[發明專利]一種含Cu高強度低鐵損無取向高硅鋼的制備方法

在審

• 申請號: 202011114528.3
• 申請日: 2020-10-17
• 公開（公告）號: CN112375965A
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 梁永鋒;張豹;林均品;葉豐;劉斌斌
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/14;C22C38/16;B21J5/00;C21D8/02;C22C33/04
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

一種含Cu高強度低鐵損無取向高硅鋼的制備方法，屬于電工鋼制造領域。材料成分為：Si＝3.5％?5.5％，Cu＝0.8?3.2％，C≤0.50％，S≤0.002％，Mn≤0.50％，Ti≤0.0030％，P≤0.30％，B≤0.0020％，余量為鐵和夾雜。制備步驟為：熔煉、澆鑄、鍛造開坯、熱軋固溶處理、中溫軋制及室溫軋制、再結晶退火、時效處理等。固溶處理溫度800?1100℃，時間0.5?120min，后快速冷卻。中溫軋制溫度50?400℃，軋至厚度小于0.5mm。室溫軋制總壓下量≥50％，得到0.03?0.30mm的薄板。再結晶退火溫度800?1100℃，時間30s?60min。時效溫度400?600℃，時間30s?200h，最終獲得低鐵損高強度無取向電工鋼。本發明無取向電工鋼，相較于目前商業化高強度無取向電工鋼，鐵損進一步下降，強度進一步提升，降低了成本節約了資源，且由于兼具優異的磁性能和力學性能，在高速電機等領域具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明涉及電工鋼制造領域，特別涉及適用于電動汽車馬達和高速運轉電機等需要的高啟動扭矩、耐沖擊性能的一種較高磁感的高強度無取向電工鋼及其制造方法。通過提高硅元素含量來進行固溶強化以及添加銅元素實現析出強化，控制C、N、S、Ti等對磁性能有害的元素，確保電工鋼的磁性能，提高了電工鋼的屈服強度。

背景技術

隨著石油、煤炭等不可再生資源日趨枯竭，環境溫室效應危害日益嚴重，電動汽車、混合動力汽車作為一款低污染、高環保交通工具越來越得到重視，在今后必將得到廣泛應用。電動汽車、混動汽車牽引馬達定轉子鐵芯采用無取向電工鋼制成，汽車在啟動和加速時，馬達轉子鐵芯在高速下由于離心力承受極端的應變，汽車啟動瞬間受到強烈沖擊因此要求鐵芯材料要具備高的強度和韌性；在永磁體同步電機中，轉子鐵芯中的磁橋在電機運行過程中會產生顯著的應力集中，但磁橋越窄，電機的效率越高，鐵芯材料強度的提升可以降低磁橋的寬度，進而提高電機的效率，因此這也對鐵芯材料的強度提出了更高的要求。

目前的無取向電工鋼產品中，隨著Si含量提高，產品強度得到提高，部分頂級高牌號產品屈服強度已達450MPa，產品鐵損也較低，能夠滿足一般的工業電機和發電機組的使用。但是目前新能源電動汽車的驅動電機多采用高速電機，轉速超過10000r/min，現有的高牌號產品的強度已不能滿足新能源電動汽車驅動電機的需要。

寶鋼公開了一種較高磁感的高強度無取向電工鋼及其制造方法(CN102453838A)，該制備方法采用常規冶煉澆注工藝生產鑄坯，經過熱軋、常化、冷軋、退火的后處理工藝后，得到具有較好磁性能、較高強度的無取向電工鋼產品。該生產方式提供了一些增強高強度無取向電工鋼的特定工藝路線，具有一定的參考價值，但其生產過程復雜，同時要求有常化工藝，對資源的節約與環境的發展不利，從長遠來看，還需要進行工藝改進；東北大學申請了一種基于納米Cu析出強化制備高強度無取向硅鋼的方法(CN106282781A)，該制備方法在2.5-3.5％Si的前提下通過銅的添加實現最終熱處理時冷軋板中納米含Cu析出物的析出，通過該方法制備的高強度硅鋼片有效的提升了屈服強度并降低了在400Hz下的鐵損，但從目前來看，其性能有待進一步提升。

本發明致力于通過在提高硅含量的基礎上通過添加Cu元素來并使其形成彌散分布的納米尺度的含Cu析出物來提高強度：硅含量的提高可以有效的提高材料的屈服強度并且同時提高磁性能；彌散析出的含Cu析出物可以在不大幅降低磁感的基礎上，大幅的提升材料的強度。目前尚未見在高硅含量(3.5wt.％)下添加Cu元素制備高強度無取向電工鋼的報道。

發明內容

針對現有無取向電工鋼制造技術上存在的以上難題，本發明提供了一種高速電機用高強度無取向電工鋼的制造方法，通過在較高硅含量的基礎上添加Cu元素使其在再結晶退火后彌散析出來制備性能優良的高強度無取向電工鋼，提高驅動電機的使用效率。