[发明专利]一种高磁感高强度含铈含铜无取向硅钢及制造方法

说明书

本发明提供了一种高磁感高强度含铈无取向硅钢及制造方法，成分为：C：0.001％‑0.003％，Si：2.00％‑3.50％，Al：0.70％‑0.90％，Mn：0.20％‑0.45％，Cu：1.00％‑2.25％，Ce：0.005％‑0.010％，O≤0.005％，P+S≤0.007％，N≤0.005％，其余为Fe及不可避免的杂质。与现有技术相比，本发明通过铜、铈等合金化并配合适当的轧制、热处理工艺，充分发挥铜的析出强化以及铈的变质夹杂、调控晶粒尺寸、改善织构的作用，开发具有优良磁性能的高强度无取向电工钢，在保证磁性能的前提下提高无取向硅钢的强度。

技术领域

本发明属于硅钢制造技术领域，具体涉及一种高磁感高强度含铈含铜无取向硅钢及制造方法，制造的无取向硅钢用于新能源汽车驱动电机。

背景技术

节能、环保的绿色发展已成为是当今社会发展的理念之一。在此背景下，新能源汽车成为汽车未来发展的必然趋势，其主要包括混合动力汽车和纯电动汽车。它们的核心部件之一是驱动电机系统。

无取向硅钢片作为驱动电机的关键材料，其性能影响着驱动电机的驱动特性(电、动能转换效率、加减速特征等)和服役表现(噪音、寿命等)。基于新能源汽车轻量化原则及驱动电机系统工况的复杂性，要求汽车用驱动电机兼具高功率密度、大转矩、宽工作速域、小体积、高效率等特点。永磁同步电机是新能源汽车驱动电机理想的选择，而其功率(转矩)、效率和寿命都与所用的无取向硅钢片的磁性能、力学性能有很大关系。磁性能决定了电机的转矩和效率，硅钢片的铁损越低电机效率越高、磁感越大电机转矩增大；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及电机寿命。开发高强度高效率无取向硅钢对新能源汽车产业发展、环境保护及节能降耗具有重要意义。

根据服役条件可知，新能源汽车驱动电机用硅钢钢片需要同时具有良好磁性能及高强度，具体包括：1、高磁感，以保证良好的驾驶体验；2、中低磁场下的高磁感和高频下的低铁损，以提高能源转换效率；3、足够高的强度，以抵抗电机转子高速运转时的离心力；4、良好的冲片性：可以缩小转子和定子之间的间隙从而有效提高磁通密度；5、高的疲劳寿命，以保证在汽车使用周期内处于服役期的高速旋转的硅钢片不能发生疲劳破坏。

目前国内有关高强度无取向硅钢的研发工作报道较少，只有宝武集团、鞍钢、东北大学、北京科技大学、钢铁研究总院等几家单位有公开资料可查。宝武集团宝钢股份2012年5月16日公开了一种较高磁感的高强度无取向硅钢及其制造方法(CN102453838A)，主要利用Cr、Ni的固溶强化提高强度、通过控制对铁损有害的C、N、S等元素降低铁损、通过适当常化工艺提高磁感。东北大学报道了利用双辊薄带连铸技术生产高强度无取向硅钢的两种方法(2017年2月22日公开CN106435358A、2017年1月4日公开的CN106282781A)，其强化原理分别是通过Nb及Cu的析出强化来实现。北京科技大学公开了驱动电机用高强无取向硅钢的两种方法，一种是2017年9月5日公开的CN107130169A一种高强度含铜冷轧无取向硅钢及制造方法，是通过添加Cu和Ni来实现高强度，采用二次冷轧工艺促进有利织构组分增加，减少不利织构生成来改善磁感；二是2018年3月2日公开的CN107746941A一种驱动电机用高强度冷轧无取向硅钢及制造方法，通过添加Nb和Cr提高强度，采用二次冷轧增大有利织构组分，减少不利织构生产改善磁感。钢铁研究总院在实验室通过模拟薄板坯连铸连轧技术试制高强度无取向硅钢。鞍钢2014年6月25日公开的CN103882288A一种高强度专用冷轧无取向硅钢及其生产方法，主要是通过固溶强化提高强度。