头的长度为20～30cm，步骤S3中所述冲压间距为 20cm。

按上述方案，步骤S4中所述冲孔机压力的设定方式为：2.0～2.3mm厚度板材压力设定1～2MPa，2.3～2.6mm板材压力设定1.5～2.5MPa。

按上述方案，步骤S4中所述样板形变经过三个阶段：弹性变形阶段、塑性变形阶段和断裂分离阶段，在所述塑性变形阶段过渡至断裂分离阶段过程中，样板产生裂纹的形貌分为四种形态：无宏观裂纹、半圆形规则裂纹、裂口形貌呈“V”形、裂口形貌呈“W”形。

按上述方案，所述样板裂纹形貌为所述无宏观裂纹和半圆形规则裂纹时，在轧制过程中轧制稳定，不会出现脆断现象；样板裂纹形貌为所述裂口形貌呈“V”形时，在轧制过程中边部会萌生裂纹，并且向深处扩展，发生脆断；样板裂纹形貌为所述裂口形貌呈“W”形时，在冷轧时第二道次起步瞬间极易发生脆性断裂，产生脆断。

本发明的有益效果是：提供一种预判取向硅钢冷轧脆断发生的方法，断裂时效性判断，通过冲压形成的裂纹形貌与位置，及时对常化酸洗冷却工艺的调整指明方向，避免产生冷却硬化带；解决了对常化酸洗后的带钢可轧制性的预判，通过信息的及时传递，根据冲压结果在轧制前进行预判，对于二道次起步易出现的脆断改变卷取方式、降速轧制及减小张力等措施，降低轧制过程中产生的断带风险；由于带钢厚度所引起的脆断与带钢厚度成比例，因此在判断裂纹产生的形态后，对易产生脆断的钢卷进行加热，提高冷轧加工性能。

附图说明

图1为本发明一个实施例的流程框图。

图2为本发明一个实施例的样板产生周向裂纹的示意图。

图3为本发明一个实施例的样板产生“V”形裂纹的示意图。

图4为本发明一个实施例的样板产生“W”形裂纹的示意图。

具体实施方式

为更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

实现了在冷轧前，通过对常化酸洗后的带钢进行冲压后所形成的裂纹形貌，对带钢在轧制过程中产生脆性断裂的发生提供依据，使带钢在冷轧前能够制定相应的对策措施，从而降低冷轧断带所产生的损失。

如图1-图4所示，为了达到上述目的，本发明提供一种预判取向硅钢冷轧脆断发生的方法，包括如下步骤：

(1)带钢在常化酸洗焊缝到达尾部横剪时将带钢焊缝切除；

(2)将带头20-30cm进行剪切取样(从大量生产经验中总结得出轧制二道次起步易发生脆断，即酸洗带头)；在取到的样板上面注明工作侧和传动侧；

(3)将取好的样板送至焊缝冲压机处，通过冲压机对样板进行冲压，冲压间距20cm；

(4)对冲孔机压力进行设定，2.0～2.3mm厚度板材压力设定1～2MPa，2.3～2.6mm板材压力设定1.5～2.5MPa，观察冲压裂纹产生形貌并进行记录；

(5)在压力不断加大过程中，板材形变大概经过三个阶段：

5.1)第一阶段弹性变形阶段，冲头与样板接触后，使样板压缩产生拉伸和弯曲弹性变形，此时，钢内应力没有超出钢材的弹性极限，冲压处形成圆形坑印，此过程中无裂纹；5.2)第二阶段塑性变形阶段，当压力继续加大，冲头下压，钢材内应力达到屈服强度时开始产生塑性流动、滑移变形，同时伴随金属的拉伸和弯曲。随着冲头压入样板的深度增大，塑性变形程度逐渐加大，变形区硬化加剧，直到内应力达到强度极限，材料出现裂纹；5.3)第三阶段断裂分离阶段，随着压力加大，冲头继续下压，已经出现的裂纹逐渐向金属内层扩展延伸，形成不同的裂纹形态。

(6)外貌宏观观察，不同的样板在相同的压力下，裂纹产生的形态不同，在形变第二阶段到第三阶段转变的过程中，样板产生裂纹的形貌可分为四种形态：

6.1)裂纹第一种形态，无宏观裂纹。在压力由小到大过程中，出现局部变形过大，冲压处会迅速硬化，使变形向周围扩展，冲压处形成圆形凹坑，此时目视无裂纹；6.2)裂纹第二种形态，半圆形规则裂纹。当继续加大压力，超出钢材的弹性极限时，局部板厚过分变薄而产生破裂，就会在冲压坑处延周向上产生半圆形裂纹；6.3)裂纹第三种形态，裂口形貌呈“V”形。此裂纹产生于第二阶段塑性变形阶段前期，在相对较小压力下形成；6.4)裂纹第四种形态，裂口形貌呈“W”形，近似垂直于轧制方向。此裂纹产生于第一变形阶段至第二变形阶段前期，在相对较小压力下形成的脆性裂口，并向外扩展延伸。

(7)裂纹第一、二种形态，在轧制过程中轧制稳定，不会出现脆断现象；裂纹第三种形态，在轧制过程中边部会萌生裂纹，并且向深处扩展，发生脆断；裂纹第四种形态，在冷轧时第二道次起步瞬间极易发生脆性断裂，产生脆断。

(8)将冲压所产生的裂纹结果在制造系统中做质量实绩，将信息带入下工序，同时在钢卷上面注明，将钢卷送至后工序。

实施例1

因为高磁感取向硅钢制造过程的复杂性和实际生产设备的影响，通过人为干预的方式，模拟在不同的条件下轧制裂纹的产生。利用焊机焊缝预判冲压机，预判常化酸洗后常化板在冲压后形成的裂纹形貌的方法，其步骤为：

1)在一块常化板上面，取a1，a2，a3，3块2.3mm厚度，20-30cm宽度的常化板带头样，送至冲压机；

2)将a1用冲孔机对样板进行冲压，每个冲压点之间间隔20cm，压力调节在0～1MPa；

3)冲压完成后，其形貌为第一阶段的弹性变形阶段，冲压处形成圆形浅坑，无裂纹；

4)将a2加大压力，当压力为1～2MPa冲压时，其形貌为第二阶段的塑性变形阶段，两侧边部形貌一致，延冲孔周向上产生微裂纹(见图1)；

5)将a3继续加大压力，当压力为2～3MPa冲压时，其形貌为第三阶段的断裂分离阶段，两侧边部形貌一致，延冲孔周向上产生断裂。

在跟踪轧制过程中，该实施案例最终证实轧制稳定无断带，同时压力1～2MPa即可满足冲压对轧制性能的预判。

实施例2

调整边部冷却速率，使工作侧边部冷却大于传动侧。

1)在一块常化板上面，取b1，b2，b3，3块2.3mm厚度，20-30cm宽度的常化板带头样，送至冲压机；

2)将b1用冲孔机对样板进行冲压，每个冲压点之间间隔20cm，压力调节在0～1MPa；

3)冲压完成后，其形貌为第一阶段的弹性变形阶段，冲压处形成圆形浅坑，两侧边部形貌一致，无裂纹；

4)将b2加大压力，当压力为1～2MPa冲压时，其形貌为第二阶段的塑性变形阶段，工作侧产生“V”形微裂纹，传动侧延冲孔周向上产生微裂纹(见图2)；

5)将b3继续加大压力，当压力为2～3MPa冲压时，其形貌为第三阶段的断裂分离阶段，工作侧产生“V”形裂纹加大并且延伸，传动侧延冲孔周向上产生断裂；

在跟踪轧制过程中，该实施案例最终证实轧制中工作侧先发生裂口，在轧制二道次起步的过程中脆断断带，压力1～2MPa即可满足冲压对轧制性能的预判。

实施例3

调整整板面冷却速率，使冷却速率为当前的两倍；

1)在一块常化板上面，取c1，c2，c3，3块2.3mm厚度，20-30cm宽度的常化板带头样，送至冲压机；

2)将c1用冲孔机对样板进行冲压，每个冲压点之间间隔20cm，压力调节在0～1MPa；

3)冲压完成后，其形貌为第一阶段的弹性变形阶段，冲压处形成圆形浅坑，两侧边部形貌一致，无裂纹；

4)将c2加大压力，当压力为1～2MPa冲压时，其形貌为第二阶段的塑性变形阶段，整块样板冲压形貌一致，冲压过程中明显发生脆裂，产生“W”形微裂纹(见图3)；

5)将c3继续加大压力，当压力为2～3MPa冲压时，其形貌为第三阶段的断裂分离阶段，整块样板冲压形貌一致，“W”形微裂纹加大并且延伸，冲孔整个产生断裂脱离；

在跟踪轧制过程中，该实施案例最终证实轧制中第二道次发生卷取脆断和起步脆断，压力1～2MPa即可满足冲压对轧制性能的预判。

实施例4-6

选择2.6mm厚度的常化板取样按照上述实验方案重复进行实施。

在最终跟踪轧制过程验证中，该实施案例所产生结果与2.3mm厚度常化板相对应。但 2.6mm厚度第二、三裂纹状态所需压力为1.5～2.5MPa。

实施例1-6的预判结果如下表一

综上所述，按实施例1-6中高磁感取向硅钢常化后，在2.3mm厚度的常化板用1-2MPa 压力，2.6mm厚度的常化板用1.5-2.5MPa压力进行冲压，观察其裂纹形貌，通过制造系统将信息传递给下工序，从而对该裂纹的轧制性能进行预判，通过降速、加热等有效措施，降低轧制断带风险，提高轧机产能。

本发明仅以上述实例进行解释说明，并非是对本发明的实施方式的限定，各部件的结构、位置设置及其连接都是可以有变化的。在本发明技术基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改变或等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (5)

1.一种预判取向硅钢冷轧脆断发生的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1)带钢在常化酸洗焊缝到达尾部横剪时将带钢焊缝切除；

S2)将酸洗带头进行剪切取样，在取到的样板上面注明工作侧和传动侧；

S3)将取好的样板送至焊缝冲压机处，通过冲压机对样板进行冲压，设定冲压间距；

S4)对冲孔机压力进行设定，在压力不断加大过程中样板发生形变，并逐渐产生裂纹，观察样板冲压裂纹产生形貌并进行记录；

S5)将冲压所产生的裂纹结果在制造系统中做质量实绩，将信息带入下工序，同时在钢卷上面注明，将钢卷送至后工序。

2.根据权利要求1所述的一种预判取向硅钢冷轧脆断发生的方法，其特征在于，步骤S2中所述酸洗带头的长度为20～30cm，步骤S3中所述冲压间距为20cm。

3.根据权利要求1或2所述的一种预判取向硅钢冷轧脆断发生的方法，其特征在于，步骤S4中所述冲孔机压力的设定方式为：2.0～2.3mm厚度板材压力设定1～2MPa，2.3～2.6mm板材压力设定1.5～2.5MPa。

4.根据权利要求3所述的一种预判取向硅钢冷轧脆断发生的方法，其特征在于，步骤S4中所述样板形变经过三个阶段：弹性变形阶段、塑性变形阶段和断裂分离阶段，在所述塑性变形阶段过渡至断裂分离阶段过程中，样板产生裂纹的形貌分为四种形态：无宏观裂纹、半圆形规则裂纹、裂口形貌呈“V”形、裂口形貌呈“W”形。

5.根据权利要求4所述的一种预判取向硅钢冷轧脆断发生的方法，其特征在于，所述样板裂纹形貌为所述无宏观裂纹和半圆形规则裂纹时，在轧制过程中轧制稳定，不会出现脆断现象；样板裂纹形貌为所述裂口形貌呈“V”形时，在轧制过程中边部会萌生裂纹，并且向深处扩展，发生脆断；样板裂纹形貌为所述裂口形貌呈“W”形时，在冷轧时第二道次起步瞬间极易发生脆性断裂，产生脆断。

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