薄板坯连铸连轧流程 Fe-3%Si钢冷轧板织构

李长生 杨华 王艳芳 于永梅

(1.东北大学,轧制技术及连轧自动化国家重点实验室; 2.河北省首钢迁安钢铁有限责任公司)

薄板坯连铸连轧流程 Fe-3%Si钢冷轧板织构

李长生1杨华2王艳芳1于永梅1

(1.东北大学,轧制技术及连轧自动化国家重点实验室; 2.河北省首钢迁安钢铁有限责任公司)

在实验室按照薄板坯连铸连轧工艺流程试制了 Fe-3%Si硅钢热轧板,按照四种冷轧变形制度将热轧板冷轧后采用 X射线衍射方法观察了织构分布,分析了 H/16层、H/8层、H/4层、H/2层的取向密度变化,研究了热轧和冷轧过程的织构演变规律。试验研究结果为开发薄板坯连铸连轧短流程生产电工钢技术提供理论依据和参考数据。

硅钢 织构 热轧 冷轧 薄板坯 连铸连轧

0 前言

电工钢板包括碳含量很低的 <0.5%Si电工钢和 0.5%～6.5%Si硅钢两类,主要用作各种电机和变压器铁芯,是电力、电子和军事工业中不可缺少的重要软磁合金[1]。薄板坯连铸连轧技术具有大幅度节能、提高成材率、加热温度均匀、缩短生产周期等优势,目前意大利以及德国已经有薄板坯连铸连轧生产电工钢的技术报导,我国马钢、邯钢、涟钢和本钢等也已经在短流程生产线上试验生产无取向硅钢[2]。虽然当前未见薄板坯短流程生产取向硅钢的报导,但是在实验室已经开展了大量的试验研究,并取得了一定进展,实现薄板坯连铸连轧生产取向硅钢是未来的发展趋势[3-7]。

1 试验

1.1 试验材料

试验材料是采用薄板坯连铸连轧流程以及随后冷轧工艺得到的,即采用 50 kg真空感应冶炼炉冶炼,铸坯尺寸为:70 mm ×110 mm ×220 mm→箱式电阻加热炉铸坯直接加热→Φ450 mm热轧机轧制(连铸薄板坯在加热炉内经过 1200℃保温、7道次轧制、空冷→水冷)→箱式炉两段式常化退火→酸洗→Φ160 mm冷轧机冷轧。

试验研究材料有三种,编号分别为 A、B和 C,其化学成分见表 1。

表1 试验钢的化学成分w/%

1.2 试验方法

A钢冷轧前厚度是 2.17 mm,经过 Ф160 mm冷轧机轧制,轧后厚度分别为 0.89 mm,0.64 mm,0.44 mm,0.34 mm,变形量分别为 59.0%,70.5%,79.7%和 84.3%,为分析问题方便起见,将 A钢按照四种变形制度得到的试样分别记为 A1、A2、A3和 A4。

B钢冷轧前厚度是 2.47 mm,经过 Ф160 mm冷轧机轧制,轧后厚度为 0.32 mm,总变形量 87.0%。

C钢的冷轧前厚度为 2.40 mm,经过 Ф160mm冷轧机轧制,轧后厚度为 0.30 mm,总变形量为 87.5%。

采用 D8Discover型 X射线衍射仪对试样进行垂直 ND面表层、H/16、H/8、H/4和 /H/2处的宏观织构测量。

2 结果与讨论

2.1 不同冷轧变形量的织构分析

利用 X射线衍射方法测试了 A钢试样垂直 ND面 H/16厚度处的宏观织构,图 1为 A1、A2、A3和A4试样的φ2=45°时的 ODF图。

图1 A钢 H/16厚度处不同压下量的 ODF图

图2是 A1、A2、A3和 A4的 H/16厚度处沿α、ε和γ取向线取向变化图。

图2 不同压下量 H/16层晶体取向变化图

不同冷轧压下量的试样 H/16层主要冷轧织构体积百分含量如图 3所示。

图3 A钢不同变形时 H/16层织构体积百分比

2.2 沿ND面不同厚度处的织构分析

为考察带钢不同厚度处的织构梯度情况,利用X射线衍射方法测试分析了 B钢试样 H/16层、H/8层、H/4层、H/2层的φ2=45°ODF图 ,如图 4所示。

图4 B钢试样各层冷轧织构 ODF截面图

B钢试样 H/16层、H/8层、H/4层、H/2层的α、ε和γ取向线取向变化如图 5所示。

图5 B钢试样各层冷轧织构取向变化图

γ取向线上,H/16层 {111}〈011〉的 f(g)=2.93,{111}〈112〉的 f(g)=3.58。H/8层 {111}〈011〉的 f(g)=6.79,{111}〈112〉的 f(g)=7.38。H/4层 {111}〈011〉的 f(g)=6.06,{111}〈112〉的 f(g)=5.52。H/2层 {111}〈011〉的 f(g)=6.29,{111}〈112〉的 f(g)=4.16。

图6 B试样各层冷轧织构体积百分比

由图 6可以看出,B钢试样的 H/8和 H/4层处

采用 X射线衍射方法测试分析了 C钢试样的热轧和冷轧板垂直 ND面 H/16处的织构组织。图7为 C钢试样热轧板和冷轧板 H/16处φ2=45°ODF图。

图7 C钢试样热轧板和冷轧板 16/H处φ2=45°ODF图

从图 7中可以看出,热轧板的织构主要集中在{112}〈111〉、{110}〈112〉和 {110}〈001〉处 ,高斯织构密度较强。冷轧后的织构主要集中在α纤维织构的{001}～{112}〈110〉之间、ε纤维织构的{001}〈110〉、以及 γ织构 {111}〈110〉和 {111}〈112〉上。

C钢试样热轧板和冷轧板垂直 ND面 H/16处织构取向变化如图 8所示。

图8 C钢热轧板和冷轧板垂直ND面 16/H处织构取向变化图

3 结论

[1] 何忠治.电工钢(上册)[M].北京:冶金工业出版社,1997:2-15.

[2] 王小燕.CSP工艺开发电工钢的现状及其优势[J].中国冶金,2005,15(12):39-43.

[3] 卢凤喜.国内电工钢的生产现状与发展趋势[J].新技术新工艺,2006(5):73-74.

[4] 殷瑞钰.中国薄板坯连铸连轧的进展[J].钢铁,2008,43(3):5-7.

[5] 赵宇.国外电工钢生产技术发展动向[C].第十届全国电工钢专业学术年会论文集,2008:15-19.

[6] 李长生,于永梅,汪水泽,等.连铸连轧生产电工钢板的工艺技术优势[J].现代制造工程,2007(9):9-12.

[7] Yoshihiro OZAKI,Mineo MURAKI,Takashi OBARA.Microscale Texture and Recrystallized Orientations of Coarse Grained 3%Si-steel Rolled at High Temperature[J].ISI J International,1998,38(6):531-538.

[8] 李长生,于永梅.杨华,等.薄板坯连铸连轧 Fe-3.2Si%硅钢板的试验模拟研究[J].河南冶金,2008,16(4):10-13.

[9] D RAABE,KLUCKE.Rolling and annealing texturesofBccmetals[J].Materials Science Forum,1994:597-610.

THE TEXTURE OF COLD ROLLED STRIP OF Fe-3%Si STEEL PRODUCED BY THIN SLAB CASTING AND ROLL ING

Li Changsheng1Yang Hua2Wang Yanfang1Yu Yongmei1

(1.State KeyLab of Rolling and Automation,Northeastern University; 2.Hebei ShougangQianan Iron and Steel Corporation)

The hot rolled strip of Fe-3%Si steelwas experimental produced by thin slab casting and rolling(TSCR)process in the laboratory.The texture distribution of cold rolled strip according to four kinds of cold rolling reduction schedule were observed through X-ray diffraction method,orientation density variation of H/16 layer,H/8 layer,H/4 layer,H/2 layerwere analyzed,texture evolution rulewas researched during hot rolling and cold rolling.The researchworkswere useful theoretical basis and reference data to develop electrical steel by thin slab continuous casting and direct rolling technology.

Silicon steel texture hot rolling cold rolling thin Slab Continuous casting and direct rolling

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国家自然科学基金重点项目(50534020)资助项目

联系人:李长生,教授,博士生导师,辽宁.沈阳 (110004),东北大学,轧制技术及连轧自动化国家重点实验室;

2009—10—13