【材料】CSP流程试制高牌号无取向硅钢瓦楞缺陷的织构分析(上篇)

高牌号无取向电工钢因其铁芯损耗低、磁导率高、磁致伸缩小等优良特性，广泛用于制造大电机铁芯及电动汽车驱动电机铁芯，是机械和电气行业用量庞大的软磁合金。自“十五”至今我国多年薄板坯连铸连轧 (compact strip product) 生产 Si 低于 1.6wt% 的中低牌号电工钢的实践证明，此流程具有铸态组织好、热轧组织细小均匀、温度均匀板形好和节约能源成材率高等优势。国外一些厂家如AST钢铁公司等，已经实现了 CSP  流程生产3.2% Si 高牌号无取向电工钢的生产。然而，我国对于 Si 高于 2.0wt% 的高牌号无取向电工钢的工业生产仍沿袭传统的厚板坯流程，流程工艺相对成熟，却几乎无法采用 CSP 流程。对 CSP 流程工业化生产高牌号无取向硅钢的系统性基础研究还基本处于空白阶段。

热轧时钢板与轧辊间高温下的巨大摩擦力产生的剪切应变在表层最大，向钢板内部逐步减弱，由于钢板较厚，剪切应变难以到达中心处而停留于次表层至1/4厚度处。应力的梯度和温度的梯度协同造成热轧板织构的梯度，表层出现{110}<115>织构和{113}<332>织构，在1/4层出现高斯织构及{113}<332> 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轧制，分别绕ND和TD方向旋转，变为{110}<115>织构和{113}<332>织构，而表层剪切变形较为严重，高斯织构绕ND和TD方向均有旋转，而1/4层由于剪切应力变小，所以只有部分高斯晶粒绕TD旋转变为{113}<332>织构。中心层的织构类型与电工钢的冷轧织构较为相似，以旋转立方织构为主伴随少量γ纤维织构。

热轧过程中，带钢表层以剪切形变为主，中心层则主要受到平面压应力以及轧向拉伸力，使得原始位向为<100>的柱状晶绕ND轴旋转，转变为旋转立方织构，同时也形成了一定强度的γ纤维织构和α纤维织构。着重分析旋转立方织构{100}<011>，可发现中心层该织构强度达到14.1，1/4层该织构强度明显降低至约1.7，到表层基本消失。图3为实验室冶炼的原始铸坯低倍组织。热轧前原始组织中均匀粗大的柱状晶({100}<001>初始位向)，几乎贯穿1/2厚度方向，仅在中心处存在极少数等轴晶。分析热轧板织构对比热轧前原始铸坯组织发现，热轧前均匀一致的{100}<001>初始晶粒，在热轧后织构分布极为不均，中心处{100}面织构强度非常高，在进行少量转动{100}<011>后得以保留，而从中心向边部的方向，包括{100}<011>在内的{100}面织构大幅减少，{100}织构沿厚度方向的分布梯度与轧制剪切应变梯度相反。

热轧板中心层的大量条带状旋转立方形变纤维正是最终成品瓦楞缺陷的根源：金属塑性形变过程中，形变量越大，位错密度越高，储能越大，且轧制时摩擦力越大、应变类型越复杂，应力与应变梯度越大时，塑性形变总耗功越大，晶粒中储能也相应越高。因此，中心处旋转立方纤维储能最低，难以发生回复和动态再结晶，在从后工序热处理中亦无法完全再结晶并充分长大而残存条带状组织，遗传至最终成品形成瓦楞缺陷。而传统厚板坯流程不出现瓦楞缺陷的原因在于其热轧总压下量(210→ 2.1mm)较CSP(50→2.1mm)大得多，加上经过了粗轧、精轧多道次轧制后，柱状晶破碎程度高，在热轧板中心层以旋转立方条带状组织形式的存在比例低，轧制储能高，再结晶驱动力高，在后序中，能够顺利回复、再结晶得以消除。