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【摘要】本文介绍了硅钢的特点，对目前国内外生产硅钢的各种轧机形式、生产工艺、结构特点、轧制能力、控制方式等方面进行了分析研究。
【关键词】硅钢；轧机
Techniques of silicon steel rolling
Yang Shi-ping,Ao Huo-ping,Huang Xiao-quan
(Xinyu Iron and Steel CompanyXinyuJiangxi338000)
【Abstract】This article describes the characteristics of silicon steel, silicon steel production at home and abroad on a variety of mill forms, production processes, structural features, rolling capacity, control and other aspects of the analysis.
【Key words】Silicon;Mill
1. 引言
近年来随着社会发展和科学技术的进步，用户对冷轧硅钢牌号和产品的质量、性能的要求越来越高。目前对于硅钢生产的轧机，除中低牌号无取向硅钢采用连轧机外，绝大部分高牌号，高磁感无取向硅钢，取向硅钢都是采用可逆轧机轧制。典型的硅钢轧机有CVC6-HS，UCM，森吉米尔，CVC-4HS轧机等，它们各有特点和利弊。
2. 硅钢的一些特点
2.1硅含量的影响。
硅是影响硅钢磁性、力学性能很重要的因素。在硅钢中加硅主要是提高电阻率，降低涡流损耗，同时使矫顽力和磁滞损耗也降低，使铁损下降，但磁感应强度和饱和磁感应强度也降低。随着硅含量的增加，钢的屈服强度和抗拉强度明显提高，伸长率显著降低，硬度迅速增高。因此随着硅含量的不同，对硅钢的轧制工艺和轧机的选型将有所不同。
2.2硅钢加工硬化曲线。
不同的硅钢在轧制时屈服强度有明显的差别，其中低牌号无取向硅钢，高牌号无取向硅钢，HIB取向硅钢对应的屈服强度见图1。
由图1可以看出高牌号，高磁感无取向硅钢，取向硅钢在同样压下率，同样的加工硬化下，其屈服强度比中低牌号要高的多；因此需要的轧制力也大的多，为了减少轧制道次，提高产量，最好使用小工作辊轧制。
3. 目前国内外硅钢厂家使用可逆冷轧机情况
3.1国内部分硅钢可逆冷轧机（见表1）。
3.2国外部分硅钢可逆冷轧机（见表2）。
从国内外硅钢轧机布置情况来看，轧取向硅钢一般都用森吉米尔轧机，CVC-4HS轧机。轧无取向硅钢通常选用六辊轧机。
4. 几种典型轧机的技术性能比较
4.1几种轧机主要技术参数的比较（见表3）。
表3所示，我们可以看出， 在相同条件下，森吉米尔轧机工作辊直径63.5mm最小，所以它轧制超薄规格，硅含量高的产品占优势，一般带钢宽厚比大于10000时，均采用二十辊轧制生產，生产能力也比其他轧机低。四辊CVC-4HS轧机工作辊直径230-260mm 比森吉米尔轧机更大些，但比CVC-HS.UCM六辊轧机小， 轧制薄规格硅钢不及森吉米尔轧机，但相对CVC-HS.UCM六辊轧机更占优势，产量比森吉米尔轧机大。CVC6-HS轧机工作辊直径340-290mm，
图1屈服强度曲线
对取向硅钢的轧制不及森吉米尔轧机、四辊CVC-4HS轧机，轧制性能比UCM轧机轧机要好，产量较大。UCM轧机工作直径370-340mm，轧制能力不及以上三种轧机，但控制更简单，产量较大。
4.2控制手段的比较（见表4）。
表4所示，我们可以看出CVC6-HS轧机工作辊和中间辊都带正负弯辊，和窜辊，且工作辊可以水平移动，带分段冷却等多种板型控制方式，这对一些复杂的高次浪形能得到有效控制，所以在控制板型方面CVC6-HS轧机较好。由于6辊轧机轧制力大，传动扭矩大及工作辊和中间辊接触应力的关系，限制了工作辊的进一步减小，因此只能生产最薄0.23mm的取向硅钢。
UCM轧机由于中间辊只设置了正弯，且工作辊不能窜动，调节性能较CVC6-HS差点，因为其通过窜辊，减少了轧辊有害接触区，板形控制不及CVC6-HS轧机，但控制性能也较好。但由于是工作辊传动，限制了工作辊直径的减小，对高强度，更薄规格的硅钢生产有些困难。
森吉米尔轧机的工作辊径很小，零凸度机架，整体刚性大等特点，最适合生产超薄高牌号硅钢及不锈钢，由于小直径轧辊与带钢的接触面积小，且只能通过中间辊正负弯辊来调节板型，板形控制能力较六辊轧机弱，尤其对于复合板形的修正较困难。且工作辊换辊频繁，操作维护复杂。
工作辊有水平稳定机架的CVC-4HS轧机，可以轧制最薄0.2mm的取向硅钢，但存在有害接触面积，板形控制性能不及六辊轧机。
4.3CVC6-HS,UCM轧机，轧制高牌号硅钢道次的比较。
高牌号硅钢的冷轧必须用小辊径的工作辊可逆轧机进行，最好还需配备原料钢卷的预热装置，并具备高温轧制功能。最为难以发生塑性变形的是高导磁率取向硅钢，世界上主要高牌号硅钢生产厂家的高导磁率取向硅钢主导成品厚度是0．22mm，原料厚度是2．2mm，轧制最宽宽度是1300mm。因此，对高牌号硅钢冷轧机而言，轧制力最大的轧制规格是高导磁率取向硅钢的2.2X1300mm一次冷轧至0.22×1300mm。下面通过轧制道次的分配计算探讨世界通用的几种高牌号硅钢可逆冷轧机的轧制力和轧辊间的高斯接触应力来比较优缺点。用斯通法计算轧制压力（见图2）。
图2用斯通法计算轧制压力
4.3.1CVC6-HS轧机，轧高牌号无取向硅钢（见表5）。
4.3.2UCM轧机，轧高牌号无取向硅钢（见表6）。
从表6和表7中可以看出，CVC6-HS，UCM轧制高牌号无取向硅钢都只需要七道次轧制，且轧制速度和轧制能力都相差不大，均能达到要求。
4.4轧制取向硅钢的轧制道次表。
4.4.1CVC6-HS轧机（见表7）。
4.4.2UCM轧机（表8）。
4.4.3森吉米尔轧机（表9）。
4.4.4CVC4-HS轧机（表10）。
5. 分析与讨论
通过上面的图表可以看出：
UCM六辊轧机在轧制取向硅钢道次压下率维持经济合理的前提下，轧制压力均偏大，接近或超过了一般的六辊轧机最大允许轧制力范围（1800吨），辊间的接触应力也在轧辊安全工作的范围(2100 N／mm2)以内，留有轧制工艺参数波动10％的余量。但轧制道次达15个之多，显然不能满足高导磁率取向硅钢钢种的轧制要求。轧制高牌号硅钢及厚规格产品可使用，此轧机，但目前多用于轧制中低牌号硅钢。板形控制简单。
CVC型六辊轧机在取向硅钢道次压下率维持经济合理水平的前提下，轧制压力虽然未超过一般的六辊轧机最大允许轧制力范围(1800吨)，但辊间的接触应力超过了轧辊安全工作的范围(2100 N／mm2)，也未留轧制工艺参数波动20％的余量，辊间接触应力余量太小，显然必须增加轧制道次，以降低轧制压力和辊间接触应力。CVC型六辊轧机在道次压下率维持轧机安全稳定运行的合理水平前提下，轧制压力均小于一般的六辊轧机最大允许轧制力范围(1800吨)，并且留有轧制工艺参数波动20％以上的余量，辊间的接触应力也在轧辊安全工作的范围(2100 N／mm2)以内，留有轧制工艺参数波动10％的余量。但轧制道次达9个之多，也不是轧制宽薄规格高导磁率取向硅钢钢种的理想轧机。此轧机目前多用于轧制中低牌号硅钢及高牌号厚规格产品。板形控制多样。
森吉米尔型二十辊轧机能够以较大的道次压下率、较少的轧制道次，维持轧机安全稳定运行的合理水平，轧制压力均小于一般的二十辊轧机最大允许轧制力范围(1100吨)，
并且留有轧制工艺参数波动20％的余量，辊间的接触应力也未超出了轧辊安全工作的范围(2100N／mm2)，并且二十辊轧机具有辊径小，更换方便，且更换周期短的特点，可以避免工作辊和中间辊的过度疲劳使用。本计划表轧制道次只有6个，是轧制宽薄规格高导磁率取向硅钢钢种的理想轧机。但二十辊轧机散热性能差，轧制速度低，换辊频繁，需配辊。开口度小，处理故障困难。
CVC型四辊轧机能够以较大的道次压下率、较少的轧制道次，维持轧机安全稳定运行的合理水平，轧制压力均小于一般的四辊轧机最大允许轧制力范围(1800吨)，并且留有轧制工艺参数波动20％以上的余量，辊间的接触应力也在轧辊安全工作的范围(2100N／mm2)以内，留有轧制工艺参数波动较大的余量。轧制道次只有6个，可以进行宽薄规格高导磁率取向硅钢钢种的轧制。板形控制比六辊轧机差。
6. 结束语
高牌号无取向硅钢及取向硅钢，由于其变形抗力大等特点，在相同的情况下，采用小工作辊轧制比较经济，尽可能降低工作辊直径来降低道次轧制压力和辊间的接触压力。森吉米尔轧机工作辊直径最小，所以它轧制超薄规格，硅含量高的产品占优势，厚度0.2mm以下的取向硅钢都能轧制。。六辊轧机由于有很多板形控制方式，在板形控制上占优势。CVC6-HS最薄能轧到0.23mm的取向硅钢，UCM轧机可轧制高牌号无取向硅钢，因其轧制力大，辊间接触应力大，轧制变形抗力大的硅钢没有优势，但其能耗更低，控制更简单，轧制中低牌号硅钢有其优点。四辊CVC-4HS轧机由于其工作辊较小轧制薄规格硅钢有些优势，能轧0.2mm的取向硅钢，但轧制性能不及森吉米尔轧机，其辊形较复杂。存在有害接触区，板形控制存在局限性。
参考文献
［1］何忠治.电工钢.
［2］潘純久.二十辊轧机及高精度冷轧钢带生产.北京：冶金工业出版社。2003.
［3］扬华国.高牌号硅钢冷轧机选型研究.
［4］宋建新、李山青、叶学卫、杨华国.硅钢可逆冷轧机的现状与发展.
［5］孙立峰.UCM、CVC、VCMS六辊冷轧机机型比较.
［文章编号］1006-7619（2011）12-19-256
［作者简介］ 杨世平（1968-），职称：江西新余轧钢工程师，从事轧钢技术工作。
【关键词】硅钢；轧机
Techniques of silicon steel rolling
Yang Shi-ping,Ao Huo-ping,Huang Xiao-quan
(Xinyu Iron and Steel CompanyXinyuJiangxi338000)
【Abstract】This article describes the characteristics of silicon steel, silicon steel production at home and abroad on a variety of mill forms, production processes, structural features, rolling capacity, control and other aspects of the analysis.
【Key words】Silicon;Mill
1. 引言
近年来随着社会发展和科学技术的进步，用户对冷轧硅钢牌号和产品的质量、性能的要求越来越高。目前对于硅钢生产的轧机，除中低牌号无取向硅钢采用连轧机外，绝大部分高牌号，高磁感无取向硅钢，取向硅钢都是采用可逆轧机轧制。典型的硅钢轧机有CVC6-HS，UCM，森吉米尔，CVC-4HS轧机等，它们各有特点和利弊。
2. 硅钢的一些特点
2.1硅含量的影响。
硅是影响硅钢磁性、力学性能很重要的因素。在硅钢中加硅主要是提高电阻率，降低涡流损耗，同时使矫顽力和磁滞损耗也降低，使铁损下降，但磁感应强度和饱和磁感应强度也降低。随着硅含量的增加，钢的屈服强度和抗拉强度明显提高，伸长率显著降低，硬度迅速增高。因此随着硅含量的不同，对硅钢的轧制工艺和轧机的选型将有所不同。
2.2硅钢加工硬化曲线。
不同的硅钢在轧制时屈服强度有明显的差别，其中低牌号无取向硅钢，高牌号无取向硅钢，HIB取向硅钢对应的屈服强度见图1。
由图1可以看出高牌号，高磁感无取向硅钢，取向硅钢在同样压下率，同样的加工硬化下，其屈服强度比中低牌号要高的多；因此需要的轧制力也大的多，为了减少轧制道次，提高产量，最好使用小工作辊轧制。
3. 目前国内外硅钢厂家使用可逆冷轧机情况
3.1国内部分硅钢可逆冷轧机（见表1）。
3.2国外部分硅钢可逆冷轧机（见表2）。
从国内外硅钢轧机布置情况来看，轧取向硅钢一般都用森吉米尔轧机，CVC-4HS轧机。轧无取向硅钢通常选用六辊轧机。
4. 几种典型轧机的技术性能比较
4.1几种轧机主要技术参数的比较（见表3）。
表3所示，我们可以看出， 在相同条件下，森吉米尔轧机工作辊直径63.5mm最小，所以它轧制超薄规格，硅含量高的产品占优势，一般带钢宽厚比大于10000时，均采用二十辊轧制生產，生产能力也比其他轧机低。四辊CVC-4HS轧机工作辊直径230-260mm 比森吉米尔轧机更大些，但比CVC-HS.UCM六辊轧机小， 轧制薄规格硅钢不及森吉米尔轧机，但相对CVC-HS.UCM六辊轧机更占优势，产量比森吉米尔轧机大。CVC6-HS轧机工作辊直径340-290mm，
图1屈服强度曲线
对取向硅钢的轧制不及森吉米尔轧机、四辊CVC-4HS轧机，轧制性能比UCM轧机轧机要好，产量较大。UCM轧机工作直径370-340mm，轧制能力不及以上三种轧机，但控制更简单，产量较大。
4.2控制手段的比较（见表4）。
表4所示，我们可以看出CVC6-HS轧机工作辊和中间辊都带正负弯辊，和窜辊，且工作辊可以水平移动，带分段冷却等多种板型控制方式，这对一些复杂的高次浪形能得到有效控制，所以在控制板型方面CVC6-HS轧机较好。由于6辊轧机轧制力大，传动扭矩大及工作辊和中间辊接触应力的关系，限制了工作辊的进一步减小，因此只能生产最薄0.23mm的取向硅钢。
UCM轧机由于中间辊只设置了正弯，且工作辊不能窜动，调节性能较CVC6-HS差点，因为其通过窜辊，减少了轧辊有害接触区，板形控制不及CVC6-HS轧机，但控制性能也较好。但由于是工作辊传动，限制了工作辊直径的减小，对高强度，更薄规格的硅钢生产有些困难。
森吉米尔轧机的工作辊径很小，零凸度机架，整体刚性大等特点，最适合生产超薄高牌号硅钢及不锈钢，由于小直径轧辊与带钢的接触面积小，且只能通过中间辊正负弯辊来调节板型，板形控制能力较六辊轧机弱，尤其对于复合板形的修正较困难。且工作辊换辊频繁，操作维护复杂。
工作辊有水平稳定机架的CVC-4HS轧机，可以轧制最薄0.2mm的取向硅钢，但存在有害接触面积，板形控制性能不及六辊轧机。
4.3CVC6-HS,UCM轧机，轧制高牌号硅钢道次的比较。
高牌号硅钢的冷轧必须用小辊径的工作辊可逆轧机进行，最好还需配备原料钢卷的预热装置，并具备高温轧制功能。最为难以发生塑性变形的是高导磁率取向硅钢，世界上主要高牌号硅钢生产厂家的高导磁率取向硅钢主导成品厚度是0．22mm，原料厚度是2．2mm，轧制最宽宽度是1300mm。因此，对高牌号硅钢冷轧机而言，轧制力最大的轧制规格是高导磁率取向硅钢的2.2X1300mm一次冷轧至0.22×1300mm。下面通过轧制道次的分配计算探讨世界通用的几种高牌号硅钢可逆冷轧机的轧制力和轧辊间的高斯接触应力来比较优缺点。用斯通法计算轧制压力（见图2）。
图2用斯通法计算轧制压力
4.3.1CVC6-HS轧机，轧高牌号无取向硅钢（见表5）。
4.3.2UCM轧机，轧高牌号无取向硅钢（见表6）。
从表6和表7中可以看出，CVC6-HS，UCM轧制高牌号无取向硅钢都只需要七道次轧制，且轧制速度和轧制能力都相差不大，均能达到要求。
4.4轧制取向硅钢的轧制道次表。
4.4.1CVC6-HS轧机（见表7）。
4.4.2UCM轧机（表8）。
4.4.3森吉米尔轧机（表9）。
4.4.4CVC4-HS轧机（表10）。
5. 分析与讨论
通过上面的图表可以看出：
UCM六辊轧机在轧制取向硅钢道次压下率维持经济合理的前提下，轧制压力均偏大，接近或超过了一般的六辊轧机最大允许轧制力范围（1800吨），辊间的接触应力也在轧辊安全工作的范围(2100 N／mm2)以内，留有轧制工艺参数波动10％的余量。但轧制道次达15个之多，显然不能满足高导磁率取向硅钢钢种的轧制要求。轧制高牌号硅钢及厚规格产品可使用，此轧机，但目前多用于轧制中低牌号硅钢。板形控制简单。
CVC型六辊轧机在取向硅钢道次压下率维持经济合理水平的前提下，轧制压力虽然未超过一般的六辊轧机最大允许轧制力范围(1800吨)，但辊间的接触应力超过了轧辊安全工作的范围(2100 N／mm2)，也未留轧制工艺参数波动20％的余量，辊间接触应力余量太小，显然必须增加轧制道次，以降低轧制压力和辊间接触应力。CVC型六辊轧机在道次压下率维持轧机安全稳定运行的合理水平前提下，轧制压力均小于一般的六辊轧机最大允许轧制力范围(1800吨)，并且留有轧制工艺参数波动20％以上的余量，辊间的接触应力也在轧辊安全工作的范围(2100 N／mm2)以内，留有轧制工艺参数波动10％的余量。但轧制道次达9个之多，也不是轧制宽薄规格高导磁率取向硅钢钢种的理想轧机。此轧机目前多用于轧制中低牌号硅钢及高牌号厚规格产品。板形控制多样。
森吉米尔型二十辊轧机能够以较大的道次压下率、较少的轧制道次，维持轧机安全稳定运行的合理水平，轧制压力均小于一般的二十辊轧机最大允许轧制力范围(1100吨)，
并且留有轧制工艺参数波动20％的余量，辊间的接触应力也未超出了轧辊安全工作的范围(2100N／mm2)，并且二十辊轧机具有辊径小，更换方便，且更换周期短的特点，可以避免工作辊和中间辊的过度疲劳使用。本计划表轧制道次只有6个，是轧制宽薄规格高导磁率取向硅钢钢种的理想轧机。但二十辊轧机散热性能差，轧制速度低，换辊频繁，需配辊。开口度小，处理故障困难。
CVC型四辊轧机能够以较大的道次压下率、较少的轧制道次，维持轧机安全稳定运行的合理水平，轧制压力均小于一般的四辊轧机最大允许轧制力范围(1800吨)，并且留有轧制工艺参数波动20％以上的余量，辊间的接触应力也在轧辊安全工作的范围(2100N／mm2)以内，留有轧制工艺参数波动较大的余量。轧制道次只有6个，可以进行宽薄规格高导磁率取向硅钢钢种的轧制。板形控制比六辊轧机差。
6. 结束语
高牌号无取向硅钢及取向硅钢，由于其变形抗力大等特点，在相同的情况下，采用小工作辊轧制比较经济，尽可能降低工作辊直径来降低道次轧制压力和辊间的接触压力。森吉米尔轧机工作辊直径最小，所以它轧制超薄规格，硅含量高的产品占优势，厚度0.2mm以下的取向硅钢都能轧制。。六辊轧机由于有很多板形控制方式，在板形控制上占优势。CVC6-HS最薄能轧到0.23mm的取向硅钢，UCM轧机可轧制高牌号无取向硅钢，因其轧制力大，辊间接触应力大，轧制变形抗力大的硅钢没有优势，但其能耗更低，控制更简单，轧制中低牌号硅钢有其优点。四辊CVC-4HS轧机由于其工作辊较小轧制薄规格硅钢有些优势，能轧0.2mm的取向硅钢，但轧制性能不及森吉米尔轧机，其辊形较复杂。存在有害接触区，板形控制存在局限性。
参考文献
［1］何忠治.电工钢.
［2］潘純久.二十辊轧机及高精度冷轧钢带生产.北京：冶金工业出版社。2003.
［3］扬华国.高牌号硅钢冷轧机选型研究.
［4］宋建新、李山青、叶学卫、杨华国.硅钢可逆冷轧机的现状与发展.
［5］孙立峰.UCM、CVC、VCMS六辊冷轧机机型比较.
［文章编号］1006-7619（2011）12-19-256
［作者简介］ 杨世平（1968-），职称：江西新余轧钢工程师，从事轧钢技术工作。