CN109825775B

CN109825775B - 一种冷轧无取向电工钢35wd1900及其生产方法

Info

Publication number: CN109825775B
Application number: CN201910272331.3A
Authority: CN
Inventors: 程清祥; 周峰; 李烈军
Original assignee: ZHONGSHAN ZHONGSHENG METAL STRIP TECHNOLOGY Co Ltd; South China University of Technology SCUT; Foshan Polytechnic
Current assignee: Guangdong Zhongsheng Electromagnetic Technology Co.,Ltd.
Priority date: 2019-04-04
Filing date: 2019-04-04
Publication date: 2020-03-27
Anticipated expiration: 2039-04-04
Also published as: CN109825775A

Abstract

本发明公开了一种冷轧无取向电工钢35WD1900及其生产方法。所述冷轧无取向电工钢35WD1900包括以下化学元素成分及重量百分比：C为≤0.005％，Si为2.0～2.5％，Mn为0.2～0.4％，P为0.08～0.12％，S≤0.008％，Al为0.3～0.5％，B为0.004～0.006％，其余为Fe及不可避免的杂质。所述生产方法包括以下步骤：(1)钢板连铸成连铸坯，铸坯冷却后进入加热炉加热，然后热轧；(2)将热轧后的板坯酸洗、第一次冷轧、脱碳退火、第二次冷轧；(3)将二次冷轧后的电工钢二次退火、涂层，得产品。本发明的冷轧无取向电工钢35WD1900，性能达到新能源汽车驱动电机用高强度无取向电工钢的要求，焊接性能、冲片性能良好。

Description

一种冷轧无取向电工钢35WD1900及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种冷轧无取向电工钢及其生产方法，更具体地说，涉及一种冷轧无取向电工钢35WD1900及其生产方法。

背景技术

2018年，我国新能源汽车产销分别完成127万辆和125.6万辆，比上年同期分别增长59.9％和61.7％，是美国新能源汽车产销量的两倍多。为推进城市绿色化建设，响应绿色环保号召，全国多地区逐步实行新能源汽车的推广工作。如：海南省2018年4月宣布除了已计划逐步禁售燃油汽车外，还考虑在2030年前禁止燃油汽车上路行驶。因此新能源汽车是汽车未来发展的必然趋势，市场潜力巨大。新能源汽车包括混合动力汽车(HEV)和电动汽车(EV)，而这两种汽车都需要将电池的电能通过驱动电机转换为汽车行驶的动能。驱动电机系统是新能源车三大核心部件之一。电机驱动控制系统是新能源汽车车辆行驶中的主要执行结构，其驱动特性决定了汽车行驶的主要性能指标，它是电动汽车的重要部件。因此，驱动电机将和现在广泛使用的燃油发动机一样重要。无取向电工钢作为驱动电机的关键材料，其性能又影响了驱动电机的驱动特性和服役表现。

驱动电机的功率(转矩)、效率和寿命都与所用的无取向电工钢片有很大关系，尤其是电机转子所用的无取向电工钢片，磁性能决定了电机的转矩和效率；如电工钢片铁损越低而电机效率越高，而磁感增大导致电机转矩增加；同时力学性能决定了定子和转子的加工精度、服役承载强度和最大转速。因此新能源汽车的驱动电机对所采用的电工钢片有如下要求：(1)为了良好的驾驶体验，电机需要提供高扭矩用于启动，要提高扭矩必须提高驱动电流和所用电工钢的磁感；(2)要提高能源转换效率，在最经常使用的驾驶模式下电机效率在一般在85％～93％，要求电机所用电工钢片具有优秀的磁性能，即中低磁场下的高磁感和高频下的低铁损；(3)高行车速度需要电机转子高速运转(6000～15000r/min)，要求所使用的电工钢片具有足够高的强度抵抗离心力；这就要求使用高强度电工钢；特别是对于永磁驱动电机，磁极镶嵌于转子之中，因此保证转子的强度至关重要；(4)缩小转子和定子之间的间隙可有效提高磁通密度，这要求电工钢薄片具有良好的冲片性；(5)在汽车使用周期内，处于服役期的高速旋转的电工钢片不能发生疲劳破坏，即高的疲劳寿命。

目前我国现有的工艺生产的新能源汽车的无取向电工钢35WD1900存在电磁性能较差、生产成本高、质量不稳定等缺点。因此，生产出高质量的无取向电工钢来满足我国日益发展的新能源汽车的需要是至关重要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种冷轧无取向电工钢35WD1900及其生产方法，该方法生产的全工艺冷轧无取向电工钢性能达到新能源汽车驱动电机用高强度无取向电工钢的要求。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种冷轧无取向电工钢35WD1900，包括以下化学元素成分及重量百分比：C为≤0.01％，Si为1.8～2.2％，Mn为0.2～0.4％，P为0.08～0.12％，S≤0.008％，Al为0.25～0.4％，B为0.0004～0.0006％，其余为Fe及不可避免的杂质。

本发明还提供了所述冷轧无取向电工钢35WD1900的生产方法，包括以下步骤：

(1)钢板连铸成连铸坯，铸坯冷却后进入加热炉加热，然后热轧；

(2)将热轧后的板坯酸洗、第一次冷轧、脱碳退火、第二次冷轧；

(3)将二次冷轧后的电工钢二次退火、涂层，得产品。

进一步地，所述步骤(1)中钢板连铸成连铸坯的铸坯尺寸为55～70×1000～1275mm，连铸拉速控制在3.0～4.5m/min。

进一步地，所述步骤(1)中，热轧时轧机F1压下率≥50％，F1～F4累积压下率≥90％，F7道次采用小压下率以调整板形和诱导晶粒粗化，压下率≤10％。

进一步地，热轧后的板坯厚度为3.0～2.5mm。

进一步地，所述步骤(1)中热轧前将铸坯放入加热炉中加热，加热温度为1100～1150℃，出炉温度为980～1120℃。

进一步地，所述热轧时精轧出口温度为860～920℃，卷取温度为650～680℃，采用全段层流冷却的方法冷却至650～680℃卷取温度，并进行堆垛冷却。

进一步地，所述步骤(2)中第一次冷轧时将板坯轧制到1.2～1.6mm厚，轧制时总压下率小于60％，前3道次压下率≥20％，最后一道次压下率≤5％。

进一步地，所述步骤(2)中第二次冷轧时轧制总压下率大于70％，前3道次压下率≥25％，最后一机架压下率≤5％，同时采用窜辊、弯辊、凸辊控制改善板形，冷轧厚度为0.35mm。

进一步地，所述步骤(2)中脱碳退火采用85～90％N₂+15～10％H₂+0.1％～0.5％H₂O作为退火气氛。

进一步地，所述步骤(2)中酸洗时采用盐酸酸洗，盐酸的浓度为80～150g/L，酸洗槽温度为80～95℃，酸洗运行速率100～180m/min，确保带钢表面质量控制良好，热轧后产品表面氧化铁皮较致密，并且氧化铁皮比较粘稠，酸洗时开卷张力增加15～20％。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：

1.本发明的冷轧无取向电工钢35WD1900的生产方法，在热轧和两次冷轧的过程更加容易控制，生产更加稳定、板形更加可控。

2.本发明的冷轧无取向电工钢35WD1900的生产方法，在热轧步骤中，轧制的前3～4道次将压下率控制在设备允许的最大范围，轧机F1压下率≥50％，F1～F4累积压下率≥90％，F7道次采用小压下率，压下率≤10％，以调整板形和诱导晶粒粗化。因此，热轧压下率的设置同时解决了带钢板形控制和晶粒粗化两方面的问题。

3.本发明的冷轧无取向电工钢35WD1900的生产方法，在热轧步骤中，采用全段层流冷却的方法冷却至650～680℃卷取温度，并进行堆垛冷却，形成了容易破碎的氧化铁皮，酸洗过程效率更高。

4.本发明的冷轧无取向电工钢35WD1900，在南方潮湿的天气下，其耐生锈能力显著提高。

5.本发明的冷轧无取向电工钢35WD1900，性能达到新能源汽车驱动电机用高强度无取向电工钢的要求。产品铁损P_15/50≤2.55W/kg，P_10/400≤17.5W/kg，最小磁极化强度J₅₀₀₀≥1.66T，与目前电动汽车驱动用冷轧无取向电工钢国家标准GB/T34215-2017普通型35WD1900对比，铁损低1.5W/kg，磁感应强度高0.01T，其电磁性能满足国标要求，屈服强度≥370MPa，抗拉强度≥480MPa，伸长率≥18％，弯曲次数≥6次，层间电阻≥2100Ω·mm²/片，满足国家标准及高质量要求，焊接性能、冲片性能良好。

具体实施方式

实施例1

将高炉铁水倒入铁水包内，通过铁水预处理进行吹镁脱硫，将脱硫后的钢水倒入氧气顶底复合吹炼转炉，同时向转炉内加入占总重量12％的废钢，在吹炼过程中向转炉炉内加入石灰石、萤石，转炉采用全程底吹氩工艺当钢水成份[C]≤0.06％，[S]≤0.001％，钢水终点温度为1680℃时，定氧出钢，在转炉出钢时加入复合脱氧剂，在转炉出钢过程中全程吹氩，吹氩后测量钢水温度、定氧、取样。根据钢水中氧含量向钢水中喂铝线，将钢水送入真空RH精炼炉冶炼使得钢水成份为[C]＝0.008％，[Si]＝2.0％，[Mn]＝0.40％，[P]＝0.12％，[S]＝0.003％，[Al]＝0.40％，[B]＝0.005％，其余为Fe和不可避免的杂质。出钢温度为1580℃，钢水通过薄板坯连铸机铸成70mm厚的板坯，连铸机拉速为3.0m/min，连铸坯入炉温度865℃，炉内加热段温度为1150℃，板坯出炉温度为1080℃，精轧出口温度为900℃，卷取温度为650℃，F1压下率51.2％，F2压下率50.4％，F1～F4累积压下率为90.2％，F7压下率8.6％，轧制为厚度为3.5mm的热轧板。热轧板温度低于60℃以后经浓度为105g/L盐酸酸洗，酸槽温度为90℃，酸洗时间为125秒。清除钢卷表面的杂质及氧化铁皮，将酸洗后钢卷通过20辊森吉米尔轧机进行二次轧制，中间脱碳退火，第一次冷轧轧制到1.6mm厚，轧制时总压下率为54.4％，前3道次压下率分别为24.2％、23.2％、20.3％，最后一道次压下率为3.2％。然后脱脂完成后进入退火炉内进行脱碳退火，在炉子预热段、加热段段采用辐射管加热，采用N₂作为保护气体，炉温设定为950℃，脱碳退火段采用电阻加热保持温度均匀，采用85％N₂+15％H₂+少量H₂O作为脱碳退火气氛，完成脱碳退火后再进行第二次冷轧。第二次冷轧时总压下率为78.1％，前3道次压下率分别为31.2％、30.8％、27.6％，最后一机架压下率为2.3％。同时采用窜辊、弯辊、凸辊控制改善板形，冷轧厚度为0.350mm。轧制好的无取向电工钢冷硬钢卷开卷后，采用接焊机进行全自动焊接，脱脂完成后进入退火炉内进行退火。在炉子预热段、加热段段采用辐射管加热，采用N₂作为保护气体，炉温设定到900℃，退火段采用电阻加热保持温度均匀。热处理之后的钢带由水淬冷却装置出来之后，经水喷淋冷却器调整板温，挤干辊挤压表面残余水份，热风干燥器烘干后带钢进入涂层机，烧结炉，然后进行卷取，性能检测，包装出库。

此方法生产35WD1900新能源汽车驱动电机用无取向电工钢，产品铁损P_15/50为2.20W/kg，P_10/400为17.0W/kg，最小磁极化强度J₅₀₀₀为1.67T。与目前电动汽车驱动用冷轧无取向电工钢国家标准GB/T34215-2017普通型35WD1900对比，铁损低2.0W/kg，磁感应强度高0.02T，其电磁性能优于国标要求，屈服强度405MPa，抗拉强度505MPa，伸长率为17％，弯曲次数8次，层间电阻≥2310Ω·mm²/片，焊接性能、冲片性能良好，满足国家标准及高质量要求。

实施例2

将高炉铁水倒入铁水包内，通过铁水预处理进行吹镁脱硫，将脱硫后的钢水倒入氧气顶底复合吹炼转炉，同时向转炉内加入占总重量12％的废钢，在吹炼过程中向转炉炉内加入石灰石、萤石，转炉采用全程底吹氩工艺当钢水成份[C]≤0.06％，[S]≤0.001％，钢水终点温度为1680℃时，定氧出钢，在转炉出钢时加入复合脱氧剂，在转炉出钢过程中全程吹氩，吹氩后测量钢水温度、定氧、取样。根据钢水中氧含量向钢水中喂铝线，将钢水送入真空RH精炼炉冶炼使得钢水成份[C]＝0.01％，[Si]＝2.2％，[Mn]＝0.3％，[P]＝0.1％，[S]＝0.003％，[Al]＝0.3％，[B]＝0.005％，其余为Fe和不可避免的杂质。出钢温度1580℃，钢水通过薄板坯连铸机铸成70mm厚的板坯，连铸机拉速为4.0m/min，连铸坯入炉温度为875℃，炉内加热段温度为1100℃，板坯出炉温度为1050℃，精轧出口温度为920℃，卷取温度为680℃，F1压下率52.2％，F2压下率51.4％，F1～F4累积压下率为91.2％，F7压下率3.6％，轧制为厚度为3.0mm的热轧板，热轧板温度低于60℃以后经浓度为95g/L盐酸酸洗，酸槽温度为95℃，酸洗时间为135秒，清除钢卷表面的杂质及氧化铁皮，将酸洗后钢卷通过20辊森吉米尔轧机进行二次轧制，中间脱碳退火，第一次冷轧轧制到1.4mm厚，轧制时总压下率为53.3％，前3道次压下率分别为23.2％、22.8％、21.3％，最后一道次压下率为4.2％。然后脱脂完成后进入退火炉内进行脱碳退火。在炉子预热段、加热段段采用辐射管加热，采用N₂作为保护气体，炉温设定为920℃，脱碳退火段采用电阻加热保持温度均匀，采用88％N₂+12％H₂+少量H₂O作为脱碳退火气氛，完成脱碳退火后再进行第二次冷轧。第二次冷轧时总压下率为75.0％，前3道次压下率分别为30.2％、28.1％、27.0％，最后一机架压下率为3.3％。同时采用窜辊、弯辊、凸辊控制改善板形，冷轧厚度为0.349mm。轧制好的无取向电工钢冷硬钢卷开卷后，采用接焊机进行全自动焊接，脱脂完成后进入退火炉内进行退火。在炉子预热段、加热段段采用辐射管加热，采用N₂作为保护气体，炉温设定到850℃，退火段采用电阻加热保持温度均匀。热处理之后的钢带由水淬冷却装置出来之后，经水喷淋冷却器调整板温，挤干辊挤压表面残余水份，热风干燥器烘干后带钢进入涂层机，烧结炉，然后进行卷取，性能检测，包装出库。

此方法生产35WD1900新能源汽车驱动电机用无取向电工钢，产品铁损P_15/50为2.30W/kg，P_10/400为15.5W/kg，最小磁极化强度J₅₀₀₀为1.68T，与目前电动汽车驱动用冷轧无取向电工钢国家标准GB/T34215-2017普通型35WD1900对比，铁损低3.5W/kg，磁感应强度高0.03T，其电磁性能优于国标要求，屈服强度385MPa，抗拉强度485MPa，伸长率为20％，弯曲次数8次，层间电阻≥2200Ω·mm²/片，焊接性能、冲片性能良好，满足国家标准及高质量要求。

实施例3

将高炉铁水倒入铁水包内，通过铁水预处理进行吹镁脱硫，将脱硫后的钢水倒入氧气顶底复合吹炼转炉，同时向转炉内加入占总重量12％的废钢，在吹炼过程中向转炉炉内加入石灰石、萤石，转炉采用全程底吹氩工艺当钢水成份[C]≤0.06％，[S]≤0.001％，钢水终点温度为1680℃时，定氧出钢，在转炉出钢时加入复合脱氧剂，在转炉出钢过程中全程吹氩，吹氩后测量钢水温度、定氧、取样。根据钢水中氧含量向钢水中喂铝线，将钢水送入真空RH精炼炉冶炼使得钢水成份[C]＝0.006％，[Si]＝1.8％，[Mn]＝0.2％，[P]＝0.08％，[S]＝0.003％，[Al]＝0.4％，[B]＝0.005％，其余为Fe和不可避免的杂质。出钢温度1580℃，钢水通过薄板坯连铸机铸成70mm厚的板坯，连铸机拉速为4.5m/min，连铸坯入炉温度为885℃，炉内加热段温度为1150℃，板坯出炉温度为1100℃，精轧出口温度为860℃，卷取温度为650℃，F1压下率52.2％，F2压下率51.3％，F1～F4累积压下率为92.2％，F7压下率3.6％，轧制为厚度为3.0mm的热轧板，热轧板温度低于60℃以后经浓度为105g/L盐酸酸洗，酸槽温度为85℃，酸洗时间为140秒，清除钢卷表面的杂质及氧化铁皮，将酸洗后钢卷通过20辊森吉米尔轧机进行二次轧制，中间脱碳退火，第一次冷轧轧制到1.2mm厚，轧制时总压下率为59.8％，前3道次压下率分别为24.1％、21.2％、20.3％，最后一道次压下率为1.3％。然后脱脂完成后进入退火炉内进行脱碳退火。在炉子预热段、加热段段采用辐射管加热，采用N₂作为保护气体，炉温设定为900℃，脱碳退火段采用电阻加热保持温度均匀，采用90％N₂+10％H₂+少量H₂O作为脱碳退火气氛，完成脱碳退火后再进行第二次冷轧。第二次冷轧时总压下率为70.8％，前3道次压下率分别为30.1.2％、28.8％、25.6％，最后一机架压下率为3.3％。同时采用窜辊、弯辊、凸辊控制改善板形，冷轧厚度为0.351mm。轧制好的无取向电工钢冷硬钢卷开卷后，采用接焊机进行全自动焊接，脱脂完成后进入退火炉内进行退火。在炉子预热段、加热段段采用辐射管加热，采用N₂作为保护气体，炉温设定到850℃，退火段采用电阻加热保持温度均匀。热处理之后的钢带由水淬冷却装置出来之后，经水喷淋冷却器调整板温，挤干辊挤压表面残余水份，热风干燥器烘干后带钢进入涂层机，烧结炉，然后进行卷取，性能检测，包装出库。

此方法生产35WD1900新能源汽车驱动电机用无取向电工钢，产品铁损P_15/50为2.20W/kg，P_10/400为15.5W/kg，最小磁极化强度J₅₀₀₀为1.67T，与目前电动汽车驱动用冷轧无取向电工钢国家标准GB/T34215-2017普通型35WD1900对比，铁损低3.5W/kg，磁感应强度高0.02T，其电磁性能优于国标要求，屈服强度385MPa，抗拉强度495MPa，伸长率为19％，弯曲次数8次，层间电阻≥2250Ω·mm²/片，焊接性能、冲片性能良好，满足国家标准及高质量要求。

以上实施例为本发明的部分实施方式，并不限制于本发明。对本领域技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下做出的若干改进和变型，也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种冷轧无取向电工钢35WD1900，由铁水经冶炼、精炼、连铸连轧、热轧、酸洗、冷轧、退火、涂层、烧结而成，其特征在于，化学元素成分及重量百分比为：C为≤0.01％，Si为1.8～2.2％，Mn为0.2～0.4％，P为0.08～0.12％，S≤0.008％，Al为0.25～0.4％，B为0.0004～0.0006％，其余为Fe及不可避免的杂质；其中，所述热轧时轧机F1压下率≥50％，F1～F4累积压下率≥90％，F7道次采用小压下率压下率≤10％，并在热轧后采用全段层流冷却的方法冷却至650～680℃卷取温度，并进行堆垛冷却；所述冷轧进行两次，第一次冷轧时将板坯轧制到1.2～1.6mm厚，轧制时总压下率小于60％，前3道次压下率≥20％，最后一道次压下率≤5％；第二次冷轧时轧制总压下率大于70％，前3道次压下率≥25％，最后一机架压下率≤5％。

2.一种权利要求1所述的冷轧无取向电工钢35WD1900的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)钢板连铸成连铸坯，铸坯冷却后进入加热炉加热，然后热轧；热轧时轧机F1压下率≥50％，F1～F4累积压下率≥90％，F7道次采用小压下率压下率≤10％；

(2)将热轧后的板坯酸洗、第一次冷轧、脱碳退火、第二次冷轧；其中，第一次冷轧时将板坯轧制到1.2～1.6mm厚，轧制时总压下率小于60％，前3道次压下率≥20％，最后一道次压下率≤5％；第二次冷轧时轧制总压下率大于70％，前3道次压下率≥25％，最后一机架压下率≤5％；

(3)将二次冷轧后的电工钢二次退火、涂层，得产品。

3.根据权利要求2所述的冷轧无取向电工钢35WD1900的生产方法，其特征在于，所述步骤(1)中，钢板连铸成连铸坯的铸坯尺寸为55～70×1000～1275mm，连铸拉速控制在3.0～4.5m/min。

4.根据权利要求3所述的冷轧无取向电工钢35WD1900的生产方法，其特征在于，热轧后的板坯厚度为3.0～2.5mm。

5.根据权利要求4所述的冷轧无取向电工钢35WD1900的生产方法，其特征在于，所述步骤(1)中热轧前将铸坯放入加热炉中加热，加热温度为1100～1150℃，出炉温度为980～1120℃。

6.根据权利要求5所述的冷轧无取向电工钢35WD1900的生产方法，其特征在于，所述热轧时精轧出口温度为860～920℃，卷取温度为650～680℃。