薄带铸、轧及退火一体化超级取向6.5%Si钢的层状结构与取向调优机理

High silicon steel, especially grain-oriented 6.5%Si steel with more excellent magnetic properties, is one of the necessary,upmarket soft magnetic alloys with high strategic value in power, electronic and defense industry. However, bottleneck problems such as room-temperature work brittleness,insufficient inhibiting capacity, incomplete secondary recrystallization and poor Goss sharpness restrict severely large–scale application and performance improvement.The twin-roll strip casting can achieve the supersaturated solid solution and optimal precipitation of inhibitor particles, and obtain ultra-fine microstructures and desired textures by controlling solidification and secondary cooling parameters , and then show a distinct advantage in producing grain-oriented silicon steels with high magnetic induction and low iron loss.Based on the ultra-low carbon grain-oriented Fe-6.5%Si steel possessing strong inhibiting capability, the correlation between near-rapid solidification and layered deformation microstructure will be explored in this project.The influence of fine solidification structure,inhibitor particles and ordered phase on shear banding and recrystallization will be investigated, to clarify the evolution mechanism of layer microstructure and Goss texture.The relationship between microstructure, texture, and magnetic properties during strip casting,rolling and annealing will be revealed to achieve the optimal control over the whole process. The aim of this investigation is to make a breakthrough in the manufacturing theory of grain-oriented silicon steels, and further propose a new physical metallurgy theory to develop super-high performance electrical steels, which has important scientific significance and practical value.

高硅钢，特别是具有更优异磁性能的取向6.5%Si硅钢，是电力、电子和国防领域国家急需、具有极高战略价值的高端软磁合金材料。然而，室温加工脆性、抑制能力不足、二次再结晶不完善和Goss取向度较低等瓶颈问题严重制约着取向高硅钢的工业化和性能潜力的提升。双辊薄带连铸通过调整快速凝固及冷却工艺，可以实现抑制剂的过饱和固溶与合理析出、铸态组织超细化和织构最优化，在开发高磁感低铁损取向硅钢方面具有独特的优势。本项目以超低碳超抑制能力取向Fe-6.5%Si合金为对象，系统研究亚快速凝固组织与层状变形结构之间的关联性机理，探索凝固细晶、抑制剂和有序相协同作用下剪切带和再结晶的行为规律。通过层状微结构和Goss织构精准调控，实现薄带铸、轧及退火过程取向高硅钢组织、织构和磁性能一体化综合调优。本研究旨在突破传统取向硅钢制造的理论框架，为超级取向高硅钢开发提供基础理论支撑，具有重要的科学意义和应用价值。

高硅钢，特别是具有更优异磁性能的取向6.5%Si硅钢，是电力、电子和国防领域国家急需、具有极高战略价值的高端软磁合金材料。然而，室温加工脆性、抑制能力不足和二次再结晶不完善等瓶颈问题严重制约着取向高硅钢的工业化和性能潜力的提升。本项目以取向Fe-6.5%Si合金为对象，系统研究凝固组织与变形结构之间的关联性机理，探索凝固细晶、抑制剂和有序相协同作用下变形机制和再结晶规律。通过层状微结构和Goss织构精准调控，实现薄带铸、轧及退火过程取向高硅钢组织、织构和磁性能一体化综合调优。研究表明，较低浇铸温度有利于细化薄带连铸取向6.5%Si钢铸带组织，促进大量等轴晶和少量柱状晶的形成。铸带沿厚度方向的{100}织构强度与柱状晶比例具有一致性。薄带连铸后水冷处理有利于降低析出粒子面密度。高温常化有利于促进铸带组织均匀化及第二相粒子析出。温/冷轧组织主要由λ、α和γ纤维织构组成。较高的常化温度有利于促进Goss晶粒形核后具有足够生长空间，40%压下率热轧通过促进细小弥散的第二相粒子析出而细化初次再结晶组织，均能促进Goss晶粒的异常长大。采用两阶段温轧技术时，53%～80%的二次压下率有利于形成均匀细小的初次再结晶组织，γ织构和Goss织构增强，提高二次退火板磁性能。中间退火后快速冷却可有效抑制D03有序相的形成。Goss晶粒主要起源于{111}<112>变形晶粒的剪切带处。通过建立Goss晶粒异常长大时的晶界迁移模型，证明了尺寸较小且与Goss存在20～45°取向差的均匀基体组织对发展二次再结晶具有重要意义。温轧激活了6.5%Si钢的{110}<111>、{112}<111>和{123}<111>滑移系。先沿轧向、后沿横向轧制对6.5%Si钢磁感的提升和磁各向异性的弱化最为显著。本项目突破了传统取向硅钢制造的理论框架，为超级取向高硅钢开发提供基础理论支撑，具有重要的科学意义和应用价值。在国内外期刊和学术会议上发表高水平论文36篇，其中SCI收录26篇，申请发明专利8项，授权5项。参加国内外学术交流12人次，培养博士生18名，硕士生26名。