半工艺无取向硅钢加临界变形的织构演变

D0I:10.13374/1.issm100I103.2009.07.041 第31卷第7期 北京科技大学学报 Vol.31 No.7 2009年7月 Journal of University of Science and Technology Beijing Ju.2009 半工艺无取向硅钢加临界变形的织构演变 解清阁2)王全礼1,2)罗海文2) 1)首钢技术研究院，北京1000412)钢铁研究总院电工钢联合研发中心，北京100081 摘要测定了半工艺无取向电工钢热轧（终轧温度在A1以下）到成品各工序的织构，以取向分布函数(ODF)的形式对加临 界变形的半工艺无取向硅钢的织构演变作了分析·发现其热轧板表层织构基本是典型的铁素体再结晶{111}组分，心部和1/4 厚度处以铁素体剪切织构和轧制变形织构为主·冷轧变形后，心部和表层织构组分比较接近，《111}、{112}和{100}面织构都 增加，但(111}组分增加最明显.软化退火后，{001}与112}组分迅速降低，织构组分以Y纤维织构为主.通过 增加临界变形，在最终去应力退火后，{111}不利面织构大量减少，高斯组分增加明显，Taylor因子可以表征不同取向晶粒对 变形能的储存能力，从轧制变形时Taylor因子的分布可以解释该实验结果. 关键词无取向硅钢；取向分布函数：临界变形：织构 分类号TG337.3 Texture evolution of semi-processed non-oriented silicon steel with temper rolling XIE Qing-ge).WANG Quan-li2).LUO Hai-wen2) 1)Shougang Research Institute of Technology Beijing 100041,China 2)United RD Center of Electrical Steel in Central Iron 8 Steel Research Institute.Beijing 100081.China ABSTRACT Macrotextures of a semi-processed non-oriented silicon steel were measured in the production process from hot rolling (with the finish rolling temperature below Arl)to final stress relief annealing.and the texture evolution were analyzed in the form of orientation distribution function.It was found that the main component in the surface layer of a hot rolled strip was (111)plane tex- ture resulting from ferritic recrystallization:while shear texture and rolling texture were dominant at the center and at the 1/4 thick- ness of the strip.After cold rolling,the texture components at the center and in the surface were similar.The fractions of (111), (112)and (100)plane textures all increased,particularly (111)component was intensified most significantly.After softening an- nealing,the fractions of (1)11and (112)11components both deereased rapidly and yfiber emerged as the dominant component.When the primarily annealed strip was subjected to temper rolling and subsequent stress relief annealing,the unfavorable (111)plane texture diminished while the GOSS component increased distinctly.Such experimental results could be explained by the calculated Taylor factor distribution since Taylor factors quantitatively linked deformation stored energy in grains to orientations of the grains. KEY WORDS non-oriented silicon steel:orientation distribution function:temper rolling:texture 无取向硅钢作为软磁材料已被广泛应用，该钢 前，中、低硅无取向硅钢仍是市场上产量和需求量最 种通常以冷轧薄板形式，并以全工艺或半工艺状态 大的硅钢钢种[-]. 供货，半工艺冷轧薄板在冲片之后还需要进行退火 无取向硅钢的主要磁性能要求是低铁损、高磁 处理，以实现最终的磁性，这步工序可以消除由于 感，铁损和磁感强烈依赖于材料中的合金元素含 冲片而产生的残余应力，粗化铁素体晶粒，并产生适 量、再结晶织构、晶粒尺寸以及夹杂物的数量和分 当的晶体织构，工业上在冲片前还通过临界变形作 布3可]，无取向硅钢中关于夹杂物和晶粒尺寸以及 为进一步提高成品晶粒尺寸和优化织构的措施。目 某种条件下对织构的影响已经进行了广泛的研 收稿日期：2008-08-12 作者简介：解清阁(1979一），男，硕士，E-mail:xqg1084@126.com

半工艺无取向硅钢加临界变形的织构演变 解清阁1‚2） 王全礼1‚2） 罗海文2） 1） 首钢技术研究院‚北京100041 2） 钢铁研究总院电工钢联合研发中心‚北京100081 摘 要 测定了半工艺无取向电工钢热轧（终轧温度在 Ar1 以下）到成品各工序的织构‚以取向分布函数（ODF）的形式对加临 界变形的半工艺无取向硅钢的织构演变作了分析．发现其热轧板表层织构基本是典型的铁素体再结晶｛111｝组分‚心部和1／4 厚度处以铁素体剪切织构和轧制变形织构为主．冷轧变形后‚心部和表层织构组分比较接近‚｛111｝、｛112｝和｛100｝面织构都 增加‚但｛111｝组分增加最明显．软化退火后‚｛001｝＜110＞与｛112｝＜110＞组分迅速降低‚织构组分以γ纤维织构为主．通过 增加临界变形‚在最终去应力退火后‚｛111｝不利面织构大量减少‚高斯组分增加明显．Taylor 因子可以表征不同取向晶粒对 变形能的储存能力‚从轧制变形时 Taylor 因子的分布可以解释该实验结果． 关键词 无取向硅钢；取向分布函数；临界变形；织构 分类号 TG337∙3 Texture evolution of sem-i processed non-oriented silicon steel with temper rolling XIE Qing-ge 1‚2）‚W A NG Quan-li 1‚2）‚LUO Ha-i wen 2） 1） Shougang Research Institute of Technology‚Beijing100041‚China 2） United R＆D Center of Electrical Steel in Central Iron ＆ Steel Research Institute‚Beijing100081‚China ABSTRACT Macrotextures of a sem-i processed non-oriented silicon steel were measured in the production process from hot rolling （with the finish rolling temperature below Ar1） to final stress relief annealing‚and the texture evolution were analyzed in the form of orientation distribution function．It was found that the main component in the surface layer of a hot rolled strip was｛111｝plane tex￾ture resulting from ferritic recrystallization；while shear texture and rolling texture were dominant at the center and at the1／4thick￾ness of the strip．After cold rolling‚the texture components at the center and in the surface were similar．T he fractions of ｛111｝‚ ｛112｝and｛100｝plane textures all increased‚particularly ｛111｝component was intensified most significantly．After softening an￾nealing‚the fractions of ｛001｝＜110＞ and｛112｝＜110＞ components both decreased rapidly and γfiber emerged as the dominant component．When the primarily annealed strip was subjected to temper rolling and subsequent stress relief annealing‚the unfavorable ｛111｝plane texture diminished while the GOSS component increased distinctly．Such experimental results could be explained by the calculated Taylor factor distribution since Taylor factors quantitatively linked deformation stored energy in grains to orientations of the grains． KEY WORDS non-oriented silicon steel；orientation distribution function；temper rolling；texture 收稿日期：2008-08-12 作者简介：解清阁（1979—）‚男‚硕士‚E-mail：xqg1084＠126．com 无取向硅钢作为软磁材料已被广泛应用．该钢 种通常以冷轧薄板形式‚并以全工艺或半工艺状态 供货．半工艺冷轧薄板在冲片之后还需要进行退火 处理‚以实现最终的磁性．这步工序可以消除由于 冲片而产生的残余应力‚粗化铁素体晶粒‚并产生适 当的晶体织构．工业上在冲片前还通过临界变形作 为进一步提高成品晶粒尺寸和优化织构的措施．目 前‚中、低硅无取向硅钢仍是市场上产量和需求量最 大的硅钢钢种［1—2］． 无取向硅钢的主要磁性能要求是低铁损、高磁 感．铁损和磁感强烈依赖于材料中的合金元素含 量、再结晶织构、晶粒尺寸以及夹杂物的数量和分 布［3—5］．无取向硅钢中关于夹杂物和晶粒尺寸以及 某种条件下对织构的影响已经进行了广泛的研 第31卷 第7期 2009年 7月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．31No．7 Jul．2009 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2009．07．041

.856 北京科技大学学报 第31卷 究[]，但论述半工艺无取向硅钢整体织构演变规 律，尤其是临界变形对织构的影响的文献很少 2分析和讨论 本文首先对加临界变形的半工艺无取向硅钢各 2.1材料的组织和性能 工序后的织构特征进行分析，讨论引入临界变形对 实验材料对应的热轧、软化退火以及去应力退 织构的影响，从而为今后半工艺无取向硅钢的织构 火后的金相组织如图1、图2所示.实际终轧温度为 演变和控制提供一定的参考价值，对揭示硅钢生产 750~800℃，低于材料的实测A1温度，热轧板心部 工艺与性能之间的内在联系有重要意义， 和1/4厚度处主要是形变回复组织，由图2可以看 到：采用800℃软化退火加临界变形，可使最终去应 1实验材料和方法 力退火后，成品的晶粒尺寸长大到300m左右， 实验材料由50kg中频真空感应炉冶炼，材料 800℃软化退火后经临界变形的硬度HV1在170~ 的主要合金元素含量为：Si1.43%,Mn0.28%,其 175之间，完全满足冲片需求.实验得到的材料的 余为残量，经过1150℃加热锻造，再热轧至2.3 铁损P1.5为3.45~3.54Wkg1,磁感应强度B5000 mm,酸洗后冷轧至0.52mm,800℃软化退火，在室 为1.69~1.70T,磁性能完全满足压缩机厂商对半 温临界压下至0.5mm,最后的去应力退火工艺为 工艺无取向硅钢材料的磁性能要求 790℃保温2h, 在热轧、冷轧、软化退火、临界变形及去应力退 火后，对应的板坯分别线切割切取不同数量14mm ×24mm的试样用于织构测量，所有工序下的试样 均测量心部和表层的织构分布情况，热轧样还加测 一个1/4板厚度处织构的分布情况 表层1/4 使用德国西门子D25000型X射线衍射仪对试 样的织构进行测量，测量时使用Mo靶，首先检测试 样的{110}、{200}和{211}三个不完全极图，然后采 用级数展开法计算取向分布函数(ODF),各个面织 构的体积分数由Resmat公司的Textools软件来计 算 图1热轧试样的金相组织 Fig.I Metallographic structure of a hot rolled strip 2004m 200μm 图2软化退火及去应力退火后的金相组织(a)800℃软化退火后：(b)去应力退火后 Fig-2 Metallographic structure of a strip after soft annealing and stress relief annealing:(a)after soft annealing at 800C:(b)after stress relief an- nealing 2.2织构演变规律 包括92=45截面上{001}、{112}、{111}和{110}面 取向分布函数92=45°截面是表达无取向硅钢 织构的分布情况.其中{111}面织构：9=0~90°， 织构最具代表性的截面图，在这个截面图上可以观 92=45°，重=54.7°；{112}面织构：91=0~90°， 察到一系列重要的取向位置.本文的织构分析主要 92=45°，Φ=34.7°；{100}面织构：91=0~90°， 为不同工序后、不同厚度处织构的92=45°截面图， 92=45°，Φ=0°；{110}面织构：91=0~90°，92=

究［6—9］‚但论述半工艺无取向硅钢整体织构演变规 律‚尤其是临界变形对织构的影响的文献很少． 本文首先对加临界变形的半工艺无取向硅钢各 工序后的织构特征进行分析‚讨论引入临界变形对 织构的影响‚从而为今后半工艺无取向硅钢的织构 演变和控制提供一定的参考价值‚对揭示硅钢生产 工艺与性能之间的内在联系有重要意义． 1 实验材料和方法 实验材料由50kg 中频真空感应炉冶炼．材料 的主要合金元素含量为：Si1∙43％‚Mn0∙28％‚其 余为残量．经过1150℃加热锻造‚再热轧至2∙3 mm‚酸洗后冷轧至0∙52mm‚800℃软化退火‚在室 温临界压下至0∙5mm‚最后的去应力退火工艺为 790℃保温2h． 在热轧、冷轧、软化退火、临界变形及去应力退 火后‚对应的板坯分别线切割切取不同数量14mm ×24mm 的试样用于织构测量．所有工序下的试样 均测量心部和表层的织构分布情况‚热轧样还加测 一个1／4板厚度处织构的分布情况． 使用德国西门子 D25000型 X 射线衍射仪对试 样的织构进行测量‚测量时使用 Mo 靶‚首先检测试 样的｛110｝、｛200｝和｛211｝三个不完全极图‚然后采 用级数展开法计算取向分布函数（ODF）‚各个面织 构的体积分数由 Resmat 公司的 Textools 软件来计 算． 2 分析和讨论 2∙1 材料的组织和性能 实验材料对应的热轧、软化退火以及去应力退 火后的金相组织如图1、图2所示．实际终轧温度为 750～800℃‚低于材料的实测 Ar1 温度‚热轧板心部 和1／4厚度处主要是形变回复组织．由图2可以看 到：采用800℃软化退火加临界变形‚可使最终去应 力退火后‚成品的晶粒尺寸长大到300μm 左右． 800℃软化退火后经临界变形的硬度 HV1 在170～ 175之间‚完全满足冲片需求．实验得到的材料的 铁损 P1．5为3∙45～3∙54W·kg —1‚磁感应强度 B5000 为1∙69～1∙70T．磁性能完全满足压缩机厂商对半 工艺无取向硅钢材料的磁性能要求． 图1 热轧试样的金相组织 Fig．1 Metallographic structure of a hot rolled strip 图2 软化退火及去应力退火后的金相组织．（a）800℃软化退火后；（b） 去应力退火后 Fig．2 Metallographic structure of a strip after soft annealing and stress relief annealing：（a）after soft annealing at800℃；（b） after stress relief an￾nealing 2∙2 织构演变规律 取向分布函数 φ2＝45°截面是表达无取向硅钢 织构最具代表性的截面图．在这个截面图上可以观 察到一系列重要的取向位置．本文的织构分析主要 为不同工序后、不同厚度处织构的 φ2＝45°截面图‚ 包括 φ2＝45°截面上｛001｝、｛112｝、｛111｝和｛110｝面 织构的分布情况．其中｛111｝面织构：φ1＝0～90°‚ φ2＝45°‚Φ＝54∙7°；｛112｝面织构：φ1＝0～90°‚ φ2＝45°‚Φ＝34∙7°；｛100｝面织构：φ1＝0～90°‚ φ2＝45°‚Φ＝0°；｛110｝面织构：φ1＝0～90°‚φ2＝ ·856· 北 京 科 技 大 学 学 报 第31卷

第7期 解清阁等：半工艺无取向硅钢加临界变形的织构演变 .857. 45°，④Φ=90°，无取向硅钢的织构分析基本上以分 {001水110组分，热轧板心部主要是典型的铁素体 析上述几种面织构为主， 形变织构{112水110、{001X110和一定量的{111} 图3为对应热轧板不同厚度处的面织构分布情 面织构组分，造成上述织构组分分布的原因主要是 况，可以看到热轧板表层主要是典型的铁素体再结 材料组织和变形的不均匀，高温变形抗力的降低和 晶111面织构10和一定量的{110以00少到{110} 大的道次压下量，很容易造成很大的外来剪切应力， (112之间分布的体心立方金属受高剪切应力造成 靠近材料表面的塑性变形机制为沿轧向的直接剪切 的剪切织构，热轧板表层1/4厚度处主要是典型铁 变形，而心部的塑性变形机制为轧制变形，以平面应 素体形变织构{112}(110和低剪切应力导致的 力为主 (a) (b) (c) 0 6 售年量量8e想层量是s会段身 4 父+… 。 88,8行3t0 0153045607590 30 45 60 153045607590 p) 9,) 9) 图3热轧板各个厚度处织构的9=45截面和各面织构分布.(a)表层：(b)1/4厚：(c)心部.面织构线图示：蓝色一9=0~90°，92=45， Φ=54.7为{111}面织构：绿色一91=0~90°，92=45°，中=34.7°为{112}面织构：黑色-91=090°，92=45°，Φ=0°为{100}面织构：红 色一91=0~90°，92=45°，Φ=90°为{110}面织构 Fig.345sections of orientation distribution function at different thicknesses of hot rolled strips and distribution of different plane textures: (a)surface:(b)1/4 thickness:(c)center.The marks of different plane texture lines:blue color for (111)texture with =-90,92=45and ④=54.7；green color for{112}texture with9=0-90°，92=45°andp=34.7;black color for(100}texture with91=0-90°，92=45° andΦ=0°；red color for{100}texture with91=0-90，°92=45°andΦ=90° 冷轧变形时，变形抗力大，不容易造成大的道次 构中112(110和{111(112组分的强度增加明 压下量和高的外来剪切力，因此，很难在体心立方 显.一般认为，超低碳钢冷轧板的{111火112组分 金属冷轧织构中观察到典型的剪切织构，图4为对 是{110k00)组分在冷轧时绕110轴旋转35.3° 应冷轧板的面织构分布情况·在近77%的冷轧压下 后形成的山.冷轧时，表层的{111}、{112}和{100} 率下，表层和心部的织构组分分布基本接近，但 面织构都增加，并且{111}面织构增加最多，其次是 {112}组分仍有差异，从图3可以看出，热轧织构可 {100}面织构，而{110}面织构减少，见表1中各道次 以遗传，冷轧板不同层面面织构的发展分别和热轧 工艺后面织构体积分数计算结果.在心部，{110}组 板相应层面有一定的继承关系，可以看到{001} 分减少，112}和{111}组分增加.织构变化最大的 (110取向很稳定，是室温轧制的稳定取向，冷轧织 是表层的{111}组分，这是冷轧时织构的主要变化

45°‚Φ＝90°．无取向硅钢的织构分析基本上以分 析上述几种面织构为主． 图3为对应热轧板不同厚度处的面织构分布情 况．可以看到热轧板表层主要是典型的铁素体再结 晶｛111｝面织构［10］和一定量的｛110｝〈001〉到｛110｝ 〈112〉之间分布的体心立方金属受高剪切应力造成 的剪切织构．热轧板表层1／4厚度处主要是典型铁 素体形变织构｛112｝〈110〉和低剪切应力导致的 ｛001｝〈110〉组分．热轧板心部主要是典型的铁素体 形变织构｛112｝〈110〉、｛001｝〈110〉和一定量的｛111｝ 面织构组分．造成上述织构组分分布的原因主要是 材料组织和变形的不均匀．高温变形抗力的降低和 大的道次压下量‚很容易造成很大的外来剪切应力． 靠近材料表面的塑性变形机制为沿轧向的直接剪切 变形‚而心部的塑性变形机制为轧制变形‚以平面应 力为主． 图3 热轧板各个厚度处织构的 φ2＝45°截面和各面织构分布．（a）表层；（b）1／4厚；（c）心部．面织构线图示：蓝色—φ1＝0～90°‚φ2＝45°‚ Φ＝54∙7°为｛111｝面织构；绿色—φ1＝0～90°‚φ2＝45°‚Φ＝34∙7°为｛112｝面织构；黑色—φ1＝0～90°‚φ2＝45°‚Φ＝0°为｛100｝面织构；红 色—φ1＝0～90°‚φ2＝45°‚Φ＝90°为｛110｝面织构 Fig．3 φ2＝45°sections of orientation distribution function at different thicknesses of hot rolled strips and distribution of different plane textures： （a） surface；（b）1／4thickness；（c） center．The marks of different plane texture lines：blue color for｛111｝texture with φ1＝0—90°‚φ2＝45°and Φ＝54∙7°；green color for｛112｝texture with φ1＝0—90°‚φ2＝45°and Φ＝34∙7°；black color for ｛100｝texture with φ1＝0—90°‚φ2＝45° and Φ＝0°；red color for｛100｝texture with φ1＝0—90°‚φ2＝45°and Φ＝90° 冷轧变形时‚变形抗力大‚不容易造成大的道次 压下量和高的外来剪切力．因此‚很难在体心立方 金属冷轧织构中观察到典型的剪切织构．图4为对 应冷轧板的面织构分布情况．在近77％的冷轧压下 率下‚表层和心部的织构组分分布基本接近‚但 ｛112｝组分仍有差异．从图3可以看出‚热轧织构可 以遗传．冷轧板不同层面面织构的发展分别和热轧 板相应层面有一定的继承关系．可以看到｛001｝ 〈110〉取向很稳定‚是室温轧制的稳定取向．冷轧织 构中｛112｝〈110〉和｛111｝〈112〉组分的强度增加明 显．一般认为‚超低碳钢冷轧板的｛111｝〈112〉组分 是｛110｝〈001〉组分在冷轧时绕〈110〉轴旋转35∙3° 后形成的［11］．冷轧时‚表层的｛111｝、｛112｝和｛100｝ 面织构都增加‚并且｛111｝面织构增加最多‚其次是 ｛100｝面织构‚而｛110｝面织构减少‚见表1中各道次 工艺后面织构体积分数计算结果．在心部‚｛110｝组 分减少‚｛112｝和｛111｝组分增加．织构变化最大的 是表层的｛111｝组分‚这是冷轧时织构的主要变化． 第7期 解清阁等： 半工艺无取向硅钢加临界变形的织构演变 ·857·

·858 北京科技大学学报 第31卷 (a) (b) 9450 90 密度水平：1.0,2.0,4.0.5.0,7.5 密度水平：1.02.0.4.0,6.0.6.6.7.6 30 45 60 75 90 30 456075 90 p) p) 图4冷轧板各个厚度处织构的2=45截面和各面织构分布.(a)表层：(b)心部.面织构线图示：蓝色一=0~90°，9=45，中=54.7° 为{111}面织构：绿色一91=0~90°，92=45，Φ=34.7°为{112}面织构：黑色一9=0一90°，92=45°，Φ=0°为100}面织构：红色一9= 0~90°，2=45°，=90°为{110}面织构 Fig.445sections of orientation distribution function at different thicknesses of cold rolled strips and distribution of different plane textures: (a)surface:(b)center.The marks of different plane texture lines:blue color for (111)texture with-9045and 54.7 green color for{112}texture with91=0-90°，92=45°andp=34.7°；black color for{100}texture with9=0-90°，92=45°andΦ=0°；red col- or for{100}texture with9=0-90°，P2=45°andΦ=90° 表1计算的各道次工艺后面织构体积分数（计算时允许有9的偏 图5为800℃软化退火后的织构分布情况.当 差) 热轧板未完全再结晶或晶粒较小时，冷轧形变组织 Table 1 Calculated volume fractions of textures after each pass of pro- cessing (9allow able deviation in calculation) % 和储能分布比较均匀.在这种情况下，退火时{111} (112再结晶晶粒优先在{112110和111(110 (100} {110} (211 {111} 面织构类型 面织构 面织构 面织构 面织构 取向的变形晶粒中形核和长大，{111(110再结晶 热轧板表层 3.28 12.75 14.61 14.17 晶粒优先在{111(112取向的变形晶粒中形核和长 热轧板1/4厚度 6.95 2.49 18.06 6.5 大山.与冷轧相比，{001k110与{112k110组分 热轧板心部 9.74 3.15 21.35 16.91 迅速降低；说明这两种组分很容易被新晶粒吃掉，从 冷轧板表层 8.5 2.91 21.67 21.44 而转变为以Y纤维织构为主的其他组分.Y纤维织 冷轧板心部 8.25 3.71 20.89 19.44 构不均匀，心部{111火112组分强度要高于《111} 软化退火板表层 5.06 2.33 21.29 27.43 (110组分，而表层则相反，可以看到：软化退火后， 软化退火板心部 5.23 2.36 18.99 29.28 临界变形后表层 6.67 1.86 21.26 28.47 a纤维组分除{111(110外，明显减弱.{110}面织 临界变形后心部 5.79 4.19 20.17 25.14 构在软化退火前后变化不大 成品板表层 3.06 4.57 25.91 20.31 成品板心部 2.92 8.21 21.35 12.16

图4 冷轧板各个厚度处织构的 φ2＝45°截面和各面织构分布．（a）表层；（b）心部．面织构线图示：蓝色—φ1＝0～90°‚φ2＝45°‚Φ＝54∙7° 为｛111｝面织构；绿色—φ1＝0～90°‚φ2＝45°‚Φ＝34∙7°为｛112｝面织构；黑色—φ1＝0～90°‚φ2＝45°‚Φ＝0°为｛100｝面织构；红色—φ1＝ 0～90°‚φ2＝45°‚Φ＝90°为｛110｝面织构 Fig．4 φ2＝45°sections of orientation distribution function at different thicknesses of cold rolled strips and distribution of different plane textures： （a） surface；（b） center．The marks of different plane texture lines：blue color for｛111｝texture with φ1＝0—90°‚φ2＝45°and Φ＝54∙7°；green color for｛112｝texture with φ1＝0—90°‚φ2＝45°and Φ＝34∙7°；black color for｛100｝texture with φ1＝0—90°‚φ2＝45°and Φ＝0°；red col￾or for｛100｝texture with φ1＝0—90°‚φ2＝45°and Φ＝90° 表1 计算的各道次工艺后面织构体积分数 （计算时允许有9°的偏 差） Table1 Calculated volume fractions of textures after each pass of pro￾cessing （9°allowable deviation in calculation） ％ 面织构类型 ｛100｝ 面织构 ｛110｝ 面织构 ｛211｝ 面织构 ｛111｝ 面织构 热轧板表层 3∙28 12∙75 14∙61 14∙17 热轧板1／4厚度 6∙95 2∙49 18∙06 6∙5 热轧板心部 9∙74 3∙15 21∙35 16∙91 冷轧板表层 8∙5 2∙91 21∙67 21∙44 冷轧板心部 8∙25 3∙71 20∙89 19∙44 软化退火板表层 5∙06 2∙33 21∙29 27∙43 软化退火板心部 5∙23 2∙36 18∙99 29∙28 临界变形后表层 6∙67 1∙86 21∙26 28∙47 临界变形后心部 5∙79 4∙19 20∙17 25∙14 成品板表层 3∙06 4∙57 25∙91 20∙31 成品板心部 2∙92 8∙21 21∙35 12∙16 图5为800℃软化退火后的织构分布情况．当 热轧板未完全再结晶或晶粒较小时‚冷轧形变组织 和储能分布比较均匀．在这种情况下‚退火时｛111｝ 〈112〉再结晶晶粒优先在｛112｝〈110〉和｛111｝〈110〉 取向的变形晶粒中形核和长大‚｛111｝〈110〉再结晶 晶粒优先在｛111｝〈112〉取向的变形晶粒中形核和长 大［11］．与冷轧相比‚｛001｝〈110〉与｛112｝〈110〉组分 迅速降低；说明这两种组分很容易被新晶粒吃掉‚从 而转变为以γ纤维织构为主的其他组分．γ纤维织 构不均匀‚心部｛111｝〈112〉组分强度要高于｛111｝ 〈110〉组分‚而表层则相反．可以看到：软化退火后‚ α纤维组分除｛111｝〈110〉外‚明显减弱．｛110｝面织 构在软化退火前后变化不大． ·858· 北 京 科 技 大 学 学 报 第31卷

第7期 解清阁等：半工艺无取向硅钢加临界变形的织构演变 .859. (a) (b) 0 9=450 90> 0 45 90D 密度水平：1.02.0,3.0.4.0.6.08.0.10.0.112 密度水平：1.02.03.0.4.0.6.0.8.0.10.0.11.0 12 10 6 0 ◆ 0 0 15 304560 7590 0 15 30 4560 75 90 p/) p,) 图5软化退火后各个厚度处织构的2=45°截面和各面织构分布.(a)表层：(b)心部.面织构线图示：蓝色一91=0~90°，=45°，中= 54.7°为111)面织构：绿色-9=0~90°，92=45°，0=34.7为112}面织构：黑色-9=0~90°，92=45°，中=0°为{100}面织构：红色- =0-90°，92=45°，φ=90°为{110}面织构 Fig.55sections of orientation distribution function at different thicknesses of strips after soft annealing and the distribution of different plane textures:(a)surface:(b)center.The marks of different plane texture lines:blue color for (111)texture with =0-90,2=45and =54.7°；green color for{12}texture with9i=0-90°，F2=45°andΦ=34.7：black color for(100}texture with91=0-90,92=45°and Φ=0°：red color for{100}texture with91=0-90°，Pz=45°amd④=90° 图6为临界变形后，板坯表层和心部的面织构 变，临界变形导致的应变主要集中在板坯的表层， 分布情况.结合表1计算的各个工序前、后面织构 且表层的储存能分布不均匀).临界变形后，去应 体积分数可以看到，由于临界变形很小的压下量，使 力退火时，晶粒的长大往往是表层的晶粒先长大，再 得临界变形前、后织构的分布情况几乎不变 由表层长大的晶粒向心部生长].图8为计算得 成品织构即去应力退火后的织构，如图7所示 出轧制变形时，欧拉空间P2=45°截面上Taylor因 随着晶粒的异常长大，{111}面织构明显降低，{112} 子分布图3].临界变形时，应变基本集中在Taylor (110组分少量增加，{110}组分（主要是高斯取向附 因子比较高的组分区域处.可以看出，{111}面织构 近的组分)增加明显， 和110(110取向位置附近是高Taylor因子区域， 利用Textools软件，由各试样所测织构计算得 而高斯取向和旋转立方取向处为低Taylor因子分 到的各道次工艺后面织构体积分数数据（表1）可以 布区域.不同Taylor因子表征了不同取向晶粒对变 看出：临界变形前后，各织构组分的体积分数变化很 形能的储存能力4：高Taylor因子组分拥有高的储 小；通过引入临界变形，最终去应力退火后，与去应 存能，晶粒生长时，往往是高Taylor因子的组分被 力退火前相比，{111}不利面织构大量减少，而{110} 低Taylor因子的组分（拥有低的储存能）吞吃掉，这 有利面织构增加明显， 与本文的实验结果“去应力退火后111}面织构大量 2.3利用Taylor因子计算结果的讨论 减少，而{110}面织构（主要是高斯织构）增加明显” 引入临界变形的主要原因是产生一定的表面应 相吻合

图5 软化退火后各个厚度处织构的 φ2＝45°截面和各面织构分布．（a）表层；（b）心部．面织构线图示：蓝色—φ1＝0～90°‚φ2＝45°‚Φ＝ 54∙7°为｛111｝面织构；绿色—φ1＝0～90°‚φ2＝45°‚Φ＝34∙7°为｛112｝面织构；黑色—φ1＝0～90°‚φ2＝45°‚Φ＝0°为｛100｝面织构；红色— φ1＝0～90°‚φ2＝45°‚Φ＝90°为｛110｝面织构 Fig．5 φ2＝45°sections of orientation distribution function at different thicknesses of strips after soft annealing and the distribution of different plane textures：（a） surface；（b） center．The marks of different plane texture lines：blue color for｛111｝texture with φ1＝0—90°‚φ2＝45°and Φ ＝54∙7°；green color for｛112｝texture with φ1＝0—90°‚φ2＝45°and Φ＝34∙7°；black color for｛100｝texture with φ1＝0—90°‚φ2＝45°and Φ＝0°；red color for｛100｝texture with φ1＝0—90°‚φ2＝45°and Φ＝90° 图6为临界变形后‚板坯表层和心部的面织构 分布情况．结合表1计算的各个工序前、后面织构 体积分数可以看到‚由于临界变形很小的压下量‚使 得临界变形前、后织构的分布情况几乎不变． 成品织构即去应力退火后的织构‚如图7所示． 随着晶粒的异常长大‚｛111｝面织构明显降低‚｛112｝ 〈110〉组分少量增加‚｛110｝组分（主要是高斯取向附 近的组分）增加明显． 利用 Textools 软件‚由各试样所测织构计算得 到的各道次工艺后面织构体积分数数据（表1）可以 看出：临界变形前后‚各织构组分的体积分数变化很 小；通过引入临界变形‚最终去应力退火后‚与去应 力退火前相比‚｛111｝不利面织构大量减少‚而｛110｝ 有利面织构增加明显． 2∙3 利用 Taylor 因子计算结果的讨论 引入临界变形的主要原因是产生一定的表面应 变．临界变形导致的应变主要集中在板坯的表层‚ 且表层的储存能分布不均匀［12］．临界变形后‚去应 力退火时‚晶粒的长大往往是表层的晶粒先长大‚再 由表层长大的晶粒向心部生长［12］．图8为计算得 出轧制变形时‚欧拉空间 φ2＝45°截面上 Taylor 因 子分布图［13］．临界变形时‚应变基本集中在 Taylor 因子比较高的组分区域处．可以看出‚｛111｝面织构 和｛110｝〈110〉取向位置附近是高 Taylor 因子区域‚ 而高斯取向和旋转立方取向处为低 Taylor 因子分 布区域．不同 Taylor 因子表征了不同取向晶粒对变 形能的储存能力［14］：高 Taylor 因子组分拥有高的储 存能‚晶粒生长时‚往往是高 Taylor 因子的组分被 低 Taylor 因子的组分（拥有低的储存能）吞吃掉．这 与本文的实验结果“去应力退火后｛111｝面织构大量 减少‚而｛110｝面织构（主要是高斯织构）增加明显” 相吻合． 第7期 解清阁等： 半工艺无取向硅钢加临界变形的织构演变 ·859·

.860 北京科技大学学报 第31卷 (a） (b) <0 45 90D 0 45 905 密度水平：1.0.2.0.4.0.8.0.10.0.10.6 密度水平：1.0,2.03.0,4.0.8.0,10.0 11 9 8 6 2 0 ●● 45 60 45 60 75 90 单，) 9,) 图6临界变形后各个厚度处织构的P2=45°截面和各面织构分布.(a)表层；(b)心部.面织构线图示：蓝色一9=0一90,92=45，少= 54.7为(111)面织构：绿色一91=0~90°，2=45，Φ=34.7为{112}面织构：黑色一91=0~90°，92=45°，中=0°为{100}面织构；红色- 91=0~90°，92=45°，Φ=90°为{110}面织构 Fig-65sections of orientation distribution function at different thicknesses of strips after temper rolling and the distribution of different plane textures:(a)surface:(b)center.The marks of different plane texture lines:blue color for(111)texture with =-90,45and =54.7°；green color for{112}texture with9=0-90°，92=45°andΦ=34.7°；black color for{100}texture with91=0-90°，2=45°and 9=0°；red color for{100}texture with91=0-90,92=45°andp=90 3结论 变化 (3)冷轧板软化退火后，{001(110与{112} (I)在低于Ar1温度终轧，热轧板表层以铁素 〈110组分迅速降低，织构组分以Y纤维织构为主 体再结晶{111}面织构组分为主，由于组织和形变的 Y纤维织构不均匀，心部{111(112组分强度要高 不均匀，表层有一定量的{110(00少到{110k112 于{111火110组分，而表层则相反， 之间分布的剪切织构；热轧板1/4厚度处，基本上以 (4)增加临界变形工序，由于应变诱导晶粒长 铁素体形变织构{112(110和低剪切应力织构 大，使得最终去应力退火后，{111}面织构大量减少， {001(110组分为主；心部则以铁素体形变织构 而{110}有利面织构增加明显，Taylor因子计算表 {112以110、{001k110和一定量的{111}面织构组 明：111}组分Taylor因子高，{110}面织构的高斯 分为主 组分Taylor因子低，Taylor因子高的组分储存能 (2)冷轧时，冷轧板表层和心部的织构比较接 高，在退火时容易被吞吃掉，这与实验结果相符. 近.表层的{111}组分大量增加，这是冷轧时的主要

图6 临界变形后各个厚度处织构的 φ2＝45°截面和各面织构分布．（a）表层；（b）心部．面织构线图示：蓝色—φ1＝0～90°‚φ2＝45°‚Φ＝ 54∙7°为｛111｝面织构；绿色—φ1＝0～90°‚φ2＝45°‚Φ＝34∙7°为｛112｝面织构；黑色—φ1＝0～90°‚φ2＝45°‚Φ＝0°为｛100｝面织构；红色— φ1＝0～90°‚φ2＝45°‚Φ＝90°为｛110｝面织构 Fig．6 φ2＝45°sections of orientation distribution function at different thicknesses of strips after temper rolling and the distribution of different plane textures：（a） surface；（b） center．The marks of different plane texture lines：blue color for｛111｝texture with φ1＝0—90°‚φ2＝45°and Φ ＝54∙7°；green color for｛112｝texture with φ1＝0—90°‚φ2＝45°and Φ＝34∙7°；black color for｛100｝texture with φ1＝0—90°‚φ2＝45°and Φ＝0°；red color for｛100｝texture with φ1＝0—90°‚φ2＝45°and Φ＝90° 3 结论 （1） 在低于 Ar1 温度终轧‚热轧板表层以铁素 体再结晶｛111｝面织构组分为主‚由于组织和形变的 不均匀‚表层有一定量的｛110｝〈001〉到｛110｝〈112〉 之间分布的剪切织构；热轧板1／4厚度处‚基本上以 铁素体形变织构｛112｝〈110〉和低剪切应力织构 ｛001｝〈110〉组分为主；心部则以铁素体形变织构 ｛112｝〈110〉、｛001｝〈110〉和一定量的｛111｝面织构组 分为主． （2） 冷轧时‚冷轧板表层和心部的织构比较接 近．表层的｛111｝组分大量增加‚这是冷轧时的主要 变化． （3） 冷轧板软化退火后‚｛001｝〈110〉与｛112｝ 〈110〉组分迅速降低‚织构组分以γ纤维织构为主． γ纤维织构不均匀‚心部｛111｝〈112〉组分强度要高 于｛111｝〈110〉组分‚而表层则相反． （4） 增加临界变形工序‚由于应变诱导晶粒长 大‚使得最终去应力退火后‚｛111｝面织构大量减少‚ 而｛110｝有利面织构增加明显．Taylor 因子计算表 明：｛111｝组分 Taylor 因子高‚｛110｝面织构的高斯 组分 Taylor 因子低．Taylor 因子高的组分储存能 高‚在退火时容易被吞吃掉‚这与实验结果相符． ·860· 北 京 科 技 大 学 学 报 第31卷

第7期 解清阁等：半工艺无取向硅钢加临界变形的织构演变 ,861 ⊙ (a) (b) 20 45” 45 密度水平：1.020.4.0.6.0.8.0.8.7 密度水平：102.0,4.05.0.6.0 ● ● 0 0 15 45 60 75 45 60 73 9,) 9) 图7成品织构各个厚度处织构的92=45截面和各面织构分布.(a)表层；(b)心部.面织构线图示：蓝色一9=0~90°，92=45°，中= 54.7为(111)面织构：绿色-91=0~90°，2=45，Φ=34.7为{112}面织构：黑色一91=0~90°，92=45°，=0°为100}面织构；红色一 91=0~90°，92=45°，Φ=90°为{110}面织构 Fig-75section of orientation distribution function at different thicknesses of finished strips and distribution of different plane textures (a)surface:(b)center.The marks of different plane texture lines:blue color for(111)texture with 90,45and 54.7;green color for{112}texture with91=0-90°，92=45°andΦ=34.7；black color for{100}texture with91=0-90，°92=45°and=0；red col- or for{100}texture with91=0-90°，92=45°andΦ=90° properties of nonorientation electric sheet steel.Spec Steel, 2003,24(2):37 (储双杰.生产工艺参数对无取向电工钢磁性的影响.特殊 钢，2003,24(2)：37) 2.3 [2]He Z Z.Electrical Steel.Beijing:Metallurgical Industry Press, 2.6 1996.276 28 (何忠治，电工钢.北京：冶金工业出版社，1996,276) 3.0 [3]de Campos M F,Landgraf F JG.Takanohasgi R.et al.Effect of the hot band grain size and intermediate annealing on the deforma- tion and recrystallization textures in low silicon electrical steels. 26 1S1J1t,2004,44(3):591 2.32.1 [4]Chang S K.Magnetic anisotropies and textures in high alloyed %=45 non oriented electrical steels.ISIJ Int.2007.47(3):466 [5]PremKumar R.Samajdar I,Viswanathan NN,et al.Relative 图8欧拉空间92=45截面上Taylor因子分布图] effect(s)of texture and grain size on magnetic properties in a low Fig-8 Taylor factor distribution in the =45section of orienta- silicon nongrain oriented electrical steel.Magn Magn Mater. tion distribution function 2003,264(1):75 [6]Park JT,Szpunar JA.Recrystallization texture evolution of non- 参考文献 oriented electrical steels.Acta Mater.2003.51(5):3073 [1]Chu S J.Effect of production technology parameters on magnetic (下转第866页)

图7 成品织构各个厚度处织构的 φ2＝45°截面和各面织构分布．（a）表层；（b）心部．面织构线图示：蓝色—φ1＝0～90°‚φ2＝45°‚Φ＝ 54∙7°为｛111｝面织构；绿色—φ1＝0～90°‚φ2＝45°‚Φ＝34∙7°为｛112｝面织构；黑色—φ1＝0～90°‚φ2＝45°‚Φ＝0°为｛100｝面织构；红色— φ1＝0～90°‚φ2＝45°‚Φ＝90°为｛110｝面织构 Fig．7 φ2＝45°section of orientation distribution function at different thicknesses of finished strips and distribution of different plane textures： （a） surface；（b） center．The marks of different plane texture lines：blue color for｛111｝texture with φ1＝0—90°‚φ2＝45°and Φ＝54∙7°；green color for｛112｝texture with φ1＝0—90°‚φ2＝45°and Φ＝34∙7°；black color for｛100｝texture with φ1＝0—90°‚φ2＝45°and Φ＝0°；red col￾or for｛100｝texture with φ1＝0—90°‚φ2＝45°and Φ＝90° 图8 欧拉空间 φ2＝45°截面上 Taylor 因子分布图［13］ Fig．8 Taylor factor distribution in the φ2＝45°section of orienta￾tion distribution function 参 考 文 献 ［1］ Chu S J．Effect of production technology parameters on magnetic properties of non-orientation electric sheet steel． Spec Steel‚ 2003‚24（2）：37 （储双杰．生产工艺参数对无取向电工钢磁性的影响．特殊 钢‚2003‚24（2）：37） ［2］ He Z Z．Electrical Steel．Beijing：Metallurgical Industry Press‚ 1996：276 （何忠治．电工钢．北京：冶金工业出版社‚1996：276） ［3］ de Campos M F‚Landgraf F J G‚Takanohasgi R‚et al．Effect of the hot band grain size and intermediate annealing on the deforma￾tion and recrystallization textures in low silicon electrical steels． ISIJ Int‚2004‚44（3）：591 ［4］ Chang S K．Magnetic anisotropies and textures in high-alloyed non-oriented electrical steels．ISIJ Int‚2007‚47（3）：466 ［5］ PremKumar R‚Samajdar I‚Viswanathan N N‚et al．Relative effect（s） of texture and grain size on magnetic properties in a low silicon non-grain oriented electrical steel．J Magn Magn Mater‚ 2003‚264（1）：75 ［6］ Park J T‚Szpunar J A．Recrystallization texture evolution of non￾oriented electrical steels．Acta Mater‚2003‚51（5）：3073 （下转第866页） 第7期 解清阁等： 半工艺无取向硅钢加临界变形的织构演变 ·861·

,866 北京科技大学学报 第31卷 and Properties for Steel Made by CSP.Beijing:Metallurgical In- [6]Wang X Y,Liu X H.Yao J.Present situation and advantage dustry Press.2006 analysis of electrical steel manufacture by thin slab casting pro- (康永林，傅杰，柳得橹，等.薄板坯连铸连轧钢的组织性能 cess.Res Iron Steel.2006.34(3):58 控制.北京：治金工业出版社，2006) (王小燕，刘学华，姚静.薄板坯连铸连轧生产电工钢现状及其 [2]Gan Y.The process of non oriented electrical steel by CSP//Pro- 优势，钢铁研究，2006,34(3)：58) ceedings of CSM 2005 Annual Meeting.Tangshan.2005 [7]Zhu T,Pei C X.Dong M.et al.Production of semi processed (千勇.CSP工艺生产无取向电工钢.2005年钢铁年会论文 nonoriented electrical steel with TSCR.Iron Steel,2008. 集.唐山，2005) 43(5):101 [3]MaS M.JinZL,Ren HP,et al.Investigation of microstructure (朱涛，裴陈新，董梅，等，薄板坯连铸连轧工艺半工艺无取 and reerystallization texture during annealing of CSP cold-rolled 向电工钢研制.钢铁，2008,43(5)：101) sheet.JInner Mongolia Univ Sci Technol.2007.26(1):37 [8]Li C Y,Chen Q A,Liu Z D.et al.Texture of hot-rolled non-ori- (马胜梅，金自力，任慧平，等。CSP薄板冷轧退火组织和织 ented electrical steel by CSP process.Iron Steel.2007.42(7): 构的研究.内蒙古科技大学学报，2007,26(1)：37) 56 [4]Huo X D.Wang Y L,Liu D L,et al.Microstructure and me- (李昌义，朱涛，刘正东，等.CSP热轧无取向电工钢的织构 chanical properties of low carbon steel strips produced by EAF- 特征.钢铁，2007,42(7)：56) CSP process.JIron Steel Res.2004.16(3):55 [9]Li C Y,Zhu T,Liu Z D.et al.Texture evolution of nonoriented (霍向东，王元立，柳得橹，等.CSP低碳钢板的组织和性能， electrical steel in CSP-cold rolling annealing process.Iron Steel, 钢铁研究学报，2004,16(3)：55) 2007,42(12):60 [5]Su S H.He YZ.Zhu T,et al.Strengthening mechanism of hot- (李昌义，陈其安，刘正东，等.无取向电工钢CSP一冷轧一退 rolled low carbon steel produced by CSP.Iron Steel.2006, 火过程中的织构演变.钢铁，2007,42(12)：60) 41(5):658 [10]He Z Z.The Electrical Steel.Beijing:Metallurgical Industry (苏世怀，何宜柱，朱涛，等.CSP热轧低碳钢的强化机制研 Press.1996 究.钢铁，2006,41(5)：658) (何忠治.电工钢.北京：冶金工业出版社，1996) (上接第861页) Northeast Univ Nat Sci.2006.27(12):1347 [7]Li C Y.Chen Q A.Liu Z D.et al.Texture evolution of non ori- (王昭东，郭艳辉，田勇，等.铁素体区轧制工艺对F钢织 ented electrical steel in CSP-cold rolling annealing process.Iron 构及深冲性能的影响.东北大学学报：自然科学版，2006， Seel,2007,42(12):60 27(12):1347) (李昌义，陈其安，刘正东，等.无取向电工钢CSP-冷轧退火 [11]Mao W M.Texture and Anisotropy in Metals.Beijing:Science 过程中的织构演变.钢铁，2007,42(12)：60) Press,2002.28 [8]Zhang W K.Mao W M.Wang Y D,et al.Influence of grain size (毛卫民、金属材料的晶体学织构与各向异性。北京：科学出 in normalized hot band on texture and magnetic properties of non- 版社，2002.28) oriented silicon steel sheet.Iron Steel,2007.42(2):64 [12]Cheong W.Hilinski E J.Rollett A D.Effect of temper rolling (张文康，毛卫民，王一德，等，热轧板常化后的晶粒尺寸对 on texture formation in a low loss cold-rolled magnetic lamination 无取向硅钢织构和磁性能的影响.钢铁，2007,42(2)：64) steel.Metall Mater Trans A.2003.34(6):1311 [9]Luo L H.Li Y H.Xu X Q,et al.Influence of annealing temper- [13]Cheong S W.Hilinski E J.Rollett A D.Grain growth in a low- ature and time on structure and texture of cold rolled non-oriented loss cold-rolled motor-lamination steel.Metall Mater Trans A, silicon steel.Iron Steel Vanadium Titanium.2007.28(3):47 2003,34(6):1321 (罗来辉，李耀辉，徐向棋，退火温度和时间对冷轧无取向硅 [14]Kestens L.Jonas J J.Modeling texture change during the static 钢组织与织构的影响.钢铁钒钛，2007,28(3)：47) recrystallization of interstitial free steels.Metall Mater Trans [10]Wang Z D.Guo Y H.Tian Y.et al.Effect of ferritic hot A,1996,27(1):155 rolling schedule on texture and deep draw ability of Ti-IF steel

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