[发明专利]一种宽频率低铁损无取向电工钢及其制备方法

说明书

本发明公开了一种宽频率低铁损无取向电工钢及其制备方法，属于无取向电工钢生产制造技术领域。它从电工钢表面向内依次包括0.005mm～0.1mm的渗透层和钢材内芯；所述渗透层是由硅原子向电工钢内渗透形成，渗透层中的硅元素含量为3wt％～8wt％；所述钢材内芯包括2.0wt％～5.5wt％的硅元素和不少于93.2wt％的铁元素。本发明能保证无取向电工钢具有低频低铁损性能同时有效降低高频条件下的铁损，具体铁损性能为：铁损P_1.5/50≤2.35W/kg，铁损P_1.0/400≤13.8W/kg。

技术领域

本发明属于无取向电工钢生产制造技术领域，更具体地说，涉及一种宽频率低铁损无取向电工钢及其制备方法。

背景技术

随着国家对电动机能效等级要求逐步提升，变频调速技术日益成为电动机发展的主要方向。电动机受工作环境影响需要在不同速度和频率范围内运行，对于新能源汽车驱动电机、高速伺服马达等需要在高转速条件下持续运行的电机，为保证电机高效率运行，不仅要求制作电机铁芯的无取向电工钢软磁材料在工频(50Hz)条件下具有较低的铁损，同时要求在高频率工况下具有较低的铁损性能。电机在低频率条件下工作，铁芯损耗主要由无取向电工钢磁滞损耗产生；而在高频率条件下工作，电机铁芯损耗主要由无取向电工钢中涡流损耗产生，受趋肤效应影响铁芯电工钢片中感应的电流主要集中在钢板表层，且随着外加频率的增加感应深度逐渐下降。受无取向电工钢材料属性对磁滞损耗和涡流损耗的影响，想要同时获得工频和高频工况下低铁损性能十分困难。

经检索，中国专利公开号为CN107630133B的文献，公开了一种变频特性优良的高牌号电工钢产品的生产方法，其成分含量为C≤0.003％，Si：3.0～4.0％，Al：0.5～1.0％，Mn：0.1～0.3％，P≤0.012％％，S≤0.0015％，N：≤0.0020％。该发明通过成品采用两段式均热的连续退火炉退火，第一段均热炉中增加表层渗氮工艺过程，渗氮温度为750～1000℃，同时通入5％～50％纯净氨气得到铁损P_1.5/50为2.32W/kg、2.25W/kg和2.19W/kg的无取向电工钢。该发明通过表面渗氮方法改变电工钢板表层和心部组织分布对降低高频率条件下铁损性能具有一定意义，但对只要求工频铁损的低频电机用电工钢无法共线进行高效化柔性生产。

又如中国专利公开号为CN108286014B的文献，公开了一种低铁损高强度无取向电工钢的制造方法，其成分含量为C≤0.050％，Si：3.5～5.5％，Mn≤0.050％，P≤0.30％，S≤0.0020％，B≤0.0020％，Ti≤0.0030％。该发明通过铸坯锻造、热轧、再结晶退火、中温轧制、室温轧制等工序得到厚度0.03～0.30mm的铁损P_1.0/400为8～60W/kg，磁感应强度B₅₀为1.58～1.68T，屈服强度σ_s为540～1060Mpa的低铁损高强度无取向电工钢，该发明通过成分设计和工艺优化对低铁损高强度无取向电工钢的生产具有一定指导意义，但在现有无取向电工钢生产工艺条件下难以实现快速高效化工业化生产。

因此，目前亟需设计一种能够在高频和低频条件下都具有低铁损的电工钢或其制备方法。

发明内容

1.要解决的问题

针对现有技术中的电工钢受到自身属性对磁滞损耗和涡流损耗的影响，难以同时获得低频和高频工况下低铁损性能的问题，本发明提供一种宽频率低铁损无取向电工钢及其制备方法；通过设计表层向内芯方向上合金元素的梯度分布且具有粗大组织的电工钢，从而有效解决电工钢自身属性的影响导致难以同时获得低频和高频工况下低铁损性能的问题，获得铁损P_1.5/50≤2.35W/kg，P_1.0/400≤13.8W/kg的无取向电工钢产品。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：