CN113857251B - 一种增大压下率的电工钢冷轧装置及冷轧方法 - Google Patents
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Abstract
一种增大压下率的电工钢冷轧装置及冷轧方法，属于电工钢冷轧技术领域，该电工钢冷轧装置，包括单机架可逆轧机，单机架可逆轧机的两侧均设置有电磁感应加热装置和氮气风冷装置，氮气风冷装置靠近单机架可逆轧机的轧制进口或入口设置，本发明的有益效果是，本发明通过在单机架可逆轧机两侧增设电磁感应加热装置和氮气风冷装置，对每道次轧制过程中可在线调节电磁感应加热温度，实现了边去应力退火边轧制，保证了正常的轧制工作，达到了高效轧制更薄规格电工钢产品的目的和消化生产CSP热轧超厚过渡坯的目的。
Description
技术领域
本发明涉及电工钢冷轧技术领域，尤其涉及一种增大压下率的电工钢冷轧装置及冷轧方法。
背景技术
电工钢是一种含碳量极低的硅铁软磁合金，因其具有导磁率高、矫顽力低、电阻系数大等特性广泛应用于各种电机、发电机和变压器的铁芯。随着国家环保要求的不断提高，电机产品国家能效标准升级，对电工钢产品高效化要求不断提高，薄规格电工钢产品是高效化的主要途径和措施之一。增大压下率，减薄厚度，可以大幅降低涡流损耗，能显著降低铁损，而对磁感的影响程度较小，因此薄规格电工钢产品必然成为未来发展的主要趋势之一。
一方面，薄规格高牌号电工钢产品，随着牌号的提升，硅含量不断增加，电工钢产品的强度和硬度明显提高，延伸率显著降低，在轧制压下过程中易产生加工硬化，导致轧制力超标，无法轧制到更薄的目标厚度；
另一方面，部分中低牌号CSP热轧过渡坯电工钢厚度超过3.0mm，超过轧机的设计能力，无法一次轧制到成品厚度，无法轧制的钢卷需要卸卷到连退机组或者罩退机组进行中间退火后，方可再次上线轧制，严重影响轧机的生产节奏。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种增大压下率的电工钢冷轧装置及冷轧方法，通过在单机架可逆轧机两侧增设电磁感应加热装置和氮气风冷装置，对每道次轧制过程中的热轧带钢进行在线电磁感应加热，实现边去应力退火边轧制，可将电工钢高效轧制到目标厚度。
为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：所述增大压下率的电工钢冷轧装置，包括单机架可逆轧机，所述单机架可逆轧机的两侧均设置有电磁感应加热装置和氮气风冷装置，所述氮气风冷装置靠近所述单机架可逆轧机的轧制进口或入口设置。
所述电磁感应加热装置和氮气风冷装置设置在轧制通道内。
所述电磁感应加热装置与可控的交流电源相连，所述电磁感应加热装置包括设置在热轧带钢上下表面的电磁感应加热板，两个电磁感应加热板相对设置且相互并联连接。
所述电磁感应加热板的加热温度设置在0～600℃。
所述氮气风冷装置包括设置在热轧带钢上下表面的多个氮气喷嘴，上下表面的氮气喷嘴相对设置。
所述热轧带钢上表面或下表面的喷嘴的数量设置为20～30个，喷嘴的流量设置为1500～2500m3/h，热轧带钢进入单机架可逆轧机前的温度降低至小于200℃。
一种增大压下率的电工钢冷轧方法，运用所述的冷轧装置，包括以下步骤：
步骤1：根据电工钢卷的厚度及轧制目标厚度控制电磁感应加热装置和氮气风冷装置的启闭；
步骤2：需要感应加热的热轧带钢通过电磁感应加热装置以设定的温度对其上下表面进行感应加热退火；
步骤3：感应加热后的热轧带钢经过氮气风冷装置快速冷却，使热轧带钢进入单机架可逆轧机轧制前温度降低至小于200℃；
步骤4：热轧带钢经过单机架可逆轧机进行轧制；
步骤5：轧制后的热轧带钢逆向轧制，热轧带钢通过单机架可逆轧机另一侧的电磁感应加热装置以设定的温度加热后，再通过氮气风冷装置使热轧带钢温度降低至200℃以下后再轧制；
步骤6：按照步骤2～5的方法对热轧带钢进行多道次轧制。
在所述步骤1中，当电工钢卷的厚度大于3mm，轧制的目标厚度为0.3～0.5mm时，或当电工钢卷的厚度为1.8～3mm，轧制的目标厚度小于0.4mm时，控制电磁感应加热装置和氮气风冷装置开启。
所述步骤2中第一道次轧制前电磁感应加热装置的加热温度的设定依据为：热轧带钢的总压下率越大，电磁感应加热装置的加热温度越高。
在多道次轧制的过程中，随着轧制道次的增加，电磁感应加热装置的加热温度逐渐增加，相邻两道次的加热温度的差值为20～30℃。
本发明的有益效果是：
1、本发明通过通过在单机架可逆轧机两侧增设电磁感应加热装置和氮气风冷装置，根据电工钢目标厚度及压下规程，通过电磁感应加热装置可在0～600℃范围内对每道次轧制过程中的热轧带钢进行在线电磁感应加热，通过氮气风冷装置对感应加热的热轧带钢降温，保证热轧带钢进入单机架可逆轧机轧制前温度降低到200℃以下，防止乳化液活性遭到破坏，保证了单机架可逆轧机的正常轧制规程，实现了边去应力退火边轧制，可将电工钢高效轧制到目标厚度。
2、本发明根据热轧带钢的总压下率的大小来调节轧制每一道次的感应加热温度，且随着轧制道次的增加，在线调节感应加热温度逐渐增加，降低了加工硬化对轧制过程的影响，一方面，对于正常热轧原料厚度1.8mm～3.0mm范围内的薄规格高牌号电工钢卷，通过冷轧可以轧制到0.40mm～0.50mm，而通过本发明方法，对于同样厚度范围内的热轧钢卷，通过冷轧可以轧制到0.17mm～0.28mm更薄规格，获得表面质量及磁性能优良的电工钢产品，达到了高效轧制更薄规格电工钢产品的目的；另一方面，对于部分中低牌号CSP热轧过渡坯厚度超过3.0mm，超过轧机的设计能力，无法一次轧制到成品厚度，而通过本发明方法，可以将CSP热轧过渡坯厚度3.0mm～4.0mm范围内的超厚钢卷，通过一次冷轧轧制到0.30mm～0.50mm正常成品厚度，达到了消化生产CSP热轧超厚过渡坯的目的。
综上，本发明通过在单机架可逆轧机两侧增设电磁感应加热装置和氮气风冷装置，对每道次轧制过程中可在线调节电磁感应加热温度，实现了边去应力退火边轧制，保证了正常的轧制工作，达到了高效轧制更薄规格电工钢产品的目的和消化生产CSP热轧超厚过渡坯的目的。
附图说明
下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为本发明的结构示意图；
上述图中的标记均为：1.单机架可逆轧机，2.电磁感应加热装置，21.电磁感应加热板，3.氮气风冷装置，31.氮气喷嘴，4.轧制通道。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明具体的实施方案为：如图1所示，一种增大压下率的电工钢冷轧装置，包括单机架可逆轧机，单机架可逆轧机的两侧均设置有电磁感应加热装置和氮气风冷装置，通过电磁感应加热装置可对每道次轧制过程中的热轧带钢进行在线电磁感应加热，实现了边去应力退火边轧制，可将电工钢高效轧制到目标厚度；其中的氮气风冷装置靠近单机架可逆轧机的轧制进口或入口设置，保证热轧带钢进入单机架可逆轧机轧制前温度降低到200℃以下，防止乳化液活性遭到破坏，保证了单机架可逆轧机的正常轧制规程。
具体地，其中的电磁感应加热装置和氮气风冷装置设置在轧制通道内，当电磁感应加热装置工作时起到了有效的保温效果，当氮气风冷装置工作时起到了在轧制通道内形成氮气保护气氛，可防止带钢在退火过程中发生氧化，同时实现了氮气快速冷却，保证热轧带钢进入单机架可逆轧机轧制前温度降低到200℃以下，防止轧制时的乳化液活性遭到破坏。
具体地，其中的电磁感应加热装置与可控的交流电源相连，电磁感应加热装置包括设置在热轧带钢上下表面的电磁感应加热板，两个电磁感应加热板相对设置且相互并联连接，对带钢的上下表面同时加热，通过控制交流电源的频率可控制两个电磁感应加热板的加热温度，可实现各道次加热温度的实时控制，可有效地降低加工硬化对带钢轧制的影响。根据电工钢目标厚度及压下规程，电磁感应加热板的加热温度在0～600℃的范围内调整。
具体地，其中的氮气风冷装置包括设置在热轧带钢上下表面的多个氮气喷嘴，上下表面的氮气喷嘴相对设置，通过上下表面的氮气喷嘴对带钢的上下表面同时进行降温。通过将热轧带钢上表面或下表面的喷嘴的数量设置为20～30个，喷嘴的流量设置为1500～2500m3/h，可保证热轧带钢进入单机架可逆轧机轧制前的温度降低至小于200℃。
运用上述冷轧装置对电工钢冷轧的方法，包括以下步骤：
步骤1：根据电工钢卷的厚度及轧制目标厚度控制电磁感应加热装置和氮气风冷装置的启闭。即当电工钢卷的厚度大于3mm，超过轧机的设计能力，无法一次轧制到成品厚度(目标厚度)0.3～0.5mm时，或当电工钢卷的厚度为1.8～3mm范围内的薄规格高牌号电工钢卷，在轧制压下过程中易产生加工硬化，轧制的目标厚度小于0.4mm时，控制电磁感应加热装置和氮气风冷装置开启。
步骤2：需要感应加热的热轧带钢通过电磁感应加热装置以设定的温度对其上下表面进行感应加热退火，该加热温度的设定依据为：热轧带钢的总压下率越大，电磁感应加热装置的加热温度越高。
步骤3：感应加热后的热轧带钢经过氮气风冷装置快速冷却，使热轧带钢进入单机架可逆轧机轧制前温度降低至小于200℃。
步骤4：热轧带钢以一定的速度经过单机架可逆轧机进行轧制。
步骤5：轧制后的热轧带钢逆向轧制，热轧带钢通过单机架可逆轧机另一侧的电磁感应加热装置以设定的温度加热后，再通过氮气风冷装置使热轧带钢温度降低至200℃以下后再轧制。
步骤6：按照步骤2～5的方法对热轧带钢进行多道次轧制，在多道次轧制的过程中，随着轧制道次的增加，电磁感应加热装置的加热温度逐渐增加，相邻两道次的加热温度的差值为20～30℃。
下面结合不同规格和牌号的电工钢的冷轧方法对本发明作进一步地说明。
以下实施例1、2和对比例1以薄规格高牌号电工钢产品为例来说明。其中的薄规格高牌号电工钢包括以下化学成分：C：0.0016％，Si：3.17％，Mn：0.51％，P：0.009％，S：0.0013％，Als：0.89％。该热轧电工钢卷的厚度为2.5mm，轧制的目标厚度小于0.4mm。
实施例1
该热轧电工钢卷的厚度为2.5mm，轧制的目标厚度为0.35mm，总压下量为2.15mm。具体的轧制步骤如下：
步骤1：控制单机架可逆轧机两侧的电磁感应加热装置和氮气风冷装置开启；
步骤2：热轧带钢通过电磁感应加热装置以320℃对其上下表面进行感应加热退火，感应加热后的热轧带钢经过喷嘴流量为1500m3/h的氮气风冷装置后，快速冷却，使热轧带钢进入单机架可逆轧机轧制前温度降低至150℃左右；
步骤3：热轧带钢以400m/min速度经过单机架可逆轧机，单机架可逆轧机以最大的轧制负荷12000KN进行轧制；
步骤4：轧制后的热轧带钢逆向轧制，热轧带钢通过单机架可逆轧机另一侧的电磁感应加热装置以340℃的温度加热后，再通过喷嘴流量为1700m3/h的氮气风冷装置使热轧带钢温度降低至150℃左右；
步骤5：热轧带钢以600m/min速度经过单机架可逆轧机，单机架可逆轧机以最大的轧制负荷12000KN进行轧制；
步骤6：按照步骤2～5的方法对热轧带钢进行5道次轧制，在3-5道次轧制过程中，热轧带钢分别以800m/min、900m/min、900m/min的速度经过单机架可逆轧机，单机架可逆轧机以最大的轧制负荷进行轧制；3-5道次轧制前的感应退火温度分别设置为360℃、380℃、400℃，与对应的电磁感应加热装置相配合的氮气风冷装置中喷嘴流量分别为1800m/h、1900m/h、2000m/h。
经上述工艺轧制的电工钢带表面质量优良，5道次轧制结束后带钢的厚度由2.5mm轧到0.349mm，各道次的轧制厚度变化情况如表1所示。
表1实施例1中带钢轧制厚度变化情况
实施例2
该热轧电工钢卷的厚度为2.5mm，轧制的目标厚度为0.24mm，总压下量为2.26mm，总压下量相对于实施例1增加，需要调节1道次轧制加热温度高于实施例1。具体的轧制步骤如下：
步骤1：控制单机架可逆轧机两侧的电磁感应加热装置和氮气风冷装置开启；
步骤2：热轧带钢通过电磁感应加热装置以520℃对其上下表面进行感应加热退火，感应加热后的热轧带钢经过喷嘴流量为2000m/h的氮气风冷装置后，快速冷却，使热轧带钢进入单机架可逆轧机轧制前温度降低至150℃左右；
步骤3：热轧带钢以400m/min速度经过单机架可逆轧机，单机架可逆轧机以最大的轧制负荷12000KN进行轧制；
步骤4：轧制后的热轧带钢逆向轧制，热轧带钢通过单机架可逆轧机另一侧的电磁感应加热装置以540℃的温度加热后，再通过喷嘴流量为2200m/h的氮气风冷装置使热轧带钢温度降低至150℃左右；
步骤5：热轧带钢以600m/min速度经过单机架可逆轧机，单机架可逆轧机以最大的轧制负荷12000KN进行轧制；
步骤6：按照步骤2～5的方法对热轧带钢进行5道次轧制，在3-5道次轧制过程中，热轧带钢分别以800m/min、900m/min、900m/min的速度经过单机架可逆轧机，单机架可逆轧机以最大的轧制负荷进行轧制；3-5道次轧制前的感应退火温度分别设置为560℃、580℃、600℃，与对应的电磁感应加热装置相配合的氮气风冷装置中喷嘴流量分别为2300m/h、2400m/h、2500m/h。
经上述工艺轧制的电工钢带表面质量优良，5道次轧制结束后带钢的厚度由2.5mm轧到0.237mm，各道次的轧制厚度变化情况如表2所示。
表2实施例2中带钢轧制厚度变化情况
对比例1
与实施例1和实施例2不同的是，在单机架可逆轧机两侧不使用电磁感应加热装置和氮气风冷装置；选择2.5mm厚度的原料按照实施例1和实施例2的速度通过单机架可逆轧机进行5道次轧制，每道次按照最大轧制负荷进行轧制。
经上述工艺轧制的电工钢带表面质量优良，5道次轧制结束后带钢的厚度由2.5mm轧到0.5mm，各道次的轧制厚度变化情况如表3所示。
表3对比例1中带钢轧制厚度变化情况
通过实施例1、2和对比例1可以得出：对于正常热轧原料厚度1.8mm～3.0mm范围内的薄规格高牌号电工钢卷，在轧制之前不经过感应加热，直接通过冷轧可以轧制到0.40mm～0.50mm，而通过本发明方法，对于同样厚度范围内的热轧钢卷，通过冷轧可以轧制到小于0.4mm，甚至可以轧制到0.17mm～0.28mm更薄的规格，获得表面质量及磁性能优良的电工钢产品，达到了高效轧制更薄规格电工钢产品的目的。
以下实施例3、4和对比例2以中低牌号CSP热轧超厚过渡坯电工钢为例来说明。其中的热轧超厚过渡坯电工钢包括以下化学成分：C：0.0035％，Si：1.35％，Mn：0.26％，P：0.011％，S：0.0018％，Als：0.26％。其中的Si含量小于薄规格高牌号电工钢中Si的含量，其硬度小于薄规格高牌号电工钢的硬度。该热轧电工钢卷的厚度为3.5mm，轧制的目标厚度为0.3～0.5mm。
实施例3
该热轧电工钢卷的厚度为3.5mm，轧制的目标厚度为0.5mm，总压下量为3mm。具体的轧制步骤、各道次的感应加热温度、各道次氮气风冷装置喷嘴的流量与实施例1相同。
经上述工艺轧制的电工钢带表面质量优良，5道次轧制结束后带钢的厚度由3.5mm轧到0.5mm，各道次的轧制厚度变化情况如表4所示。
表4实施例3中带钢轧制厚度变化情况
实施例4
该热轧电工钢卷的厚度为3.5mm，轧制的目标厚度为0.35mm，总压下量为3.15mm。具体的轧制步骤、各道次的感应加热温度、各道次氮气风冷装置喷嘴的流量与实施例2相同。
经上述工艺轧制的电工钢带表面质量优良，5道次轧制结束后带钢的厚度由3.5mm轧到0.35mm，各道次的轧制厚度变化情况如表5所示。
表5实施例4中带钢轧制厚度变化情况
对比例2
与实施例3和实施例4不同的是，在单机架可逆轧机两侧不使用电磁感应加热装置和氮气风冷装置；选择3.5mm厚度的原料按照实施例3和实施例4的速度通过单机架可逆轧机进行5道次轧制，每道次按照最大轧制负荷进行轧制。
经上述工艺轧制的电工钢带表面质量优良，5道次轧制结束后带钢的厚度由3.5mm轧到0.715mm，各道次的轧制厚度变化情况如表6所示。
表6对比例2中带钢轧制厚度变化情况
通过实施例3、4和对比例2可以得出：对于部分中低牌号CSP热轧过渡坯厚度超过3.0mm，超过轧机的设计能力，无法一次轧制到成品厚度，而通过本发明方法，可以将CSP热轧过渡坯厚度3.0mm～4.0mm范围内的超厚钢卷，通过一次冷轧轧制到0.30mm～0.50mm正常成品厚度，达到了消化生产CSP热轧超厚过渡坯的目的。
综上，本发明通过在单机架可逆轧机两侧增设电磁感应加热装置和氮气风冷装置，对每道次轧制过程中可在线调节电磁感应加热温度，实现了边去应力退火边轧制，保证了正常的轧制工作，达到了高效轧制更薄规格电工钢产品的目的和消化生产CSP热轧超厚过渡坯的目的。
以上所述，只是用图解说明本发明的一些原理，本说明书并非是要将本发明局限在所示所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。
Claims (8)
1.一种增大压下率的电工钢冷轧方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：根据电工钢卷的厚度及轧制目标厚度控制电磁感应加热装置和氮气风冷装置的启闭；在所述步骤1中，当电工钢卷的厚度大于3mm，轧制的目标厚度为0.3~0.5mm时，或当电工钢卷的厚度为1.8~3mm，轧制的目标厚度小于0.4mm时，控制电磁感应加热装置和氮气风冷装置开启；
步骤2：需要感应加热的热轧带钢通过电磁感应加热装置以设定的温度对其上下表面进行感应加热退火；
步骤3：感应加热后的热轧带钢经过氮气风冷装置快速冷却，使热轧带钢进入单机架可逆轧机轧制前温度降低至小于200℃；
步骤4：热轧带钢经过单机架可逆轧机进行轧制；
步骤5：轧制后的热轧带钢逆向轧制，热轧带钢通过单机架可逆轧机另一侧的电磁感应加热装置以设定的温度加热后，再通过氮气风冷装置使热轧带钢温度降低至200℃以下后再轧制；
步骤6：按照步骤2~5的方法对热轧带钢进行多道次轧制；
所述单机架可逆轧机的两侧均设置有电磁感应加热装置和氮气风冷装置，所述氮气风冷装置靠近所述单机架可逆轧机的轧制进口或入口设置。
2.根据权利要求1所述的增大压下率的电工钢冷轧方法，其特征在于：所述电磁感应加热装置和氮气风冷装置设置在轧制通道内。
3.根据权利要求1所述的增大压下率的电工钢冷轧方法，其特征在于：所述电磁感应加热装置与可控的交流电源相连，所述电磁感应加热装置包括设置在热轧带钢上下表面的电磁感应加热板，两个电磁感应加热板相对设置且相互并联连接。
4.根据权利要求3所述的增大压下率的电工钢冷轧方法，其特征在于：所述电磁感应加热板的加热温度设置在0~600℃。
5.根据权利要求1所述的增大压下率的电工钢冷轧方法，其特征在于：所述氮气风冷装置包括设置在热轧带钢上下表面的多个氮气喷嘴，上下表面的氮气喷嘴相对设置。
6.根据权利要求5所述的增大压下率的电工钢冷轧方法，其特征在于：所述热轧带钢上表面或下表面的氮气喷嘴的数量设置为20 ~30个，氮气喷嘴的流量设置为1500~2500m³/h，热轧带钢进入单机架可逆轧机前的温度降低至小于200℃。
7.根据权利要求1所述的增大压下率的电工钢冷轧方法，其特征在于：所述步骤2中第一道次轧制前电磁感应加热装置的加热温度的设定依据为：热轧带钢的总压下率越大，电磁感应加热装置的加热温度越高。
8.根据权利要求7所述的增大压下率的电工钢冷轧方法，其特征在于：在多道次轧制的过程中，随着轧制道次的增加，电磁感应加热装置的加热温度逐渐增加，相邻两道次的加热温度的差值为20~30℃。
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