李長(zhǎng)生 楊華 王艷芳 于永梅

(1.東北大學(xué)，軋制技術(shù)及連軋自動(dòng)化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；2.河北省首鋼遷安鋼鐵有限責(zé)任公司)

薄板坯連鑄連軋流程Fe-3％Si鋼熱軋板和?；蹇棙?gòu)

李長(zhǎng)生1楊華2王艷芳1于永梅1

(1.東北大學(xué)，軋制技術(shù)及連軋自動(dòng)化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；2.河北省首鋼遷安鋼鐵有限責(zé)任公司)

在實(shí)驗(yàn)室按照薄板坯連鑄連軋工藝流程試制了Fe-3％Si硅鋼熱軋板，采用 EBSD和 X射線(xiàn)衍射方法觀(guān)察了A鋼和B鋼熱軋板和?；宓目棙?gòu)組織，分析α、ε和γ取向線(xiàn)上織構(gòu)取向密度變化規(guī)律。A和B鋼熱軋板具有相似的{110}〈112〉和、{001}〈110〉和 {001}〈010〉和高斯織構(gòu)組織，A試樣表層的晶粒均勻性較差，B試樣具有較強(qiáng)的γ織構(gòu)取向。采用 EBSD觀(guān)察比較了A鋼和B鋼熱軋板和常化板的垂直 TD面的 EBSD微觀(guān)織構(gòu)組織，A鋼和B鋼?；嘶鸷蠡颈Ａ袅藷彳垥r(shí)形成的中心部位的組織，而次表層和表層晶粒發(fā)生了再結(jié)晶長(zhǎng)大，晶粒組織和織構(gòu)梯度減小，織構(gòu)主要集中在{001}〉和{001}〉和之間以及高斯織構(gòu)上。?；罂棙?gòu)的總體強(qiáng)度下降，高斯強(qiáng)度減弱。試驗(yàn)研究結(jié)果為開(kāi)發(fā)薄板坯連鑄連軋短流程生產(chǎn)電工鋼技術(shù)提供理論依據(jù)和參考數(shù)據(jù)。

硅鋼 織構(gòu) ?；?薄板坯 連鑄連軋

0 引言

硅鋼在磁性材料中用量最大，是一種節(jié)能的重要金屬功能材料，主要用作各種電機(jī)和變壓器的鐵芯，是電力、電子和軍事工業(yè)中不可缺少的重要軟磁合金[1]。和常規(guī)流程相比，薄板坯連鑄連軋技術(shù)具有大幅度節(jié)能、提高成材率、加熱溫度均勻、縮短生產(chǎn)周期等優(yōu)勢(shì)，目前意大利以及德國(guó)已經(jīng)有薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)電工鋼的技術(shù)報(bào)導(dǎo)，我國(guó)馬鋼、邯鋼、漣鋼和本鋼等也已經(jīng)在短流程生產(chǎn)線(xiàn)上試驗(yàn)生產(chǎn)無(wú)取向硅鋼[2]。雖然當(dāng)前未見(jiàn)薄板坯短流程生產(chǎn)取向硅鋼的報(bào)導(dǎo)，但是在實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)開(kāi)展了大量的試驗(yàn)研究，并取得了一定進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)取向硅鋼是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)[3-7]。

筆者在軋制技術(shù)及連軋自動(dòng)化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室建立了薄板坯連鑄連軋電工鋼模擬試驗(yàn)線(xiàn)，試驗(yàn)研究了 Fe-3％Si取向硅鋼板的連鑄連軋技術(shù)，觀(guān)察分析了鑄坯組織、偏析、軋后組織、抑制劑形貌以及織構(gòu)組織等[8]。介紹了薄板坯連鑄連軋條件下熱軋板和冷軋板的織構(gòu)組織特性方面的試驗(yàn)研究工作。

1 試驗(yàn)材料與試驗(yàn)方法

1.1 試驗(yàn)材料

采用50 kg真空感應(yīng)冶煉爐冶煉→箱式電阻加熱爐鑄坯直接加熱→Φ450mm熱軋機(jī)軋制→水冷→箱式爐?；幚淼任锢砟M工藝過(guò)程。設(shè)計(jì)制造了氧化鋁耐火材料坯模，具有良好的鑄坯保溫和鑄坯出模操作容易等特點(diǎn)。鑄坯尺寸為70mm×110mm×220mm。

工藝流程：真空冶煉→澆注鋼水成鑄坯→快速破真空→鑄坯連同坯模同時(shí)取出→快速打碎坯?！鷮⒏邷罔T坯放入加熱爐加熱和保溫→熱軋→冷卻→?；嘶?。

實(shí)驗(yàn)室制備的試驗(yàn)材料有兩種，編號(hào)分別為 A和B，其化學(xué)成分如表1所示。A試樣和B試樣分別考慮了M nSn、A lN和M nS為鋼中第二相的抑制劑設(shè)計(jì)思想。

表1 試驗(yàn)鋼的化學(xué)成分 w/％

1.2 熱軋工藝制度

連鑄薄板坯在加熱爐內(nèi)保溫溫度是1200℃，保溫時(shí)間是20min，熱軋開(kāi)軋溫度為1056℃，軋制 7道次，總變形量97.1％，壓下分配是：70mm→42mm→22mm→12mm→7mm→4mm→2.5 mm→2.0mm。終軋溫度為 839℃，水冷至508℃卷取。

1.3 常化工藝制度

采用二段式?；に?，工藝曲線(xiàn)如圖1所示。

1.4 織構(gòu)測(cè)試方法

采用裝有 EBSD附件美國(guó) FEI的QUANTA600型掃描電鏡 (SEM)進(jìn)行微觀(guān)織構(gòu)測(cè)試，采用D8D iscover型 X射線(xiàn)衍射儀進(jìn)行宏觀(guān)織構(gòu)分析。

圖1 ?；に嚋囟惹€(xiàn)

2 結(jié)果與討論

2.1 熱軋板 EBSD微觀(guān)織構(gòu)組織

熱軋板試樣的垂直 TD面的次表層附近的取向識(shí)別顯微鏡圖(O IM)，如圖2所示。

由圖2可以看出，A、B試樣的織構(gòu)分布情況近似，表層附近主要是綠色代表的織構(gòu)(〈110〉∥ND)，中心區(qū)域以藍(lán)色(〈111〉∥ND)和紅色(〈001〉∥ND)代表的織構(gòu)為主。A試樣表層的晶粒均勻性較差。

圖3為A、B熱軋板試樣的垂直 TD面次表層附近的φ2=45°的ODF圖。

圖3 A、B熱軋板試樣垂直 TD面的次表層附近的ODF圖

由圖3可以看出，兩種試樣都得到了相似的織構(gòu)組織，即織構(gòu)在高斯織構(gòu)與{110}〈112〉之間、{001}〈110〉和{001}〈010〉附近。

圖4為A、B試樣垂直 TD面的次表層附近α取向線(xiàn)、ε取向線(xiàn)和γ取向線(xiàn)變化圖。

圖4 A、B試樣垂直 TD面次表層附近晶體取向變化圖

γ取向線(xiàn)上：A試樣{111}〈011〉處的 f(g)=0.900353；強(qiáng)點(diǎn){111}〉處的 f(g)=1.60094。B試樣{111}〈1〉的 f(g)=1.42918，強(qiáng)點(diǎn){111}2〉處的 f(g)=6.30014。B試樣具有較強(qiáng)的γ織構(gòu)取向。

熱軋板的垂直 TD面的 EBSD微觀(guān)織構(gòu)組織觀(guān)察表明，A試樣表層的晶粒均勻性較差。兩種試樣都得到了相似的織構(gòu)組織，即織構(gòu)在高斯織構(gòu)與{110}〈112〉之間、{001}〈110〉和{001}〈010〉附近。α取向線(xiàn)上織構(gòu)取向密度差別較大。兩種試樣高斯織構(gòu)的取向密度相近。B試樣具有較強(qiáng)的γ織構(gòu)取向。

2.2 熱軋板 X射線(xiàn)宏觀(guān)織構(gòu)組織

圖5是X射線(xiàn)測(cè)量的A、B試樣垂直ND面表層宏觀(guān)織構(gòu)的φ2=45°的ODF圖。從圖5中可以看出，兩種試樣得到的試樣表層織構(gòu)相似，織構(gòu)都集中在 (90°，20～30°，45°)和 (60～90°，90°，45°)區(qū)域。從等值線(xiàn)的密度以及數(shù)值來(lái)看，A試樣的織構(gòu)取向密度和B試樣的織構(gòu)取向密度接近。A試樣的高斯取向織構(gòu)的位向準(zhǔn)確性更好。

圖5 A、B試樣垂直ND面表層的ODF圖

圖6是A、B試樣表層α取向線(xiàn)、ε取向線(xiàn)和γ取向線(xiàn)變化圖。

圖6 A、B試樣垂直ND面表層晶體取向變化圖

α取向線(xiàn)上：A試樣強(qiáng)點(diǎn) (0°，10°，45°)處的f(g)=0.99；{114}〈0〉的 f(g)=0.74；(0°，40 °，45°)的 f(g)=0.42。B試樣強(qiáng)點(diǎn) (0°，5°，45 °)處的 f(g)=0.59；(0°，50°，45°)處的 f(g)=0.34。表層α取向線(xiàn)上的強(qiáng)點(diǎn)分布規(guī)律接近一致。

圖7是A、B試樣表層主要織構(gòu)體積百分比。A試樣{110}〈001〉體積百分比為4.12％，{110}〈2〉體積百分比為5.4％，{132}〈3〉體積百分比為8.02％，{123}〈4〉體積百分比為6.51％，{525}〈151〉體積百分比為2.28％。B試樣{110}〈001〉體積百分比為5.23％，{110}〈2〉體積百分比為8.72％，{132}〈〉體積百分比為9.81％，{123}〈4〉體積百分比為 7.95％，{525}〈151〉體積百分比為2.29％。從圖7中可以看出，B試樣織構(gòu)百分比都比A試樣要大。

圖7 A、B試樣表層主要織構(gòu)體積百分比

熱軋板的 X射線(xiàn)垂直ND面的宏觀(guān)織構(gòu)組織觀(guān)察表明，A試樣的織構(gòu)取向密度和 B試樣的織構(gòu)取向密度接近。α取向線(xiàn)上的強(qiáng)點(diǎn)分布規(guī)律接近一致。雖然B試樣織構(gòu)體積百分比都比 A試樣要大。但是A試樣的高斯取向織構(gòu)的位向準(zhǔn)確性更好，可能是由于A試樣含有 Sn和N等抑制劑形成元素，形成的M nSn和A lN等抑制劑能釘軋晶界阻礙晶粒長(zhǎng)大，熱軋過(guò)程形成的織構(gòu)梯度由于抑制劑的釘軋作用能夠更好的保留下來(lái)。取向線(xiàn)上織構(gòu)的取向密度分布基本一致，強(qiáng)點(diǎn)均為{110}〈001〉，A和B試樣表層附近存在大量的高斯織構(gòu)。γ纖維織構(gòu)取向密度較小。

2.3 ?；?EBSD微觀(guān)織構(gòu)組織

圖8是 A鋼常化后的?；逶嚇雍?B鋼?；蟮某；逶嚇拥拇怪?TD面O IM圖。

圖8 A?；逶嚇雍虰常化板試樣晶體取向成像圖

由圖2和圖8比較可以看出，常化退火后基本保留了熱軋時(shí)形成的中心部位的組織，而次表層和表層晶粒發(fā)生了再結(jié)晶長(zhǎng)大，表層及過(guò)渡層以綠色代表的織構(gòu)(〈110〉∥ND)為主，中心晶粒仍然以紅色(〈001〉∥ND)、藍(lán)色(〈111〉∥ND)代表的織構(gòu)為主。?；宓慕M織和織構(gòu)梯度減小。

圖9是 A?；逶嚇雍虰常化板試樣的φ2=45°的ODF圖。與圖3熱軋織構(gòu)比較可以看出，?；蹇棙?gòu)主要集中在{001}〈 〉和{001}〈 〉之間以及{110}〈001〉上。常化后織構(gòu)的總體強(qiáng)度下降，高斯強(qiáng)度減弱，尤其是 A試樣的{110}〈112〉取向消失，B試樣的{110}〈112〉取向密度減弱。

圖9 A常化板試樣和B?；逶嚇拥牡腛DF圖

為了分析比較熱軋板和?；宓娜∠蚓€(xiàn)變化規(guī)律，圖10給出了A試樣熱軋板和?；宕怪?TD面的晶體取向α取向線(xiàn)、ε取向線(xiàn)和γ取向線(xiàn)。

圖10 A熱軋板和常化板晶體取向比較圖

α取向線(xiàn)上：A熱軋板試樣強(qiáng)點(diǎn)是，f(g)=5.59882；{111}〈〉的 f(g)=0.900231。A常化板試樣強(qiáng)點(diǎn)為 (0°，5°，45°)，f(g)=4.02413；(0°，30°，45°)的 f(g)=3.44495；(0°，60°，45°)f(g)的 f(g)=1.40543；{110}〈0〉的 f(g)=3.92004。?；?，{001}〈0〉取向密度減小，{110}〈0〉取向密度增大。

同理，B試樣熱軋板和?；宕怪?TD面的晶體取向α取向線(xiàn)、ε取向線(xiàn)和γ取向線(xiàn)比較如圖11所示。

圖11 B熱軋板和?；逶嚇泳w取向比較圖

α取向線(xiàn)上：B試樣熱軋板強(qiáng)點(diǎn)為 (0°，15°，45 °)，f(g)=19.9018；(0°，70°，45°)的 f(g)=6.91282。B試樣常化板 {001}〈0〉的 f(g)=2.12605；強(qiáng)點(diǎn) (0°40，°，45°)處的 f(g)=2.29665； (0°，70°，45°)強(qiáng)點(diǎn)處的 f(g)=1.6464。?；笕∠蛎芏戎迪陆怠?/p>

?；搴蜔彳埌宓拇怪?TD面的 EBSD微觀(guān)織構(gòu)組織比較觀(guān)察表明，?；嘶鸷蠡颈Ａ袅藷彳垥r(shí)形成的中心部位的組織，而次表層和表層晶粒發(fā)生了再結(jié)晶長(zhǎng)大。常化板的組織和織構(gòu)梯度減小。?；蹇棙?gòu)主要集中在{001}〈0〉和{001}〈0〉之間以及{110}〈001〉上。常化后織構(gòu)的總體強(qiáng)度下降，高斯強(qiáng)度減弱。

?；驛試樣{110}〈112〉織構(gòu)取向消失，B試樣的{110}〈112〉取向密度減弱。這是由于常化過(guò)程發(fā)生連續(xù)再結(jié)晶，即位錯(cuò)和亞晶界之間，或者相鄰晶界之間短距離的相互作用，使熱軋織構(gòu)的鋒銳程度和織構(gòu)組分發(fā)生改變。

3 結(jié)論

1)采用 EBSD觀(guān)察了 A鋼和 B鋼熱軋板的垂直 TD面微觀(guān)織構(gòu)組織，A和 B試樣都得到了相似的{110}〈112〉、{001}〈110〉、{001}〈010〉和高斯織構(gòu)，高斯織構(gòu)的取向密度接近。A和 B鋼的α取向線(xiàn)上織構(gòu)取向密度差別較大，A試樣表層的晶粒均勻性較差，B試樣具有較強(qiáng)的γ織構(gòu)取向。

2)采用 X射線(xiàn)觀(guān)察了A鋼和B鋼熱軋板垂直ND面的宏觀(guān)織構(gòu)組織，A和 B試樣的織構(gòu)取向密度接近。α取向線(xiàn)上的強(qiáng)點(diǎn)分布規(guī)律接近一致，ε取向線(xiàn)上織構(gòu)的取向密度分布基本一致，強(qiáng)點(diǎn)均為{110}〈001〉，A和B試樣表層附近存在大量的高斯織構(gòu)，γ纖維織構(gòu)取向密度較小。雖然B試樣織構(gòu)體積百分比都比 A試樣要大。但是 A試樣的高斯取向織構(gòu)的位向準(zhǔn)確性更好。

3)采用 EBSD觀(guān)察比較了

book=19,ebook=74垛底部有“冒煙”現(xiàn)象，隨即采取打水降溫、優(yōu)先取用等措施。經(jīng)查這部分煤是11月上旬進(jìn)廠(chǎng)堆放的，處理后發(fā)現(xiàn)“冒煙部位”有輕微灰化現(xiàn)象。為調(diào)查指標(biāo)劣化程度，在煤場(chǎng)又進(jìn)行了 7次取樣化驗(yàn)，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表6：{112}＜110＞織構(gòu)減少得越多，同理相比之下{111}＜110＞織構(gòu)也增加。

3 結(jié)論

1)不同的冷軋工藝參數(shù)對(duì)微碳鋼的組織性能有比較明顯的影響。通過(guò)本實(shí)驗(yàn)得到的微碳鋼冷軋壓下率與退火制度對(duì)深沖性能的影響關(guān)系可用于指導(dǎo)生產(chǎn)。

2)隨著退火溫度的提高，r值 也明顯提高，因此對(duì)微碳鋼的深沖性能有利。在冷軋壓下率相同的情況下 750℃退火要比 700℃退火的 r值 平均能提高25％左右。

3)冷軋壓下率對(duì){111}織構(gòu)有影響，冷軋壓下率越大，α和γ線(xiàn)上的{111}織構(gòu)均有所增強(qiáng)。

4)在冷軋壓下率不變的情況下，退火溫度升高，α線(xiàn)上的{001}＜110＞和{112}＜110＞不利織構(gòu)明顯減少，γ線(xiàn)上的{111}＜112＞織構(gòu)增強(qiáng)明顯，相比之下{111}＜110＞織構(gòu)增加，使深沖性能提高。隨著退火溫度提高{112}＜110＞織構(gòu)減少，而{111}＜110＞織構(gòu)相對(duì)增加。

[1]田德新，鳳佩華，劉慧.微碳冷軋深沖汽車(chē)板的研制[J].鋼鐵研究，1997(6)：24-27.

[2]王作成，王先進(jìn)，韋珂.退貨條件對(duì)高強(qiáng)度 IF鋼性能的影響[J].山東工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1999，29(3)：246-250.

[3]崔忠圻.金屬學(xué)與熱處理.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000：208-209.

表6 進(jìn)口氣煤使用末期煤場(chǎng)取樣化驗(yàn)指標(biāo)

由表6可知，7次取樣各主要指標(biāo)均出現(xiàn)較大幅度波動(dòng)，尤其 G值，與進(jìn)廠(chǎng)時(shí)比較出現(xiàn)較大幅度衰減。

4 分析與討論

4.1 煤質(zhì)分析

從化驗(yàn)指標(biāo)和煤巖分析，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，該煤屬于低灰、高揮發(fā)分氣煤，并且容惰能力較強(qiáng)。但由于其變質(zhì)程度輕，較易發(fā)生指標(biāo)衰減乃至自燃，從卸港商檢到進(jìn)廠(chǎng)質(zhì)檢3個(gè)月時(shí)間，其粘結(jié)指數(shù)下降5，煤場(chǎng)堆放3個(gè)月后粘結(jié)指數(shù)又下降4.7，均超過(guò)了規(guī)定值為4的再現(xiàn)性誤差范圍[3]。據(jù)港口工作人員反應(yīng)和安鋼自己的使用情況，該煤一次性堆放自燃周期為3個(gè)月左右。存儲(chǔ)使用時(shí)應(yīng)多加注意，可以采用定期倒運(yùn)、吃舊存新等措施預(yù)防自燃。

4.2 對(duì)焦炭指標(biāo)的影響

安鋼焦化廠(chǎng)以適當(dāng)比例將該煤應(yīng)用到生產(chǎn)中后，檢查站方向僅有抗碎強(qiáng)度下降了1百分點(diǎn)，其它指標(biāo)均保持穩(wěn)定，這與高揮發(fā)分氣煤易導(dǎo)致焦炭裂紋增加是相符的。第三、四煉焦車(chē)間使用前后4個(gè)月內(nèi)焦炭冷、熱強(qiáng)度幾乎沒(méi)有變化，分析認(rèn)為其原因與第三、四煉焦車(chē)間均配置有干熄焦有關(guān)。干熄焦工藝對(duì)焦炭有燜爐、整粒的作用，一定程度上鈍化、彌補(bǔ)了高揮發(fā)氣煤對(duì)抗碎強(qiáng)度的影響。

另外，由于該煤灰分及進(jìn)廠(chǎng)價(jià)格均較低，在實(shí)際生產(chǎn)隨著該煤穩(wěn)定使用后，焦炭灰分下降了0.21％～0.25％。并且配合煤成本每噸降低30元左右。

5 結(jié)論

1)該進(jìn)口東南亞煤為低灰、低硫、粘結(jié)能力強(qiáng)、高揮發(fā)分氣煤，按一定比例配煤煉焦可起到明顯的降灰作用，同時(shí)不會(huì)對(duì)焦炭強(qiáng)度造成明顯的負(fù)面影響。但配比超過(guò)一定限度會(huì)對(duì)焦炭抗碎強(qiáng)度造成不利影響。

2)該進(jìn)口氣煤更適用于干熄焦工藝。

3)該進(jìn)口氣煤容易發(fā)生緩慢氧化、指標(biāo)劣化乃至自燃現(xiàn)象，自燃周期約為3個(gè)月。在使用過(guò)程中應(yīng)注意避免長(zhǎng)期堆放，采取防止自燃的措施。

6 參考文獻(xiàn)

[1]姚昭章主編.煉焦學(xué).北京：冶金工業(yè)出版社，1995：59-60.

[2]李獻(xiàn)宏，張智勇，馮江華.安鋼煉焦煤資源狀況及焦炭質(zhì)量淺析.河南冶金，2009，17(2)：19-21.

[3]中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).GB/T5447-1997煙煤粘結(jié)指數(shù)測(cè)定方法.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1997：2-6.

TEXTUREO F Fe-3％Si STEEL STR IP O F HO T ROLL ING AND NORM AL IZ ING PRODUCED BY CONT INUOUS CAST ING TH IN SLAB

L i Changsheng1Yang Hua2W ang Yanfang1Yu Yongm ei1(1 State Key Lab of Ro lling and Autom ation，Northeastern University；2 ShougangQ ianan Iron and Steel Corporation)

Fe-3％Si steel strip was experim entalp roduced by thin slab casting and ro lling(TSCR)p rocess in the labo rato ry，themicrostructure and texture of ho t ro lled strip and no rm alized strip fo r A steel and B steel were observed through EBSD technique and X-ray diffractionm ethod，the changeab le rule of texture density on theα，εandγfiberswas analyzed.The intensity of{110}〈112〉、{001}〈110〉、{001}〈010〉texture and Goss texture forA steelwere sim ilar to B steel，grain size of A samp le was not unifo rm on surface layer，the texture orientation density ofγfiber for B samp le was higher.Themicrostructure and texture of hot ro lled strip and norm alized strip for A steel and B steel at p lane vertical TD were observed th rough EBSD technique，the centerm icrostructure of ho t ro lled strip fo rA steel and B steelwere rem ained，the grow th of recrystallization grains on the subsurface layer and surface layerwas found，the gradient of grainmicrostructure and texture was reduced，the texture wasm ainly composed of{001}〉and{001}〉and Goss texture.The total intensity of texture were decreased after normalizing，the intensity of Goss texture wasweaken.The research workswere useful theo retical basis and reference data to develop electrical steel by thin slab continuous casting and direct rolling technology. KEY W ORDS Silicon steel texture norm alizing thin slab continuous casting and direct ro lling

＊﹡基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(50534020)資助項(xiàng)目.

聯(lián)系人：李長(zhǎng)生，教授，博士生導(dǎo)師，遼寧.沈陽(yáng)(110004)，東北大學(xué)，軋制技術(shù)及連軋自動(dòng)化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；

2009—10—13