CN110241362B - 一种驱动电机用无取向硅钢及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及无取向硅钢的制造领域，特别涉及一种新能源汽车驱动电机用冷轧无取向硅钢产品的生产方法。其化学成分为wt％：C≤0.0030，Si：3.0～3.3，Mn：0.5～1.0，P：0.005～0.010，S:0.0016～0.0025，N≤0.0035，Als：1.0～1.5，Cu：0.30～0.50，Nb：0.0020～0.0040，其余为Fe和不可避免的残余元素。其中控制[Si]+[Al]+[Mn]:4.5～5.5，[Cu]/[S]:120～320。本发明通过合理的化学成分设计，并采取上述控制工艺，从而获得了一种电磁性能优异，力学性能好，同时具有制备工艺流程简单，生产周期短，生产成本低等特点的驱动电机用无取向硅钢。
Description
技术领域
本发明涉及无取向硅钢的制造领域，特别涉及一种新能源汽车驱动电机用冷轧无取向硅钢产品的生产方法。
背景技术
驱动电机是新能源汽车中最为核心的总成之一，高效率的驱动电机是制备性能优良新能源汽车的前提条件，而冷轧无取向硅钢是制备驱动电机铁芯的首选材料，也是电机中最重要的部件，其在驱动电机内部工作时会受到多种应力的作用，要求具有较高的抗拉强度、屈服强度。
同时，驱动电机用无取向硅钢要求电磁性能优异，即中低磁场下的高磁感和高频下的低铁损，所以主体合金元素含量都很高。随着硅含量的增加，电阻率、磁导率增加，铁损降低，但是当硅含量达到3.3％，钢种冷加工性急剧下降，成品厚度越薄，冷轧过程中边裂及断带越频繁，成材率及生产效率低下，生产成本大幅提升。
CN201610884276.X公开了《一种新能源汽车驱动电机用高强度无取向硅钢的制造方法》，主要采用薄带连铸技术，同时添加Ni、Cr等元素，达到高强度的目的；此发明采用薄带连铸技术，工艺技术先进但不适用常规设备的大生产过程。CN201710670723.6公开了《一种新能源汽车驱动电机用无取向硅钢薄带及制造方法》，主要采用各工序的工艺控制来实现性能要求；全工序的工艺控制点多，不易于过程控制，其获得的电磁性能P10/400≤19W/Kg，B5000≥1.65T也偏低。
CN102017001204222公开了《一种驱动电机用高强度冷轧无取向硅钢及制造方法》，主要采用二次冷轧法进行生产。采用二次冷轧法生产，工艺较复杂，成本高。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种驱动电机用无取向硅钢及其生产方法。在不改变现有装备的前提下，在原无取向高牌号产线生产出驱动电机用薄规格冷轧无取向硅钢产品，不仅电磁性能优异、力学性能良好。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种驱动电机用无取向硅钢，其化学成分为wt％：
C≤0.0030，Si：3.0～3.3，Mn：0.5～1.0，P：0.005～0.010，S:0.0016～0.0025，N≤0.0035，Als：1.0～1.5，Cu：0.30～0.50，Nb：0.0020～0.0040，其余为Fe和不可避免的残余元素。其中控制[Si]+[Al]+[Mn]:4.5～5.5，[Cu]/[S]:120～320。
一种驱动电机用无取向硅钢的生产方法，包括如下生产步骤与主要控制工艺：
1)常规冶炼、铸坯、热轧；
2)常化：控制钢带的升温速度300～350℃/min，常化保温时间1～4min，控制常化后晶粒尺寸110～140μm；
均热段温度满足：T＝880+8.5×108×[Cu]×[S]
T为带钢常化均热段板温，单位℃；
[Cu]、[S]为钢板中铜和硫的质量百分比含量；
3)；冷轧：第一道次压下率控制在35～45％，轧制力控制在400～500t，第二道次入侧单位张力控制在20～30Kg/mm2，出侧单位张力控制在25～35Kg/mm2；
4)退火：速度控制在70～80m/min，温度890～930℃。
与现有方法相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明采用大压下及大轧制力，有利于在在冷轧开始时就彻底破坏常化后的再结晶组织，形成冷轧变形组织，减少断带，保证冷轧的稳定顺行；
(2)本发明提高了Mn的含量，因其固溶强化作用明显，一般加入1％左右的Mn，钢的屈服强度能提高32N/mm2，而且对电磁性能影响较小，也不会导致脆性增加。Nb的添加，一方面可以析出强化，另一方面通过调整退火工艺，利用固溶的Nb抑制退火时的再结晶，控制再结晶分数90～95％，保留部分冷加工位错，使强度不会因为再结晶而下降太多。Cu的添加，不同于通过碳化物、氮化物析出强化，炼钢时不需要在钢中预留足够碳含量以供后续析出，也不需要在热轧、卷取和退火时控制碳化物氮化物的析出，因此工艺相对简单，不损害电磁性能。同时通过常化工艺的控制，使其冷轧前Cu的金属相不析出或少量析出，使热轧板常化后不至于特别大的硬化和脆化，保证常化顺利进行，减少冷轧断带。
本发明通过合理的化学成分设计，并采取上述控制工艺，从而获得了一种电磁性能优异，力学性能好，同时具有制备工艺流程简单，生产周期短，生产成本低等特点的驱动电机用无取向硅钢。
具体实施方式
本发明公开了一种驱动电机用无取向硅钢及其生产方法。本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。
技术方案适用于0.27～0.35mm驱动电机用冷轧无取向硅钢产品的生产，通过控制冶炼成分和工艺来实现其性能要求，保证批量生产的稳定顺行。
一种驱动电机用无取向硅钢，其化学成分为wt％：
C≤0.0030，Si：3.0～3.3，Mn：0.5～1.0，P：0.005～0.010，S:0.0016～0.0025，N≤0.0035，Als：1.0～1.5，Cu：0.30～0.50，Nb：0.0020～0.0040，其余为Fe和不可避免的残余元素。其中控制[Si]+[Al]+[Mn]:4.5～5.5，[Cu]/[S]:120～320。
本发明提高了Mn的含量，因其固溶强化作用明显，一般加入1％左右的Mn，钢的屈服强度能提高32N/mm2，而且对电磁性能影响较小，也不会导致脆性增加。
Nb的添加，一方面可以析出强化，另一方面通过调整退火工艺，利用固溶的Nb抑制退火时的再结晶，控制再结晶分数90～95％，保留部分冷加工位错，使强度不会因为再结晶而下降太多。
Cu的添加，不同于通过碳化物、氮化物析出强化，炼钢时不需要在钢中预留足够碳含量以供后续析出，也不需要在热轧、卷取和退火时控制碳化物氮化物的析出，因此工艺相对简单，不损害电磁性能。同时通过常化工艺的控制，使其冷轧前Cu的金属相不析出或少量析出，使热轧板常化后不至于特别大的硬化和脆化，保证常化顺利进行，减少冷轧断带；
S:0.0016～0.0025，严格控制S的含量是因为S会和Cu在晶界偏聚，增加脆性；
Si：鉴于成品使用性能需求，硅一是减少损耗、二是提高导磁率、三是提高产品强度，但是含量过高脆性会增加，会给大生产带来不便；
Al：降低铁损的幅度比Si大，降低磁感的幅度比Si小，并随着Si含量的提高有利的作用就更明显，提高Al的含量对改善磁性尤其是对低铁损高牌号无取向电工钢磁性十分有利；还可以配合硅元素改进冷加工性能；
C：虽然固溶强化的作用大但它是硅钢中有害元素，所以控制在0.003％以下。
一种驱动电机用无取向硅钢的生产方法，包括如下生产步骤与主要控制工艺：
1)常规冶炼、铸坯、热轧；
2)常化：控制钢带的升温速度300～350℃/min，常化保温时间1～4min，使Cu在冷轧前不析出或少量析出，控制常化后晶粒尺寸110～140μm；
均热段温度满足：T＝880+8.5×108×[Cu]×[S]
T为带钢常化均热段板温，单位℃；
[Cu]、[S]为钢板中铜和硫的重量百分比含量；
3)；冷轧：第一道次压下率控制在35～45％，轧制力控制在400～500t，采用大压下及大轧制力，有利于在在冷轧开始时就彻底破坏常化后的再结晶组织，形成冷轧变形组织，减少断带。
因为硅含量高常化后的晶粒尺寸较大，脆性大，极易在第二道次轧制时，沿带钢横向发生脆断，所以第二道次入侧单位张力控制在20～30Kg/mm2，出侧单位张力控制在25～35Kg/mm2。
4)退火：速度控制在70～80m/min，温度890～930℃。
实施例1
按表1所示的化学成分冶炼、铸坯、热轧。调整常化、冷轧、退火工序工艺，实现生产稳定顺行。
常化：钢带的升温速度为315℃/min，常化保温时间1.5min，常化后晶粒尺寸118.3μm，均热段温度为945℃。
冷轧：第一道次压下率为38％，轧制力为458t，第二道次入侧单位张力为28Kg/mm2，出侧单位张力为30Kg/mm2。
退火：速度为80m/min，温度925℃。
按照表1化学成分设计，并采取上述控制工艺，所生产的0.27～0.35mm驱动电机用冷轧无取向硅钢产品的力学性能如表2所示。
实施例2
按表1所示的化学成分冶炼、铸坯、热轧。调整常化、冷轧、退火工序工艺，实现生产稳定顺行。
常化：钢带的升温速度为320℃/min，常化保温时间1.2min，常化后晶粒尺寸127.5μm，均热段温度为965℃。
冷轧：第一道次压下率为36％，轧制力为425t，第二道次入侧单位张力为29Kg/mm2，出侧单位张力为33Kg/mm2。
退火：速度为70m/min，温度905℃。
按照表1化学成分设计，并采取上述控制工艺，所生产的0.27～0.35mm驱动电机用冷轧无取向硅钢产品的力学性能如表2所示。
实施例3
按表1所示的化学成分冶炼、铸坯、热轧。调整常化、冷轧、退火工序工艺，实现生产稳定顺行。
常化：钢带的升温速度为330℃/min，常化保温时间1.4min，常化后晶粒尺寸135.4μm，均热段温度为959℃。
冷轧：第一道次压下率为40％，轧制力为489t，第二道次入侧单位张力为26Kg/mm2，出侧单位张力为31Kg/mm2。
退火：速度为75m/min，温度910℃。
按照表1化学成分设计，并采取上述控制工艺，所生产的0.27～0.35mm驱动电机用冷轧无取向硅钢产品的力学性能如表2所示。
实施例4
按表1所示的化学成分冶炼、铸坯、热轧。调整常化、冷轧、退火工序工艺，实现生产稳定顺行。
常化：钢带的升温速度为325℃/min，常化保温时间1.5min，常化后晶粒尺寸134.5μm，均热段温度为951℃。
冷轧：第一道次压下率为41％，轧制力为485t，第二道次入侧单位张力为28Kg/mm2，出侧单位张力为32Kg/mm2。
退火：速度为75m/min，温度910℃。
按照表1化学成分设计，并采取上述控制工艺，所生产的0.27～0.35mm驱动电机用冷轧无取向硅钢产品的力学性能如表2所示。
实施例5
按表1所示的化学成分冶炼、铸坯、热轧。调整常化、冷轧、退火工序工艺，实现生产稳定顺行。
常化：钢带的升温速度为321℃/min，常化保温时间1.3min，常化后晶粒尺寸129.6μm，均热段温度为951℃。
冷轧：第一道次压下率为39％，轧制力为488t，第二道次入侧单位张力为26Kg/mm2，出侧单位张力为29Kg/mm2。
退火：速度为80m/min，温度915℃。
按照表1化学成分设计，并采取上述控制工艺，所生产的0.27～0.35mm驱动电机用冷轧无取向硅钢产品的力学性能如表2所示。
表1本发明实施例1～5的化学成分(wt％)
| 实施例 | C | Si | Mn | P | S | Als | N | Cu | Nb |
| 1 | 0.0025 | 3.01 | 0.55 | 0.009 | 0.0017 | 1.13 | 0.0021 | 0.45 | 0.0020 |
| 2 | 0.0028 | 3.23 | 0.60 | 0.010 | 0.0025 | 1.06 | 0.0027 | 0.40 | 0.0030 |
| 3 | 0.0027 | 3.28 | 0.59 | 0.008 | 0.0019 | 1.15 | 0.0030 | 0.49 | 0.0035 |
| 4 | 0.0024 | 3.13 | 0.50 | 0.008 | 0.0020 | 1.08 | 0.0028 | 0.42 | 0.0031 |
| 5 | 0.0026 | 3.15 | 0.53 | 0.0010 | 0.0021 | 1.07 | 0.0025 | 0.43 | 0.0028 |
表2本发明力学性能参数
本发明通过合理的化学成分设计，并采取上述控制工艺，从而获得了一种电磁性能优异，力学性能好，同时具有制备工艺流程简单，生产周期短，生产成本低等特点的驱动电机用无取向硅钢。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种驱动电机用无取向硅钢，其特征在于，所述无取向硅钢厚度为0.3mm~0.35mm，其化学成分为wt%：
C≤0.0030，Si：3.0~3.3，Mn：0.5~1.0，P：0.005~0.010，S:0.0016~0.0025，N≤0.0035，Als：1.0~1.5，Cu：0.30~0.50，Nb：0.0020~0.0040，其余为Fe和不可避免的残余元素；
控制[Si]+[Als]+[Mn]:4.5~5.5，[Cu]/[S]:120~320；
驱动电机用无取向硅钢的生产方法，包括如下生产步骤与主要控制工艺：
1）常规冶炼、铸坯、热轧；
2）常化：控制钢带的升温速度300~350℃/min，常化保温时间1~4min，控制常化后晶粒尺寸110~140μm；
均热段板温满足：T=880+8.5×108×[Cu]×[S]
T为带钢常化均热段板温，单位℃；
[Cu]、[S]为钢板中铜和硫的重量百分比含量；
3）冷轧：第一道次压下率控制在35%~45%，轧制力控制在400~500t，第二道次入侧单位张力控制在20~30Kg/mm2，出侧单位张力控制在25~35Kg/mm2；
4）退火：速度控制在70~80m/min，温度890~930℃。
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