[发明专利]一种含Cu高强度低铁损无取向高硅钢的制备方法

说明书

一种含Cu高强度低铁损无取向高硅钢的制备方法，属于电工钢制造领域。材料成分为：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％，余量为铁和夹杂。制备步骤为：熔炼、浇铸、锻造开坯、热轧固溶处理、中温轧制及室温轧制、再结晶退火、时效处理等。固溶处理温度800‑1100℃，时间0.5‑120min，后快速冷却。中温轧制温度50‑400℃，轧至厚度小于0.5mm。室温轧制总压下量≥50％，得到0.03‑0.30mm的薄板。再结晶退火温度800‑1100℃，时间30s‑60min。时效温度400‑600℃，时间30s‑200h，最终获得低铁损高强度无取向电工钢。本发明无取向电工钢，相较于目前商业化高强度无取向电工钢，铁损进一步下降，强度进一步提升，降低了成本节约了资源，且由于兼具优异的磁性能和力学性能，在高速电机等领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及电工钢制造领域，特别涉及适用于电动汽车马达和高速运转电机等需要的高启动扭矩、耐冲击性能的一种较高磁感的高强度无取向电工钢及其制造方法。通过提高硅元素含量来进行固溶强化以及添加铜元素实现析出强化，控制C、N、S、Ti等对磁性能有害的元素，确保电工钢的磁性能，提高了电工钢的屈服强度。

背景技术

随着石油、煤炭等不可再生资源日趋枯竭，环境温室效应危害日益严重，电动汽车、混合动力汽车作为一款低污染、高环保交通工具越来越得到重视，在今后必将得到广泛应用。电动汽车、混动汽车牵引马达定转子铁芯采用无取向电工钢制成，汽车在启动和加速时，马达转子铁芯在高速下由于离心力承受极端的应变，汽车启动瞬间受到强烈冲击因此要求铁芯材料要具备高的强度和韧性；在永磁体同步电机中，转子铁芯中的磁桥在电机运行过程中会产生显著的应力集中，但磁桥越窄，电机的效率越高，铁芯材料强度的提升可以降低磁桥的宽度，进而提高电机的效率，因此这也对铁芯材料的强度提出了更高的要求。

目前的无取向电工钢产品中，随着Si含量提高，产品强度得到提高，部分顶级高牌号产品屈服强度已达450MPa，产品铁损也较低，能够满足一般的工业电机和发电机组的使用。但是目前新能源电动汽车的驱动电机多采用高速电机，转速超过10000r/min，现有的高牌号产品的强度已不能满足新能源电动汽车驱动电机的需要。

宝钢公开了一种较高磁感的高强度无取向电工钢及其制造方法(CN102453838A)，该制备方法采用常规冶炼浇注工艺生产铸坯，经过热轧、常化、冷轧、退火的后处理工艺后，得到具有较好磁性能、较高强度的无取向电工钢产品。该生产方式提供了一些增强高强度无取向电工钢的特定工艺路线，具有一定的参考价值，但其生产过程复杂，同时要求有常化工艺，对资源的节约与环境的发展不利，从长远来看，还需要进行工艺改进；东北大学申请了一种基于纳米Cu析出强化制备高强度无取向硅钢的方法(CN106282781A)，该制备方法在2.5-3.5％Si的前提下通过铜的添加实现最终热处理时冷轧板中纳米含Cu析出物的析出，通过该方法制备的高强度硅钢片有效的提升了屈服强度并降低了在400Hz下的铁损，但从目前来看，其性能有待进一步提升。

本发明致力于通过在提高硅含量的基础上通过添加Cu元素来并使其形成弥散分布的纳米尺度的含Cu析出物来提高强度：硅含量的提高可以有效的提高材料的屈服强度并且同时提高磁性能；弥散析出的含Cu析出物可以在不大幅降低磁感的基础上，大幅的提升材料的强度。目前尚未见在高硅含量(3.5wt.％)下添加Cu元素制备高强度无取向电工钢的报道。

发明内容

针对现有无取向电工钢制造技术上存在的以上难题，本发明提供了一种高速电机用高强度无取向电工钢的制造方法，通过在较高硅含量的基础上添加Cu元素使其在再结晶退火后弥散析出来制备性能优良的高强度无取向电工钢，提高驱动电机的使用效率。