CSP流程试制50W270高牌号无取向硅钢织构的演变

第36卷第9期 北京科技大学学报 Vol.36 No.9 2014年9月 Journal of University of Science and Technology Beijing Sep.2014 CSP流程试制50W270高牌号无取向硅钢织构的演变 唐 伟2)四，项利2)，仇圣桃2)，王建军) 1)安徽工业大学冶金与资源学院，马鞍山2430022)中国钢研科技集团连铸技术国家工程研究中心，北京100081 ☒通信作者，E-mail:w_ahut_china@163.com 摘要研究了CSP流程试制50W270高牌号无取向硅钢热轧→常化→冷轧+退火过程中织构的演变.利用电子背散射衍 射技术对全流程织构进行测量和分析。发现热轧板织构在厚度方向上存在较大差异，表层主要为铜型、黄铜和高斯织构，1/4 层存在微弱的高斯织构和旋转立方织构，中心层以Y纤维织构和旋转立方织构为主，还含有较弱的α纤维织构.与热轧板相 比，常化板表层和1/4层织构变化不大，中心层旋转立方织构和α纤维织构增强.冷轧板各层均具有α纤维织构和Y纤维织 构.与冷轧板相比，成品板各层中α纤维织构基本消失，还出现了立方织构和高斯织构. 关键词硅钢：CSP工艺；织构 分类号TG142.77 Texture evolution in 50W270 high-brand non-oriented silicon steel produced by CSP route TANG Wei,XIANG L,QIU Sheng-tao),WANG Jian-jun) 1)School of Metallurgy and Resources,Anhui University of Technology,Maanshan 243002,China 2)National Engineering Research Center of Continuous Casting Technology,China Iron Steel Research Institute Group.Beijing 100081,China Corresponding author,E-mail:tw_ahut_china@163.com ABSTRACT This article focuses on texture evolution in 50W270 high-brand non-oriented silicon steel produced by CSP in hot rolling,normalizing,cold rolling,and annealing processes.The texture in the whole process was measured and analyzed by electron back-scatter diffraction.It is found that the texture along the thickness direction in hot-rolled strips changes obviously:there are mainly copper,brass,and Goss textures in the surface layer;the 1/4 layer has weak Goss texture and rotating cube texture;y-fiber texture, rotating cube texture,and weak a-fiber texture appear in the center layer.Compared with hot rolled strips,the texture changes little for the normalized strip surface and 1/4 layer,but rotating cube texture and a-fiber texture are enhanced in the center layer.Quite strong a-fiber texture and y texture appear in every layer for cold-rolled strips.Compared with cold-rolled strips,a-fiber texture almost disap- pears,but cube texture and Goss texture appear in annealed strips. KEY WORDS silicon steel;compact strip production(CSP);texture 无取向电工钢主要用于制作各种电动机和发电 因此引起了国内外学者广泛关注，且已有企业应用 机的铁芯，是电力、电子和军事工业中不可缺少的软 于无取向硅钢的工业生产[3刃.CSP工艺生产无取 磁合金-2)，目前，高牌号无取向硅钢的生产大部分 向硅钢的国外厂家主要有AST、TKS、Hylsa、Nucor 还是采用传统的厚板坯流程，很少采用CSP(com- Crawfordsville及ACB,其中AST钢铁公司CSP流程 pact strip production)流程进行生产.由于采用CSP 实现了3.2%Si高牌号无取向硅钢的生产，在国内， 流程生产电工钢具有铸态组织好、热轧组织细小均 CSP流程生产电工钢领域得到迅速推广与发展，但 匀、温度均匀、板形好、节约能源、成材率高等优势， 无取向电工钢产品方面的生产仍集中在中低牌号， 收稿日期：2013-06-08 基金项目：国家自然科学基金和宝山钢铁股份有限公司联合资助项目(50934009) D01:10.13374/j.i8sn1001-053x.2014.09.009:htp:/jourals.usth.cdu.cm

第 卷 第 期 北 京 科 技 大 学 学 报 丨 年 月 流 程试 制 高牌号 无 取 向 硅钢 织构 的 演 变 唐 伟 ⑶ ， 项 利 ， 仇 圣桃 ， 王 建军 ” 安 徽工业 大学 冶 金 与 资源学 院 ， 马 鞍 山 中 国 钢研科技集团 连铸技术 国 家工程研究 中 心 ， 北 京 通信作 者 ， 摘 要 研究 了 流程试制 高牌号无取 向 硅钢热轧—常化 冷 轧—退 火过 程 中 织 构 的 演 变 利 用 电 子 背散 射衍 射技术对全流程织构进行测 量和 分析 发现热轧板织构在厚度方 向 上存在 较大差 异 表层 主要 为 铜 型 、 黄铜 和 高 斯织 构 层存在微弱 的 高斯织构 和旋转立方织构 ， 中 心层 以 纤维织构 和旋转立方织 构 为 主 ， 还 含 有较 弱 的 纤 维织 构 与 热轧板相 比 常化板表层 和 层织构 变化不大 中 心层旋转立方织构和 纤维织构增强 冷轧板 各层均 具有 纤维织构 和 纤 维织 构 与 冷轧板相 比 成品 板各层 中 纤维织构基本消 失 还 出 现 了 立方织构 和高斯织构 关键词 硅钢 ； 工艺 ； 织构 分 类号 ’ ’ ” ， ， ， ， 函 ： ， ： ； ； ； ； 无取 向 电 工钢 主要用 于制作各种 电 动机和发 电 因 此引 起了 国 内 外学者广泛 关注 ， 且 已 有 企业应 用 机的 铁芯 是 电 力 、 电 子和军事工业 中 不可缺少的 软 于无取 向 硅钢 的 工业 生 产 工 艺 生 产无 取 磁合金 目 前 高牌号无取 向 硅钢 的 生产大部分 向 硅 钢 的 国 外 厂 家 主 要 有 、 、 、 还是采用传统 的 厚板还 流 程 很少 采 用 及 其 中 钢铁公 司 流程 流程进行生产 由 于 采 用 实现 了 高牌号无取 向 硅钢 的生产 在 国 内 ， 流程生产 电工钢具有铸 态组 织 好 、 热轧组织 细 小 均 流程生产 电 工钢领域得 到 迅 速推广 与 发展 但 匀 、 温度均匀 、 板形好 、 节 约 能源 、 成材率高 等优势 ， 无取 向 电 工钢产 品 方 面 的 生 产仍集 中 在 中 低牌号 ， 收稿 日 期 ： 基 金项 目 ： 国 家 自 然科学基金 和宝 山 钢 铁股份有 限公 司联合 资助项 目 （ ；

·1190· 北京科技大学学报 第36卷 尚未涉及高牌号无取向电工钢.国内采用CSP流程 磨至所需厚度，抛光，经4%硝酸乙醇溶液腐蚀后吹 生产无取向硅钢的厂家主要有马钢、武钢、本钢、涟 干.采用蔡司SUPRA55型扫描电镜并配备EDAX 钢、邯钢等，产品主要集中在50W470~50W1300中 公司CHANNEL5型电子背散射衍射分析系统测量 低牌号无取向电工钢 全流程试样的表层、1/4层和中心层的织构.由于 目前，无取向硅钢工业生产中主要通过控制晶 热轧板表层晶粒较小，测量晶粒数大于2000，扫描 粒尺寸达到控制电工钢磁性能的目的，这方面已有 步长为2um;热轧板的1/4层和中心层以及冷轧板 较多的研究，而在生产中通过控制织构用以提高电 存在大量的形变组织，扫描步长为5m,扫描面积 工钢磁性能的研究相对较少[8-).在无取向电工钢 为3.2mm2;常化板和成品板晶粒尺寸较大，测量晶 生产中，希望提高成品板中{100}和110}面织构、 粒数大于1000，扫描步长为5um.利用TSL0IM 减少111}面织构以达到提高磁感的目的5-6).因 Analysis6软件对织构数据进行分析处理. 此研究电工钢生产各工序中织构的组分、强度以及 2实验结果与讨论 演变规律对开发织构控制技术、提高磁性能具有重 要意义.本文利用电子背散射衍射(electron back-- 本实验室试制的50W270高牌号无取向硅钢成 scatter diffraction,EBSD)现代织构分析技术研究实 分的主要特点在于Si和Als的含量较高.研究发 验室模拟CSP流程试制的50W270高牌号无取向硅 现：硅和铝的作用相似，都有提高电阻率p值、缩 钢全流程织构的组分和强度，探讨高牌号无取向硅 小Y区和促使晶粒长大的作用，最终导致铁损的降 钢在CSP流程生产过程中织构的演变规律，以期为 低.Sⅰ在降低铁损的同时也会降低磁感应强度，因 CSP流程生产高牌号无取向硅钢技术的开发与应用 此本实验并没有一味地增加Sⅰ含量，而是使铝含量 提供理论参考， 增加，且避开危险的铝含量区域(0.0005%~ 0.014%,质量分数).因为铝质量分数在0.15%以 1实验过程与方法 上是起到与提高硅量相同的作用，同时可以形成粗 1.1CSP流程模拟 大的AN,改善织构，降低铁损和磁性各向异性，从 实验室模拟CSP流程生产50W270无取向硅钢 而使成品磁性能达到国家标准 的主要实验流程为：真空冶炼→浇注→均热→热轧 取向分布函数(orientation distribution function, →卷取一→常化→酸洗→冷轧→退火→磁性测量.冶 0DF)的P2=45°截面图是表述无取向电工钢主要 炼所得实验钢的成分见表1，主要工艺参数为：铸坯 织构的最具有代表性的截面图，在此截面图中可以 厚50mm;均热，温度1180℃，保温30min;热轧，开 观察到一系列重要取向的位置川.因此，分析P,= 轧温度1150℃，5道次轧制为2mm厚，终轧温度 45°的0DF截面图有助于研究无取向硅钢在生产过 850℃，700℃卷取，保温2h,随炉冷却；常化， 程中织构的演变 1025℃，保温5min,气氛为100%N2,冷却方式为空 2.1热轧板织构特征 冷；冷轧，2mm轧至0.5mm,冷轧前240℃，保温 图1所示为热轧板的P2=45°0DF截面图.热 30min,保证前两道压下率大于25%，总压下率 轧板表层的织构组分中主要存在黄铜织构{110} 75%;退火，1015℃，保温4min,气氛为30%H2+ (112>、铜型织构112}〈111>和高斯织构{110} 70%N2(体积分数)，冷却方式为空冷，试制的 〈001>，最强组分出现在{110}〈223〉~{110} 50W270高牌号无取向硅钢的铁损Pss0为2.55W· 〈113>，取向密度为4.1/4层织构组分中最强织构 kg,磁感应强度Bo为1.65T. 为331}(013〉，取向密度为4.5；其他织构强度较 表1高牌号无取向硅钢的化学成分（质量分数） 弱，取向密度低于3.热轧板中心层织构以{111}面 Table 1 Chemical composition of the high-brand non-oriented silicon 织构和旋转立方织构为主，较强织构出现在{001} steel % 120>和{111}(112)，取向密度均在5以上. Si Mn Als N CSP工艺流程生产无取向电工钢与传统厚板坯 3.200.1990.93 0.00310.00280.0039 工艺流程生产的主要区别在于热轧原料的生产方式 和规格不同.采用CSP流程生产无取向电工钢热轧 1.2试样的制备与检测 原料，由于CSP流程的连铸结晶器具有高的冷却速 将热轧板、常化板、冷轧板和成品板加工成 度，导致铸坯内部组织晶粒细化，不会出现粗大的柱 10mm(轧向，RD)×8mm（横向，TD)尺寸试样，研 状晶.因此在热轧过程中，热轧组织能够较好地进

北 京 科 技 大 学 学 报 第 卷 尚 未涉及高牌号无取 向 电工钢 国 内 采用 流 程 磨至所需厚度 抛光 ， 经 硝 酸 乙 醇溶液腐蚀后 吹 生产无取 向 硅钢 的 厂 家主要有 马 钢 、 武钢 、 本 钢 、 涟 干 采用蔡司 型 扫 描 电 镜并 配备 钢 、 邯钢 等 ， 产 品 主要集 中 在 中 公司 型 电 子背散射衍射分析系 统测 量 低牌号无取 向 电 工钢 全流程试样 的 表层 、 层 和 中 心 层 的 织 构 由 于 目 前 无取 向 硅钢 工业生 产 中 主要 通 过控制 晶 热轧板表层 晶 粒较小 ， 测 量 晶 粒数 大于 ， 扫 描 粒尺 寸达到 控制 电 工 钢 磁性 能 的 目 的 这方面 已 有 步长为 热轧板的 层 和 中 心 层 以 及冷 轧板 较多 的 研究 而在生 产 中 通 过 控制 织 构 用 以 提高 电 存在 大量 的 形 变组 织 ， 扫 描步长 为 扫 描 面积 工钢磁性能 的 研究相对较少 在无取 向 电 工钢 为 ； 常化板和成 品 板 晶 粒尺 寸较大 测 量 晶 生产 中 ， 希望提高 成 品 板 中 丨 丨 和 丨 面 织 构 、 粒数大 于 ， 扫 描 步 长 为 利 用 减少 丨 面织构 以 达到 提高 磁感 的 目 的 因 软件对织构数据进行分析处理 此研究 电 工钢生产 各工序 中 织 构 的 组 分 、 强 度 以 及 演麵律对开发织 构 控制 技术 、 提高 磁性能 具有重 “ 要意 义 本文 利 用 电 子 背 散射衍射 （ 本实验室试制 的 高牌号无取 向 硅钢成 现代 织 构分析技 术研究实 分的 主 要 特点 在 于 和 的 含 量 较 高 研究 发 验室模拟 流程试制 的 高牌号无取 向 硅 现 ： 硅和铝 的作用 相 似 ， 都有 提高 电 阻率 值 、 缩 钢全流程织构 的 组分和 强 度 探讨高 牌 号无取 向 硅 小 区 和促使晶粒长大 的 作用 最终导致铁损 的 降 钢在 流程生产过程 中 织构 的 演变规律 ， 以 期 为 低 在 降低铁损 的 同 时也会 降低 磁感应 强 度 ， 因 流程生产高牌号无取 向 硅钢技术 的 开发与 应用 此本实验并没有一 味地增加 含量 而是使铝 含量 提供理论参考 增 加 ， 且 避 开 危 险 的 铝 含 量 区 域 （ … ， 质量分数 ） 因 为 铝 质量分数在 以 上是起到 与提高硅 量相 同 的 作用 ， 同 时 可 以 形 成粗 流程模拟 大的 改善 织 构 ， 降低铁损 和 磁性 各 向 异 性 从 实验室模拟 流程生产 无取 向 硅钢 而使成 品磁性能达到 国 家标准 的 主要 实验流程为 ： 真 空 冶 炼—浇 注—■ 均 热―热轧 取 向 分布 函 数 （ —卷取—常化—酸洗—冷轧—退火—磁性测 量 冶 的 朽 ° 截 面 图 是 表述 无取 向 电 工钢 主要 炼所得实验钢 的 成分见表 主要工艺参数为 ： 铸坯 织构 的 最具有代表性 的 截面 图 在 此截 面 图 中 可 以 厚 均热 ， 温度 保温 热 轧 ， 开 观察到一 系 列 重要取 向 的 位置 因 此 分析 朽 轧温度 道 次 轧 制 为 厚 终 轧 温 度 ° 的 截面 图 有助于研究无取 向 硅钢 在 生 产过 ： 卷 取 ， 保 温 随 炉 冷 却 ； 常 化 ， 程 中 织构 的演变 ： ， 保温 气氛为 冷却方式为空 热轧板织构特征 冷 ； 冷 轧 轧 至 冷 轧 前 保 温 图 所示 为热轧板的 朽 。 截面 图 热 保 证 前 两 道 压 下 率 大 于 ， 总 压 下 率 轧板表 层 的 织 构 组 分 中 主 要 存在 黄 铜 织 构 丨 丨 退 火 ， 保 温 ， 气 氛 为 〈 〉 、 铜 型 织 构 丨 〈 〉 和 高 斯 织 构 体 积 分 数 ） ， 冷 却 方 式 为 空 冷 试 制 的 〈 〉 ， 最 强 组 分 出 现 在 丨 〈 〉 高牌号无取 向 硅钢 的 铁损 議 为 取 向 密度为 层 织 构 组分 中 最强 织 构 磁感应强度 。 为 为 丨 〈 〉 ， 取 向 密 度 为 其他 织 构 强 度 较 高 牌 号无取 向 桂钢 的化学成分 质量 分数 ） ， 取 于 热轧板 中 心 层织 构 以 面 织构和旋转 乂■ 方织 构 为 主 ， 较 强 织 构 出 现 在 〈 〉 和 〈 〉 ， 取向 密度均在 以 上 工艺流程生产无取 向 电 工钢 与传统厚板坯 工 乙 流程生产 的 主要 区别在于热轧原料 的 生产方式 和 规格不 同 采用 流程生产无取 向 电 工钢热轧 试样的 制 备与检测 原料 ， 由 于 流程的连铸结晶器具有高 的冷却速 将热 轧 板 、 常 化 板 、 冷 轧 板 和 成 品 板 加 工 成 度 ， 导致铸坯 内 部组织 晶 粒细化 ， 不会出 现粗大的柱 轧 向 横 向 ， 尺 寸试样 ， 研 状晶 因 此在热 轧 过程 中 ， 热 轧组 织 能 够较好地 进

第9期 唐伟等：CSP流程试制50W270高牌号无取向硅钢织构的演变 ,1191. 取向密度 取向密度 取向密度 a 最大值-5.112 最大值=5.034 最大值-7.590 -3.895 3846 气414 -2.967 2.937 2.24 3.862 -2.261 2.755 1.723 1.714 1.965 1.312 1.309 1.402 =1.0 1.000 .000 —0.762 -0.764 =0.713 图1热轧板取向分布函数：=45的ODF截面图.()表层；(b)1/4层：(c)中心层 Fig.1 ODFs of the =45 sections of hot-rolled strips:(a)surface layer:(b)1/4 layer;(e)center layer 行动态回复和再结晶.但同时由于本实验室试制的 强度的旋转立方织构，同时也形成了一定强度的Y 高牌号无取向硅钢的Si+Als含量高，达到4.13%， 纤维织构和α纤维织构. 因此在热轧过程中不发生相变，动态再结品缓慢 上述两方面原因导致本实验热轧板组织大体可分为 三个部分：表层（细小的再结晶晶粒）、1/4层（再结 晶晶粒和热轧形变晶粒)和中心层（热轧形变带）， 如图2所示.表层再结晶晶粒尺寸在20~80um. 中心层沿轧制方向明显伸长的形变晶粒，宽度约为 50~100um.再结晶与否以及再结晶的程度会影响 到热轧板织构的类型.由热轧板9，=45的ODF截 面图可以看出：在厚度方向上，热轧板织构类型存在 较大差异.织构类型差别较大的原因是热轧过程中 钢板与轧辊间的大摩擦力产生的剪切形变随深度而 200m 变化，可深入到约1/4厚度造成织构梯度.表层出 图2热轧板金相组织 现铜型和黄铜织构是由于在热轧过程中出现了动态 Fig.2 Microstructure of a hot-rolled strip 再结品，再结晶形成的高斯取向的晶粒由于受到再 次轧制，绕法向(ND)和横向(TD)方向旋转，分别转 2.2常化板织构特征 变为黄铜和铜型织构).1/4层为过渡层存在再结 图3所示为常化板9：=45°ODF截面图.常化 晶晶粒和形变组织，由于其剪切力随深度变化，1/4 板表层织构还是以铜型和黄铜织构为主，最强织构 层形成一定强度的旋转立方织构和偏离高斯取向约 出现在{110(112)，取向密度为3.4,113332) 25°的晶粒取向.在带钢热轧过程中，表层通过剪切 织构取向密度为2.6.1/4层织构主要集中在旋转 发生形变，中心层主要受到压缩作用9.因此，在 立方织构和高斯织构.相比于热轧板，常化板中心 热轧过程中，中心层受压导致原始位向为(100)的 处γ纤维织构强度降低，旋转立方织构更集中，α纤 柱状晶绕法向旋转，向旋转立方取向偏离，形成一定 维织构主要在{001~111之间. 取向密度 取向密度 取向密度 最大值=3.96 最大值-4.791 最大值=6.023 -3.148 -3.690 -4465 2.842 3.311 .990 2.454 582 1.686 1819 .258 298 1.349 1.000 100 =0.770 -0,741 图3常化板取向分布函数92=45的0DF截面图.(a)表层：(b)1/4层：(c)中心层 Fig.3 ODFs of the =45 sections of normalized strips:(a)surface layer;(b)1/4 layer:(e)center layer 常化板各层织构与热轧板对应层织构差异 以铜型、黄铜和高斯织构为主.常化板1/4层织 不大，常化板遗传了热轧板织构.热轧板表层的 构组分中，最强织构为高斯织构，在常化过程中 再结晶组织在常化过程中晶粒尺寸有所增加但 1/4层变形组织在发生再结晶和晶粒长大过程中 未发生明显的织构组分变化，常化板表层依旧是 增强了高斯织构比例.因为高斯晶粒通常在变形

第 期 唐 伟 等 ： 流 程试 制 高牌号 无 取 向 硅钢 织 构 的 演 变 — 取向 密度 — 取 向 密度 — 一 取 向 密度 最 大值 最大值 最大值 一 ； 一 — — 一 — ° 图 热轧 板 取 向 分 布 函 数 巧 ° 的 截 面 图 表 层 ； （ 层 ； （ 中 心层 。 ： ； ； 行动 态 回 复和再结 晶 但 同 时 由 于 本 实 验室 试制 的 强度 的 旋转立方 织 构 ， 同 时 也形 成 了 一 定 强 度 的 高 牌号无取 向 硅钢 的 含 量 高 ， 达 到 ， 纤维织构 和 纤维织构 因 此在热 轧 过 程 中 不 发 生 相 变 ， 动 态 再 结 晶 缓 慢 ： — 上述两方面原 因 导致本实验热轧板组织大体可分为 ， 三个部分 ： 表层 （ 细 小 的 再结 晶 晶 粒 ） 、 层 （ 再结 晶 晶 粒和 热 形 变 晶 粒 ） 和 中 心 层 （ 热 乳 形 变 带 ） ， 如 图 所 表层 再结 晶 晶 粒 尺 寸 在 中 心层沿轧制 方 向 明 显 伸 长 的 形 变 晶 粒 ， 宽 度 约 为 … 再结 晶 与 否 以 及再结 晶 的 程 度 会影 响 到 热轧板织 构 的类 型 由 热轧板 ° 的 截 面 图 可 以 看 出 ： 在厚度方 向 上 热轧 板织 构类 型存在 较大差 异 织构类 型差 别 较大 的 原 因 是 热 轧 过 程 中 钢 板 与 轧棍 间 的 大摩 擦力 产 生 的 剪切 形麵深度 而 变 化 ， 可 深 人 到 约 厚 度 造 成 织 构 梯 度 表 层 出 图 ， 执 轧 板 金 相 妒口 现铜 型 和 黄铜织构 是 由 于在热 轧过 程 中 出 现 了 动 态 再结 晶 ， 再结 晶 形 成 的 高 斯取 向 的 晶 粒 由 于 受 到 再 次札制 ， 绕法 向 （ 和 横 向 （ 方 向 旋转 ， 分别 转 彳 变 为 黄铜 和麵织构 层 为 过 渡层 存 在再结 所不 为 常 化板 ° 截面 图 常 化 晶 晶 粒 和 形 变组织 ， 由 于 其剪 切 力 随 深 度 变 化 ， 板 表层织 构 还 是 以 铜 型 和 黄 铜 织 构 为 主 最强 织 构 层形 成一 定强度 的旋转立方织 构 和 偏离 高斯取 向 约 出 现在 丨 〈 〉 ， 取 向 密 度 为 ， 丨 〈 〉 。 的 晶 粒取 向 在带钢热轧过 程 中 ， 表层 通 过 剪 切 织构取 向 密 为 层 织 构 主 要 集 中 在 旋 转 发生 形 变 ， 中 心 层 主 要 受 到 压 缩 作 用 因 此 ， 在 立方织构 和 高斯织 构 相 比 于 热 轧 板 ， 常 化 板 中 心 热轧过程 中 ， 中 心 层 受 压 导 致 原 始 位 向 为 （ 丨 的 处 、 纤维织构强度 降低 ， 旋转立方织 构 更集 中 《 纤 柱状 晶 绕法 向 旋转 ， 向 旋转立方取 向 偏离 ， 形 成一 定 维织构 主要在 丨 丨 〈 〉 〈 〉 之 间 二 認 、 — — — — — — — 丨 為 — — 、 — 图 常 化 板取 向 分 布 函 数 《 ° 的 截 面 图 表层 ； （ 层 ； 中 心 层 ° ： ； ； 常 化 板 各 层 织 构 与 热 轧 板 对 应 层 织 构 差 异 以 铜 型 、 黄 铜 和 高 斯 织 构 为 主 常 化 板 层 织 不 大 ， 常 化 板 遗 传 了 热 轧 板 织 构 热 轧 板 表 层 的 构 组 分 中 ， 最 强 织 构 为 高 斯 织 构 ， 在 常 化 过 程 中 ， 再 结 晶 组 织 在 常 化 过 程 中 晶 粒 尺 寸 有 所 增 加 但 层 变 形 组 织 在 发 生 再 结 晶 和 晶 粒 长 大 过 程 中 未 发 生 明 显 的 织 构 组 分 变 化 ， 常 化 板 表 层 依 旧 是 增 强 了 高 斯 织 构 比 例 因 为 高 斯 晶 粒通 常 在 变 形

·1192· 北京科技大学学报 第36卷 带附近形核，而1/4层应变较大，所以1/4层高 形成较强的旋转立方织构， 斯织构形核的机会也较多，常化后高斯织构强度 2.3冷轧板织构特征 变大，位向准确.同时，在热轧板常化过程中，1/ 由图5可以看出，冷轧板各层出现较强的轧制 4层发生的回复、再结晶及晶粒长大削弱了原来 织构.冷轧板表层织构主要为以{001：〈110〉~ 的形变织构[20-21].此理论能较好地解释了常化 {113}〈110>为主的/RD的a纤维织构和 板1/4层织构较热轧板1/4层织构变得漫散.同 111}为主的y纤维织构.1/4层中出现较强 时，热轧板1/4层中存在的偏离准确高斯取向的 y纤维织构，最强织构出现在{111|〈110>，取向密 晶粒在退火过程中也逐渐转回到准确的高斯取 度为8.5.中心层主要织构组分为{223}(110>，取 向，形成一定强度的高斯织构.图4显示热轧板 向密度可达12.2.各类铁单晶在不同压下率织构特 在常化过程中，中心层发生再结晶。再结合热轧 征的结果指出，冷轧压下率大于60%，{211}〈111) 板和常化板中心层p2=45·0DF截面图分析可 滑移系统起重要作用，增强了{211和{100 以看出：中心层织构由于再结晶过程的发生，其 〈011)组分，轧后的主要稳定位向有{223}〈110>、 类型发生变化.原来热轧板中偏离旋转立方取向 {111}110>、{112110>等2).实验中冷轧板试 的晶粒在常化过程中转回到旋转立方取向，从而 样的压下率约为78%，检测出的织构特征与文献 [22]报道相一致. 观察冷轧板各层P2=45的0DF截面图可以发 现：冷轧板各层形成了电工钢典型的冷轧纤维织构， 即轴近似平行于法向的Y纤维织构和取向 晶体在冷轧过程中按照{110}001)→{554}〈225) →{111}→223}的方式 转动；存在的少量{001{〈100>取向晶粒按照{001} RD 200um →001}→112|→1223}组分 2.4成品板织构特征 的原因是：结合常化板中心层的晶粒取向来看，在冷 图6所示为成品板中2=45°的0DF截面图.成 轧过程中只需经历上述转动机制的部分路径 品板各层织构主要由{100}面织构和γ纤维织构组 ({111}→{111}和 成，{100}面织构主要集中在{001}，Y纤维织 {001{→112}→{223}，因此冷 较大，这样就造成了大晶粒覆盖到各层，使得各层织 轧板中心层形成了α纤维织构（强度最大值出现在 构类型相似。各层织构区别在于强度有所不同，表 {223{(110))和较弱的y纤维织构 层最强织构取向密度基本在4左右，1/4层和中心

北 京 科 技 大 学 学 报 第 卷 带 附 近 形 核 ， 而 层 应 变 较 大 ， 所 以 层 高 形成较强 的 旋转立方织构 斯 织 构 形 核 的 机 会 也 较 多 ， 常 化 后 高 斯 织 构 强 度 冷 轧板 织构 特征 变 大 ， 位 向 准 确 同 时 ， 在 热 轧 板 常 化 过 程 中 ， 由 图 可 以 看 出 ， 冷 轧板各层 出 现较 强 的 轧 制 层 发 生 的 回 复 、 再 结 晶 及 晶 粒 长 大 削 弱 了 原 来 织构 冷 轧 板 表 层 织 构 主 要 为 以 丨 的 形 变 织 构 此 理 论 能 较 好 地 解 释 了 常 化 丨 丨 〈 〉 为 主 的 〈 〉 的 纤 维 织 构 和 板 层 织 构 较 热 轧 板 层织 构 变 得 漫 散 同 〈 〉 为 主 的 纤维织构 层 中 出 现较 强 时 ， 热 轧 板 层 中 存 在 的 偏 离 准 确 高 斯 取 向 的 纤维织 构 ， 最 强 织 构 出 现 在 〈 〉 ， 取 向 密 晶 粒在 退 火 过 程 中 也 逐 渐 转 回 到 准 确 的 高 斯 取 度 为 中 心 层 主 要织 构 组 分 为 〈 〉 ， 取 向 ， 形 成一 定 强 度 的 高 斯 织 构 图 显 示 热 轧 板 向 密度 可达 各类铁单 晶 在不 同 压下率织构特 在 常 化 过 程 中 ， 中 心 层 发 生 再结 晶 再结 合 热 轧 征 的 结果指 出 ， 冷 轧压下 率大于 丨 丨 〈 〉 板 和 常 化 板 中 心 层 ％ ° 截 面 图 分 析 可 滑移 系 统起重要作 用 ， 增 强 了 〈 〉 和 以 看 出 ： 中 心 层 织 构 由 于 再 结 晶 过 程 的 发 生 ， 其 〈 组 分 轧 后 的 主 要 稳 定 位 向 有 丨 〈 、 类 型 发 生 变 化 原 来 热 轧 板 中 偏 离 旋转 立方 取 向 丨 〈 〉 、 丨 丨 〉 等 实 验 中 冷 轧 板 试 的 晶 粒在 常 化 过 程 中 转 回 到 旋 转 立 方 取 向 ， 从 而 样 的 压 下 率 约 为 检 测 出 的 织 构 特 征 与 文 献 〒 ■ ” 报道相一 致 、 观察冷轧板各层 朽 ° 的 截 面 图 可 以 发 现 ： 冷轧板各层形 成 了 电 工钢 典型 的 冷轧纤维织构 ， ： 即 〈 〉 轴 近 似 平行 于法 向 的 纤 维 织 构 和 〈 〉 ： 、 轴 平行于轧 向 的 在 丨 〈 〉 附 近 漫 散 的 纤 维 ‘ 、 ： 织 构 ⑴ 研究表 明 ⑴ ： 冷 轧 板 表 层 典 型 轧 制 织 构 的 ■ 形 成是 由 于 常 化板 表 层 中 存 在 的 〈 〉 取 向 晶 体在冷轧过程 中 按 照 〈 〉 — 丨 丨 〈 〉 卞 — 〈 〉 — 〈 〉 — 〈 〉 的 方式 转 动 存在 的 少量 丨 丨 〈 〉 取 向 晶 粒按 照 〈 〉 — 丨 丨 〈 〉 — 〈 〉 — 丨 〈 〉 的 方式转动 以 上两种 转动 机制 造 成 了 典型 冷 轧织 构 的 形 成 上述转动 机制 也是 层织 构形成 的 原 取 向 密度 — 取 向 密度 — 取 向 密度 最大值 最大值 最大值 夕 — — 、 一 一 — 一 《 、 一— — ■ 图 冷轧板 ° 的 截 面 图 表层 ； 层 ； （ 中 心 层 ° ： ； ； 因 冷轧板 中 心 层 形 成 了 很 强 的 丨 〈 〉 组 分 成 品 板织构 特 征 的 原 因 是 ： 结合常化板 中 心 层 的 晶 粒取 向 来看 在 冷 图 所示 为 成 品 板 ° 的 截面 图 成 轧 过 程 中 只 需 经 历 上 述 转 动 机 制 的 部 分 路 径 品 板各层织构 主要 由 丨 丨 面 织 构 和 纤 维 织 构 组 丨 〈 〉 — 丨 丨 〈 〉 — 丨 〈 〉 和 成 ， 丨 丨 面织构 主要集 中 在 丨 丨 〈 〉 ， 纤 维 织 〈 一 〈 〉 ） 就可 以 构 主要集 中 在 丨 〈 〉 由 于 成 品 板 晶 粒 尺 寸 较容易 形 成冷轧最终稳定位 向 〈 〉 ， 因 此 冷 较大 这样就造成 了 大 晶 粒覆盖到各层 ， 使得各层织 轧板 中 心层形 成 了 纤维 织 构 （ 强 度 最 大 值 出 现在 构类 型 相 似 各 层 织 构 区 别 在 于 强 度 有 所不 同 ， 表 丨 丨 〈 〉 ） 和较弱 的 纤维织构 层最强织构取 向 密 度 基 本在 左右 ， 层 和 中 心

第9期 唐伟等：CSP流程试制50W270高牌号无取向硅钢织构的演变 ·1193· 层立方织构有所增强，从表层到中心层γ纤维织构 逐渐减弱，各层均有取向密度1.8左右的高斯织构. 取向密度 取向密度 取向密度 最大值-4.602 最大值=5206 最大值=4.784 =3568 -3.954 -3.685 2.767 -3.004 -2.839 -2.187 1.585 1.290 1.316 1.698 .1.000 -1.000 -1.000 -0.775 0.760 -0.770 图6成品板取向分布函数P2=45的0DF截面图.(a)表层；(b)1/4层：(c)中心层 Fig.6 ODFs of the 2=45 sections of annealed strips:(a)surface layer;(b)1/4 layer;(c)center layer 再结晶织构与冷轧织构对比，退火后〈110>/ (4)成品板各层中α纤维织构基本消失；y纤 RD的a类纤维织构减弱，〈111)/ND的Y纤维织 维织构主要集中在{111}〈120>和{111}111}>{112}> {1001【2-23],且高斯取向的晶粒易于在由{111 参考文献 、111}110>和{112变形晶粒形成的 [1]He Z Z,Zhao Y,Luo H W.Electrical Steel.Beijing:Metallurgi 剪切带中形核4，因此在退火时{110(001)晶粒 cal Industry Press,2012 (何忠治，赵字，罗海文.电工钢.北京：治金工业出版社，2012) 优先在剪切带中形核和长大，导致再结晶织构中存 [2]Petrovic D S.Non-oriented electrical steel sheets.Mater Technol, 在一定强度的高斯织构.冷轧试样的{100}〈011〉 2010,44(6):317 织构组分是稳定的织构组分，具有这种位向的冷轧 [3]Fortunati S,Abbruzzese G.Process for the Production of Grain α铁素体晶粒具有较低的形变能，因此退火时以原 Oriented Electrical Steel Strip Starting from Thin Slabs:US Patent, 位再结晶的方式保留了部分{100}取向.但 US6273964.2001-08-14 [4]Pircher H.Kawalla R,Espenhahn M.et al.Process for the Pro- 是，100}〈110>晶粒最易滑移，位错密度低，储能 duction of Grain-Oriented Electric Quality Sheet with Low Remagne- 低，最难再结晶，加之{111}晶粒比{100晶粒储能 tization Loss and High Polarization:US Patent,US6524400. 高，因此{111}晶粒较先形核和长大，吞噬{100} 2003-02-25 和{111}110>中易分别形成 of high magnetic induction non-oriented electrical steel produced {111}110>和{111112>取向的晶核241.因此， by CSP processes.J Iron Steel Res,2011,23(4):42 (施立发，朱涛，王立涛，等.CSP流程生产高磁感无取向电工 在退火完成后，成品板中存在一定强度的以{111} 钢磁各向异性研究.钢铁研究学报，2011,23(4)：42) 和{111{(112)为主的y纤维织构. [6] Zhu L,Pei C X,Dong M,et al.Production of semi-processed non-oriented electrical steel with TSCR./ron Steel,2008,43(5): 3结论 101 (1)热轧板织构在厚度方向上存在较大差异. (朱涛，裴陈新，董梅，等。薄板坯连铸连轧工艺半工艺无取向 电工钢研制.钢铁，2008,43(5)：101) 表层主要为铜型、黄铜和高斯织构；1/4层存在微 [7]Zhang X F,Dou C,Lu D W.Summary of non-oriented steel de- 弱的高斯织构和旋转立方织构；中心层以γ纤维 velopment by CSP route in Handan iron and steel//Proceedings of 织构和旋转立方织构为主，并含有较弱的α纤维 the 11th China Electrical Steel Professional Academic Conference, 织构。 Beijing,2010:48 (2)常化板各层织构较好地遗传了热轧板对应 (张旭峰，豆成，吕德文.邯钢CSP流程开发无取向电工钢综 述/第十一届中国电工钢专业学术年会论文集，北京，2010： 的各层织构，部分织构类型强度有所改变.1/4层 48) 高斯织构和旋转立方织构强度增加.对比热轧板中 [8]JFE Steel Corporation.Non-oriented Magnetic Steel Sheet and 心层织构，常化板旋转立方织构和α纤维织构有所 Method for production thereof:US Patent,US0124207.2004-06- 增强，γ纤维织构减弱 17 (3)冷轧板各层为典型的低碳钢轧制织构，即 [9]de Campos M F,Teixeira J C,Landgraf F J G.The optimum grain α纤维织构和Y纤维织构；但是在厚度方向上，两类 size for minimizing energy losses in iron.J Magn Magn Mater, 2006,301:94 纤维织构的强度存在差异.中心层α纤维织构几乎 [10]Park J T.Szpunar J A.Effect of initial grain size on texture evo- 都集中在轧制最稳定取向{223}〈110〉. lution and magnetic properties in nonoriented electrical steels.J

第 期 唐 伟 等 ： 流 程试制 高 牌号 无 取 向 硅钢 织 构 的 演 变 层立方织构有 所增 强 从表 层 到 中 心 层 纤 维 织 构 逐渐减弱 ， 各层均有取 向 密度 左右 的 高斯织构 ； 厂 一 ； 取 向 密度 ‘ 取 向 密度 一 ， 取向 密度 ■ — ： 图 成 品 板 取 向 分 布 函 数 ° 的 截 面 图 （ 表层 ； （ 层 ； （ 中 心 层 ° ： ； ； 再结 晶 织 构 与 冷 轧 织 构 对 比 ， 退 火 后 〉 成 品 板 各 层 中 《 纤 维 织 构 基 本 消 失 纤 的 类纤 维织 构 减 弱 ， 〉 的 纤 维 织 维织 构 主 要 集 中 在 〈 〉 和 〈 〉 取 构也有一 定 的 变 化 这 是 因 为 冷 轧 后 ， 不 同 晶 面 的 向 与 冷轧 板相 比 立方织构 和 高 斯织 构增 强 晶粒 中 储能是不一 样 的 ， 丨 … 且 高 斯 取 向 的 晶 粒 易 于 在 由 〈 、 丨 〈 〉 和 丨 变 形 晶 粒形 成 的 丨 剪切带 核 ⑶ ’ 因 此 在 退 火 时 晶 粒 罗 电 工 钢 北 京 ： 冶 金 工业 出 版社 訓 优先在 剪 切 带 中 形 核 和 长 大 ， 导 致 再结 织 构 中 存 在一 定 强度 的 高 斯织 构 冷 轧 试 样 的 丨 〈 〉 ： 织构 组 分是稳定 的 织 构 组 分 ， 具有 这 种 位 向 的 冷 轧 ， 铁素体 晶 粒具有 较 低 的 形 变 能 ， 因 此 退 火 时 以 原 — ： 位再结 晶 的 方 式 保 留 了 部 分 ！ 丨 〈 〉 取 向 但 — … 一 是 ， 〈 日 日 粒 最 易 滑 移 ， 位 错 度 低 ， 储 目 匕 ■ 低 ， 最 难再 口 日 日 ， 力 之 ‘ 丨 卷 比 丨 日 日 粒 储 目 匕 ： 高 ， 因 此 晶 粒 较 先 形 核 和 长 大 ， 吞 噬 丨 组分 ， 导致 组 分减 少 在 冷 轧 板 ， 变形 晶 粒 〈 和 〈 中 易 分另 形 成 ‘ ⑴ 丨 〈 ， 和 丨 叫 〈 ⑴ 〉 取 向 ， 核 ， 因 此 ， 在退 火 兀 成后 ， 成 板 中 存 在 一 疋 强 度 的 以 钢 磁 各 向 异性研 究 钢 铁職学 报 〉 〉 和 〈 〉 为 主 的 纤维织构 ， ， ， ： 结 论 执 轧板 织构在厚度 方 向 上存 在 较 大差 异 （ 朱 涛 ’ 裴 陈新 董 梅 等 澳 板述 连 铸 连 轧工 艺 半 工 艺 无 取 向 ‘ 孔似 — 子 又 刀 丨 电工 钢 翻 睡， 表层 主要 为 铜 型 、 黄 铜 和 高 斯 织 构 ； 层 存 在 彳破 弱 的 高 斯 织 构 和 旋 转 立 方 织 构 ； 中 心 层 以 纤 维 织构 和 旋 转 立 方 织 构 为 王 ， 并 含 有 较 弱 的 纤 维 ， 全口 构 ， 、 常 化板各层织 构较好地遗 传 了 热轧板对应 紐 ！ 电 工 钢 述 第 十 一 届 中 国 电工 钢 专业 学 术 年 会 论 文 集 北 京 的 各层织 构 ， 部 分 织 构 类 型 强 度 有 所 改 变 层 高斯织 构 和 旋转立方织 构 强 度 增 加 对 比 热轧板 中 心层织 构 ， 常 化 板 旋转 立方织 构 和 纤 维织 构 有 所 ： 增强 ， 纤维织构减弱 冷轧板各 层 为 典 型 的 低 碳 钢 轧 制 织 构 ， 即 … 一 ， 一 ， ， 、 … 一 、 、 ， 纤 维织构 和 纤维织构 但是在厚度 方 向 上 两类 ‘ 纤维织 构 的 强度 存在差异 中 心层 纤维织构 几乎 丨 都集 中 在轧制 最稳 定取 向 〈 〉

·1194· 北京科技大学学报 第36卷 Magn Magn Mater,2009,321:1928 Texture.Beijing:Metallurgical Industry Press,1995 [11]Zhang WK,Mao W M,Wang Y D,et al.Influence of grain size (毛卫民，张新明.品体材料织构定量分析，北京：冶金工业 in nommalized hot band on texture and magnetic properties of non- 出版社，1995) oriented silicon steel sheet.Iron Steel,2007,42(2):64 [18]Yan MQ,Qian H,Yang P,et al.Behaviors of brass texture and (张文康，毛卫民，王一德，等，热轧板常化后的晶粒尺寸对 its influence on Goss texture in grain oriented electrical steels. 无取向硅钢织构和磁性能的影响.钢铁，2007,42(2)：64) Acta Metall Sin,2012,48(1):16 [12]Pu C L.Effect of Microstructure and Texture on Magnetic Proper- (颜孟奇，钱浩，杨平，等。电工钢中黄铜织构的行为及其对 ties of Cold Rolling Low-grade Non-Oriented Silicon Steel [Disser- 高斯织构的影响.金属学报，2012,48(1)：16) tation].Kunming:Kunming University of Science and Technolo- [19]Meyer L.The Optimization of Material Performance in the Process x,2012 of Steel Strip Rolling.Beijing:Metallurgical Industry Press,1996 (蒲春雷.冷轧低牌号无取向电工钢组织、织构对其磁性能 (Meyer L,带钢轧制过程中材料性能的优化.北京：冶金工 的影响研究[学位论文].昆明：昆明理工大学，2012) 业出版社，1996) [13]Takanohashi R,Landgraf F JG.Effect of hot-band grain size and [20]Park J T,Szpunar J A.Texture development during grain growth intermediate annealing on magnetic properties and texture of non- in nonoriented electrical steels.ISI/Int,2005,45(5):743 oriented silicon steels.J MagnMagn Mater,2006,304:e608 [21]Zhang X Y.The Texture of Metals and Alloys.Beijing:Science [14]Denma H,Ishihara Y,Todaka T,et al.Effect of grain diameter Pres5,1976 on iron loss properties of non-oriented silicon steel sheets. (张信钰.金属和合金的织构.北京：科学出版社，1976) Magn Magn Mater,2000,215-216:106 [22]Sidor Y,Dubinsky M,Kovac F.Characterization of microstruc- [15]Kocks U F,Tome CN,Wenk H R.Texture and Anisotropy:Pre- tures in non-oriented electrical steels utilizing weighted sum of el- ferred Orientations in Polycrysials and Their Effect on Materials ementary data.Czech J Phys,2004,54(12):105 Properties.New York:Cambridge University Press,1998 [23]Mao W.Modeling of rolling texture in aluminum.Mater Sci Eng [16]Moses A J.Electrical steels:past,present and future develop- A,1998,257(1):171 ments.IEE Proc,1990,137(5):233 [24]Park JT,Szpunar JA.Evolution of recrystallization texture in [17]Mao W M,Zhang X M.Quantitative Analysis of Crystal Material nonoriented electrical steels.Acta Mater,2003,51:3037

■ 北 京 科 技 大 学 学 报 第 卷 ： ： 毛卫 民 ， 张新 明 晶 体材料织 构 定量 分析 北 京 ： 冶 金 工 业 出 版社 ， 】 ： 张 文康 ， 毛卫 民 ， 王 一 德 ， 等 热 板 常 化 后 的 晶 粒 尺 寸 对 无取 向 硅钢织构 和 磁性 能 的影 响 钢 铁 ， ： ： 颜孟奇 ， 钱 浩 ， 杨 平 ， 等 电 工 钢 中 黄 铜 织 构 的 行 为 及 其 对 高斯织 构 的 影 响 金属 学报 ， ： ： ： 蒲 春雷 冷轧低牌 号 无 取 向 电 工 钢 组 织 、 织 构 对 其 磁 性 能 （ 带 钢 轧 制 过程 中 材 料性能 的 优 化 北 京 冶 金 工 的影 响研究 学位论文 昆 明 ： 昆 明理工大学 二 业 出 版社 ， ： ： ： 张 链 金 属 和合金 的织 构 北 京 科学 出 版社 ， ， ： ， ， ： ： ： ： ， ： ’ ：