CN107385335A - 一种新能源汽车驱动电机用无取向硅钢薄带及制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种新能源汽车驱动电机用无取向硅钢薄带及制造方法,含有以下重量百分比成分:Si:1.85%~3.50%;Als:0.05%~1.05%;Mn:0.05%~0.55%;Sn:0.01%~0.25%;Cu:0.05%~0.25%;C+S+N+Ti:≤100ppm,且各元素含量均≤30ppm;其余成分为Fe及不可避免的杂质元素。与现有技术相比,本发明通过成分控制,连铸、热轧、常化、冷轧和连续退火等工艺优化,实现0.25mm~0.35mm厚度规格的新能源汽车专用硅钢批量化稳定生产。铁损P1.0/400≤19W/kg;B5000≥1.65T;磁各向异性≤10%。

Description

一种新能源汽车驱动电机用无取向硅钢薄带及制造方法
技术领域
[0001] 本发明涉及无取向硅钢生产技术领域,具体涉及到一种新能源汽车驱动电机用无 取向硅钢薄带及制造方法,高频磁性能优良,满足新能源汽车驱动电机领域对硅钢产品的 高频磁性能要求。
背景技术
[0002] 电工钢主要包括碳含量很低且硅含量低于0.5%的电工钢和硅含量为0.5%〜 6.5%的硅钢两种,主要用作各种电机、变压器、发电机和新能源汽车电机的铁芯,是电力、 电子、军事工业和交通工具中不可缺少的重要软磁合金材料。新能源汽车主要分为纯电动 汽车(EV)和混合动力汽车(HEV)两大类,随着新能源汽车驱动电机领域的发展,对电机高效 化、小型化和高性能化要求越来越严格,同样对制造新能源汽车电机铁芯的核心部件无取 向硅钢要求也越来越严格。
[0003] 常规厚度硅钢产品(0.35mm和0.50mra厚度规格)在工频和中频电机铁芯的使用上, 性能优良,满足用户需求。随着新能源汽车驱动电机的微型化和高效化发展,对电机的高频 性能也提出了更高要求,常规厚度的硅钢产品已经满足不了该领域发展需求。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于提供一种新能源汽车驱动电机用无取向硅钢薄带,实现0.25mm 〜0.35mm厚度规格的新能源汽车专用硅钢批量化稳定生产,用于降低驱动电机高频服役条 件下铁芯的损耗,提高驱动电机高频条件下工作稳定性,同时提高薄带硅钢的力学性能、冲 片性和绝缘涂层性能,满足新能源汽车驱动电机领域发展需求。
[0005] 本发明还提供了一种新能源汽车驱动电机用无取向硅钢薄带的制造方法,根据配 方设计连铸、热轧、常化、冷轧和连续退火等工艺,降低驱动电机高频服役条件下铁芯的损 耗性能,提高驱动电机高频条件下工作稳定性,同时提高薄带硅钢的力学性能、冲片性和绝 缘涂层性能,满足新能源汽车领域发展需求。
[0006] 本发明提供的一种新能源汽车驱动电机用无取向硅钢薄带,含有以下重量百分比 成分:
[0007] Si :1.85% 〜3.00%;
[0008] Als:0.05% 〜1.05%;
[0009] Mn: 0.05% 〜0.55%;
[0010] P:0_001% 〜0.010%;
[0011] Sn:0.01% 〜0.25%;
[0012] Cu:0.05% 〜0.25%;
[0013] C+S+N+Ti总量:<l〇〇PPm,且各元素含量均<30ppm。
[0014] 其余成分为Fe及不可避免的杂质元素。
[0015] 本发明提供的了一种新能源汽车驱动电机用无取向硅钢薄带的制造方法,包括以 下步骤:
[0016] 1)按照配方,加入各元素进行精炼和合金化处理;
[0017] 2)连铸制成铸坯;
[0018] 3)铸坯经加热炉加热后,进行热轧;
[0019] 4)常化、酸洗;
[0020] 5)冷轧;
[0021] 6)连续退火。
[0022] 进一步的,步骤3)中加热炉温度U50±30°C,时间不少于210min。
[0023] 步骤3)中所述热乳具体为:经3道次粗轧至25〜36mm,7道次精轧至2.〇mm〜2.8_ 厚度,经水冷工艺后温度降至560〜680 °C进行卷取;
[0024] 步骤4)中所述常化具体为:温度8〇〇〜960°(:,速度2〇〜38111/111111,保温时间2.5〜 5.5min进行常化。
[0025] 步骤4)中所述酸洗是指用质量浓度55%盐酸进行酸洗,酸洗温度75。〇。
[0026] 步骤5)所述冷乳具体为:冷乳经6道次乳至目标厚度,冷轧总压下率控制在70%〜 90 %之间
[0027] 进一步的,步骤6)中所述连续退火具体为:经820〜980 °C,速度80〜1 lOm/min,退 火时间240〜480s和N2按体积比3:7比例做保护气氛进行退火;
[0028] 进一步的,连续退火后涂敷绝缘涂料,固化,即得新能源汽车领域用无取向硅钢薄 带。具体为:经涂层辊进行绝缘涂料的涂敷,380〜65(TC对绝缘涂料进行固化,即得新能源 汽车领域用无取向硅钢薄带。
[0029] 采用上述方法制造生产的无取向硅钢薄带产品磁性能如下:
[0030] 铁损 Pi.。/棚<19W/kg; B5_ 彡 1.65T;磁各向异性彡 10%。
[0031] 其中:铁损Pi.QAQQ为频率400Hz交变磁场,最大磁通密度1 .〇T时的铁芯损耗;
[0032] 磁感B5QQQ为磁场强度为5000A/m条件下的磁通密度;
[0033] 磁各向异性=(横向铁损-纵向铁损)八横向铁损+纵向铁损)*100 %。
[0034] 与现有技术相比,本发明通过成分控制,连铸、热乳、常化、冷乳和连续退火等工艺 优化,实现〇. 25mm〜0.35mm厚度规格的新能源汽车专用硅钢批量化稳定生产。常化温度和 连续退火温度的优化组合,确保硅钢样板具有较大的晶粒尺寸,较低的高频铁损Pi.0/400和 较高的磁感B5q。当产品厚度为〇.3〇mm时,相对于0.35mm厚度的相同成分和工艺硅钢产品,铁 损&amp;.降低2 • OW/kg以上,铁损性能优化在10 %以上,满足新能源汽车驱动电机领域对硅 钢产品的高频磁性能要求。
附图说明
[0035] 图1为是本发明制造的娃钢横向组织图;
[0036] 图2为是本发明制造的硅钢纵向组织图。
具体实施方式
[0037] 通过对最优化的实施例描述,对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
[0038] 实施例1
[0039] —种新能源汽车驱动电机用无取向硅钢薄带的制造方法,具体包括以下步骤:
[0040] 1)将铁水添加到RH炉中进行精炼和合金化处理,按配方添加各合金化元素;
[0041] 2)将RH炉精炼后的钢水连续浇铸成厚度为260mm的板坯,板坯的化学成分重量百 分比分别为31:2.2%;厶13:0.85%;111:0.2%;?:0.005%;511:0.01%;〇1:0_05%;0+5+糾 Ti: <80ppm,且各元素含量均<25ppm,其余为Fe及不可避免的杂质元素;
[0042] 3)将连铸后的板坯经加热炉,加热炉温度115(TC,时间210min,然后,经3道次粗轧 至33mm,7道次精乳至2. Oram厚度,经空冷和水冷工艺后温度降至58(TC进行卷取;
[0043] 4)热乳板常化温度为920°C,速度为30m/min,常化后用质量浓度55%盐酸进行酸 洗,酸洗温度75°C;
[0044] 5)经6道次冷乳至目标厚度为0.30mm,冷乳总压下率控制在75%〜90%之间;
[0045] 6)最后经88(TC,速度100m/min,退炉火时间360s,H2和N2按体积比3:7比例做保护 气氛进行退火;
[0046] 7)经涂层辊进行绝缘涂料的涂敷,58(TC对绝缘涂料进行固化,经上述工艺制造的 新能源汽车驱动电机用高频磁性能优良的无取向硅钢薄带表面质量优良,成品的铁损 Pi .0/400为18.65W/Kg,磁感Bsqqq为1.68T,磁性能优异,同时具有优良的力学性能、冲片性和绝 缘涂层性能。
[0047]实施例2
[0048] 一种新能源汽车驱动电机用无取向硅钢薄带的制造方法,具体包括以下步骤:
[0049] 1)将铁水添加到RH炉中进行精炼和合金化处理,按配方添加各合金化元素;
[0050] 2)将RH炉精炼后的钢水连续浇铸成厚度为260mm的板坯,板坯的化学成分重量百 分比分别为 Si:2.55%;Als:0.55%;Mn:0.15%;P:0.005%;Sn:0.01%;Cu:0.05%;C+S+N+ Ti: <80ppm,且各元素含量均<25ppm,其余为Fe及不可避免的杂质元素;
[0051] 3)将连铸后的板坯经步进梁进加热炉,加热炉温度1150°C,时间210min,经3道次 粗乳至33mm,7道次精乳至2. Omm厚度,经空冷和水冷工艺后温度降至580°C进行卷取;
[0052] 3)热乳板常化温度为920°C,速度为28m/min,常化后用质量浓度55%盐酸进行酸 洗,酸洗温度75 °C;
[0053] 4)经6道次冷乳至目标厚度为0.27mm,冷乳总压下率控制在80%〜90%之间;
[0054] 5)最后经880°C,速度l〇〇m/min,退炉火时间36〇3,出和^按3:7比例做保护气氛进 行退火,经涂层辊进行绝缘涂料的涂敷,580 °C对绝缘涂料进行固化,经上述工艺制造的新 能源汽车驱动电机用高频磁性能优良的无取向硅钢薄带表面质量优良,成品的铁损Pi. 0/400 为17 • 55W/Kg,磁感B5。。。为1 • 67T,磁性能优异,同时具有优良的力学性能、冲片性和绝缘涂 层性能。
[0055] 实施例3
[0056] 一种新能源汽车驱动电机用无取向硅钢薄带的制造方法,具体包括以下步骤:
[0057] 1)将铁水添加到RH炉中进行精炼和合金化处理,按配方添加Si、Als、Mn、Sr^Ci^ 合金化元素;
[0058] 2)将RH炉精炼后的钢水连续浇铸成厚度为260mm的板坯,板坯的化学成分重量百 分比分别为 Si:2.85%;Als:0.35%;Mn:0.25%;P:0.005%;Sn:0.01%;Cu:0.05%;C+S+N+ Ti: <80ppm,且各元素含量均<25ppm,且各元素含量均<25ppm,其余为Fe及不可避免的杂 质兀素;
[0059] 3)将连铸后的板坯经步进梁进加热炉,加热炉温度1150°C,时间210min,经3道次 粗轧至33mm,7道次精轧至2.0mm厚度,经空冷和水冷工艺后温度降至580 °C进行卷取;
[0060] 3)热轧板常化温度为92(TC,速度为28m/min,常化后用质量浓度55 %盐酸进行酸 洗,酸洗温度75°C;
[0061] 4)经6道次冷轧至目标厚度为0.25腿,冷乳总压下率控制在80 %〜90 %之间;5)最 后经8801,速度100111/时11,退炉火时间3603,112和咏按3:7比例做保护气氛进行退火,经涂层 辊进行绝缘涂料的涂敷,580°C对绝缘涂料进行固化,经上述工艺制造的新能源汽车驱动电 机用高频磁性能优良的无取向硅钢薄带表面质量优良,成品的铁损Pi.0/4()()为17.OOW/Kg,磁 感出™。为1.67T,磁性能优异,同时具有优良的力学性能、冲片性和绝缘涂层性能。
[0062] 对比例1
[0063] 一种无取向硅钢薄带的制造方法,具体包括以下步骤:
[0064] 1)将铁水添加到RH炉中进行精炼和合金化处理,按配方添加51)18111、311和(:11等 合金化元素;
[0065] 2)将RH炉精炼后的钢水连续浇铸成厚度为260mm的板坯,板坯的化学成分重量百 分比分别为31:1.8%乂13:0.85%;111:0.2%;?:0_005%;811:0.01%;〇1:0.05%;〇+3+奸 Ti:彡80ppm,且各元素含量均彡25ppm,其余为Fe及不可避免的杂质元素;
[0066] 3)将连铸后的板坯经步进梁进加热炉,加热炉温度1150°C,时间210min,经3道次 粗乳至33mm,7道次精乳至2.0_厚度,经空冷和水冷工艺后温度降至580°C进行卷取;
[0067] 3)热乳板经温度920°C,速度28m/min的工艺进行常化;
[0068] 4)经6道次冷乳至目标厚度为0.35mm,冷轧总压下率控制在80%〜90%之间;
[0069] 5)最后经880°C,速度100m/min,退炉火时间360s,H2和N2按3:7比例做保护气氛进 行退火,经涂层辊进行绝缘涂料的涂敷,580°C对绝缘涂料进行固化,经上述工艺制造的无 取向硅钢薄带表面质量优良,成品的铁损P1.Q/4QQ为20.75W/Kg,磁感Bsqqq为1.68T,磁性能相 对于实施例较差。
[0070] 对比例2
[0071] 一种无取向硅钢薄带的制造方法,具体包括以下步骤:
[0072] 1)将铁水添加到RH炉中进行精炼和合金化处理,按配方添加8;1、八13、1^、811和〇1等 合金化元素;
[0073] 2)将RH炉精炼后的钢水连续浇铸成厚度为260mm的板坯,板坯的化学成分重量百 分比分别为 Si:1.75%;Als:0.90%;Mn:0.2%;P:0.005%;Sn:0.01%;Cu:0.05%;C+S+N+ Ti:彡85ppm,且各元素含量均彡25ppm,其余为Fe及不可避免的杂质元素;
[0074] 3)将连铸后的板坯经步进梁进加热炉,加热炉温度1150°C,时间210min,经3道次 粗轧至33mm,7道次精轧至2.0mm厚度,经空冷和水冷工艺后温度降至580 °C进行卷取;
[0075] 3)热乳板经温度78(TC,速度28m/min的工艺进行常化;
[0076] 4)经6道次冷乳至目标厚度为0.35ram,冷轧总压下率控制在80%〜90%之间;
[0077] 5)最后经800°〇,速度10〇111/1^11,退炉火时间36〇3,112和吣按3:7比例做保护气氛进 行退火,经涂层辊进行绝缘涂料的涂敷,580°C对绝缘涂料进行固化,经上述工艺制造的无 取向硅钢薄带表面质量优良,成品的铁损?1.〇/4〇()为25.751/如,磁感85()()()为1.66了,磁性能相 对于实施例较差。

Claims (10)

1. 一种新能源汽车驱动电机用无取向硅钢薄带,其特征在于,所述新能源汽车驱动电 机用无取向硅钢薄带含有以下重量百分比成分: Si:1.85% 〜3.00%; Als:0.05%〜1.05% ; Mn:0.05%〜0.55% ; P:0.001% 〜0.010%; Sn:0.01% 〜0.25%; Cu:0.05% 〜0.25%; C+S+N+Ti总量:< lOOppm,且各元素含量均彡3〇Ppm。 其余成分为Fe及不可避免的杂质兀素。
2. —种权利要求1所述的新能源汽车驱动电机用无取向硅钢薄带的制造方法,其特征 在于,所述制造方法包括以下步骤: 1) 按照配方,加入各元素进行精炼和合金化处理; 2) 连铸制成铸述; 3) 铸坯经加热炉加热后,进行热轧; 4) 常化、酸洗; 5) 冷轧; 6) 连续退火。
3. 根据权利要求2所述的制造方法,其特征在于,退火后涂敷绝缘涂料,固化,即得新能 源汽车领域用无取向硅钢薄带。
4. 根据权利要求2或3所述的制造方法,其特征在于,步骤3)中加热炉温度1150±30°C, 时间不少于210min。
5.根据权利要求2-4任一项所述的制造方法,其特征在于,步骤3)中所述热轧具体为: 经3道次粗轧至25〜36mm,7道次精轧至2.0mm〜2.8mm厚度,经水冷工艺后温度降至56〇〜 680°C进行卷取。
6.根据权利要求2-5任一项所述的制造方法,其特征在于,步步骤4)中所述常化具体 为:温度800〜960°C,速度20〜38m/min,保温时间2.5〜5.5min进行常化。
7.根据权利要求2-6任一项所述的制造方法,其特征在于,步骤4)中所述酸洗是指用质 量浓度55 %盐酸进行酸洗,酸洗温度75 °C。
8.根据权利要求2-7任一项所述的制造方法,其特征在于,步骤5)所述冷轧具体为:冷 轧经6道次乳至目标厚度,冷轧总压下率控制在70 %〜90 %之间。
9.根据权利要求2-8任一项所述的制造方法,其特征在于,步骤6)中所述连续退火具体 为:经820〜980°C,速度80〜110m/min,退火时间240〜480s ,¾和N2按体积比3:7比例做保护 气氛进行退火。
10.根据权利要求2-9任一项所述的制造方法,其特征在于,所生产的无取向硅钢薄带 产品磁性能如下: 铁损卩1.。/4。〇彡19胃/1^;85_彡1.651';磁各向异性彡1〇%。
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