随着我国新能源汽车的高速发展和快速自粘结涂层铁心的推广应用,特别是电机、微电机及变压器产品的节能、绿色及高频、高强、高速化的应用,未来薄规格和超薄/极薄电工钢应用将更加广泛,产品质量要求也越来越高。我国冷轧电工钢生产发展了45年,产品厚度从0.50mm、0.35mm、0.30mm开始向薄规格方向发展。
所谓薄规格和超薄/极薄电工钢通常指厚度在0.15mm-0.25mm,0.02mm-0.1mm之间的电工钢,无论是取向还是无取向,它对板型的精度要求十分高,尤其是铁心叠装系数百分比,越高越好,同时还要达到磁感高、铁损低,强度高、频率高、转速快、体积轻等要求。这些重要技术指标都离不开板形质量的控制,对轧机供应商装备水平提出了更高的挑战。
武汉乾冶工程技术有限公司(以下简称:武汉乾冶)是国内制造多辊轧机的专业设计、技术总包、制造、安装、调试、应用业绩最多的设备供货商,可为国内外不锈钢、电工钢、高强钢、常规冷轧板带、有色金属等产品用户提供包括多辊可逆/连续冷轧机组、各类冷/热处理产线的全流程装备的工程技术公司,下设高端设备制造基地,拥有先进的激光跟踪仪、大型龙门铣、落地镗、五轴加工中心等精加工设备及控制手段。
公司产品现已销往国内外,如马钢、涟钢、太钢精密、宝钢德盛、宏旺集团、德龙集团、泰山钢铁、包头威丰、四川瑞致、河南金汇集团、北部湾新材料、北材南通、宝嘉集团、无锡环胜、江门日盈、梧州金海以及韩国浦项、印度金达尔、印尼永旺、越南和平钢铁等企业。特别是不锈钢、硅钢冷轧远程集控系统以及最大能力不锈钢冷轧全流程机组(1.2KM长)及机架数最多的18辊连轧机,分别在宏旺集团、广东宝嘉等企业中应用,截至2023年7月共销售18辊连轧机170余台(架)、20辊轧机40余台套。
众所周知,电工钢一般分取向和无取向,其中又分中低牌号无取向、高牌号无取向(含高磁感,高效);普通级取向(CGO)、高磁感取向(HiB),最高级别电工钢的硅含量到达6.5%Si,高牌号电工钢硅含量在3.2~3.5%Si。因硅含量高,钢板硬度和脆性大,给轧制带来难度,特别是高磁感取向(HiB)的轧制难度更大,所以对大压下率和变形量的控制十分重要,同时时效轧制,对电磁性能的影响以及纵向和横向同板差的控制,给轧钢带来许多挑战。武汉乾冶以领先技术和控制系统及各区间的辊子质量,完全能够为高端电工钢纵、横向厚度板型提供可靠的解决方案。
二是不同于6辊轧机,由于工作辊直径小、轧制力小,在轧机加减速过程中,不会出现6辊轧机因为润滑变化导致的轧制力大幅度变化。通常情况下6辊连轧机在生产高牌号无取向硅钢从高速到低速分切变换时,轧制力变换量可达100~250吨左右,而18辊连轧机基本可以控制在100吨以内,部分品种仅有30~50吨左右水平,使得前加减速板形稳定性更好,分切稳定性更高。这个特点不光有利于稳态连续轧制、对于高硅高脆性材料的从非稳态向稳态轧制转变(即通常所说的原板起步)而言,也可显著提升稳定性。
三是18辊连轧机组还配工作辊为D2及以上级别辊其刚性高于6辊常用的Cr5、Cr6辊,因此轧辊刚性更大,极大消除了6辊轧机工作辊在大负载情况下,轧辊弹性变形、横向油膜分布不均等导致的局部轧制力分布不均及改善局部应力浪问题。
18辊连轧机由于辊径小单机架的绝对压下量大于6辊轧机,对于晶粒粗大的高牌号无取向硅钢而言,18辊连轧机可以实现几乎和20辊轧机相同大的绝对压下量,有利于晶粒破碎,避免前机架脆断。因此,18辊连轧机从生产及工艺稳定性角度看,更加适合于高端薄规格硅钢品种的连轧生产。同时还具有多机架可抬轧功能、先进的板形仪、横断面检测仪、板温计等,实现了在线板形、横向厚度及板温闭环控制。
为了满足横向厚度控制需要,开发了QY-SEC分区边降识别、中间辊弯辊全连续综合凸度及边降特殊中间辊形,实现带钢中部凸度和边降区同步按照特定比例进行调节。
图1 18辊连轧机组
二是采用自主专利冷轧除油系统,有两辊+四辊除油系统结构、四辊系统可根据板宽厚度速度机型分段式调节,同时除油系统均采用了柔性悬浮式设计、框架采用油缸定位、弹簧悬挂、气缸贴合设计,可实现高速状态下仅用出口一组四辊除油就可完成板面除油,整体效果优于DMS及三菱设计,同时除油辊消耗更低,具备硅钢生产的分区式流量控制功能和时效轧制温控功能,对通道及辊缝流量等进行了优化改进,结构较其他厂家更为简洁。
工艺平台部分采用全滑轨道设计,测厚仪、滚剪、除油系统整体可以退出线外进行维护。助卷系统可提供平推式常规设计也可提供集成悬臂式设计,减少安装空间。一中窜辊带压力、位置双环控制,脉冲式步进功能、以及优化后的止推轴承及辊头硬度设计,安全性可靠性高且止推耐用性更佳。凸度油缸为外置单头带保护罩形式、方便维护拆卸、机顶占用空间比较DMS机型更小。吊挂系统采用自主设计的柔性液压式,结构较DMS伺服简单可靠、较日立弹簧悬挂稳定性更高。

三是L1级别具备独有的短期强度自适应技术、动态AGC权重控制功能、卷取机卷偏心补偿技术。生产及安全功能上具备自主开发的断带提前预报和高速快开功能,综合响应时间低于0.4sec、配置有断带防散卷功能,断带后入口主机高速制动同时可实现出口侧受控自动停车;L2级别:乾冶电控具备全品种硅钢的L2模型预报计算功能及长期自学习能力,可提供生产、质量、设备报表。
四是具备转向辊及板形辊速度及力矩双环控制技术,无需激光测速仪即可达到超高精度厚度水平和板形闭环系统,针对硅钢脆性大、边部控制难度高的生产特点,配置有硅钢专用的带钢边部板形控制策略。
五是联合汇川、力士乐、MOOG开发了伺服液压控制系统,并在近百台套设备上应用,节能效率较传统液压系统提升40~60%以上水平。
六是可为客户提供硅钢冷轧生产工艺、轧辊磨削及板形目标曲线、工艺润滑设计等技术支持以及7×24小时的客户响应、远程工艺指导及设备问题诊断服务。