一种高功率密度电机用无取向硅钢及生产方法技术

一种高功率密度电机用无取向硅钢，其组分及wt%为：C≤0.0030%，Si：3.25～3.45%，Mn：0.05～0.10%，Al≤0.005%，P≤0.05%，S≤0.0020%，Sn：0.04～0.06%，N≤0.0030%；生产方法：按低Al纯净钢冶炼并连铸成坯；将铸坯加热；热轧；卷取并冷却至室温；常化；常规酸洗后采用一次冷轧法轧制至成品厚度；成品退火；冷却、涂层及精整。本发明专利技术能同时满足铁芯高速冲片和铁芯叠片自动铆接，及磁性和高疲劳强度要求，且磁感B5000≥1.69T，铁损P1.0/400≤17.0W/kg，硬度Hv5达到180~200，疲劳极限强度≥400Mpa，即具有优良的抗疲劳性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及一种无取向娃钢及生产方法，具体地属于一种高功率密度电机用无取 向娃钢及生产方法。
技术介绍
目前，通过使用高牌号无取向电工钢片和高性能永磁体等磁性材料，来制造高效 率、高能量密度的电机。该电机主要由嵌入绕组的定子和配置永磁体的转子所构成，W转子 内部埋入永磁体为主流，称为永磁体埋入型电机即IPM电机。 通过使用高质量的磁性材料开发高功率密度电机，达到单位重量的高输出功率。 因为输出功率P皆LX鸟XXiV' )与磁性负载A巧隙磁感应强度）成正比，所W， 为了得到高输出功率，需要增加气隙中的磁感应强度，就有必要使用高磁感应强度的铁忍 材料。传统无取向电工钢主要是通过采取降低Si和A1的总量来提高磁感，但同时也增加 了铁损，而且降低了材料疲劳极限强度。 随着汽车驱动电机和空调压缩机向小型化和提高效率化方向发展，其使用的电机 的频率也向200~1000化W上的高频化方向发展，要求电机使用铁忍材料在高频下铁损要 低，因此有必要增加Si和A1含量。可是，Si和A1含量的增加，钢板明显变硬，冲压加工时 易损坏模具，由此必须考虑铁忍材料的磁性能与冲压加工性的匹配问题。 另一方面，伴随电机的可变速运转，加上其转子离屯、力变大，所W用于铁忍的电工 钢板要有优良的疲劳性能。要改善疲劳性能，需要增加钢板硬度。 电机行业为了提高工作效率，希望定子和转子采用同一种电磁钢板，实现定子、转 子加工一体化，同时在一条生产线上完成冲片加工甚至叠片成铁忍。 因此，高功率密度电机用钢的要求也逐渐提高。 经检索：中国专利公开号为CN1380908A的文献，公开了一种无取向电工钢板及其 制造方法。其含有质量 ％ 为：C《0. 005%，Si:1. 5 ~3. 0%，Μη:0. 05 ~1. 5%，P《0. 05〇/〇， S《0. 02%，Α1 :0. 1~2%，Ν《0. 005%，Cr:0. 4~1.4%，其余基本为铁的无取向电工 钢板，具有优良的冲片加工性能和疲劳性能，而且在1000化频率下的应力退火前后铁损 低，适用于电动汽车用电机和空调用电机的铁忍材料。但是，该文献得到的材料磁感偏低 (Bw。。^ 1. 68T)，而且疲劳极限强度也不高，即小于360Mpa。 中国专利公开号为CN103173678A的文献，公开了一种转子用无取向娃钢及其制 造方法。含有质量 ％为：C:0. 001 ~0. 004%，Si:2. 5 ~4. 0%，A1 :0. 5 ~1. 5%，Μη:0. 1 ~ 1. 5%，Ρ《0. 02%，S《0. 001%，Ν《0. 002%，Β《0. 005%，其余铁和不可避免的杂质；精炼 工序先Si后Α1脱氧，最后进行化处理，该方法主要问题是冶炼难度大，而且需要溫社，成 本高，并且0. 5mm厚度材料磁性指标偏低（Bs。。。^ 1. 64T)，实物质量也只有1. 67T。中国专利公开号为CN201410545379. 4的文献，公开了《一种变频高效压缩机用无 取向娃钢及其生产方法》，其组分及重量百分比含量为：C 0. 0050%，Si:3. 1~3. 4%，Μη: 0. 03 ~0. 1%，Als《0. 01%，Ρ《0. 05%，S不超过 0. 0025%，Cu《0. 06%，Sn:0. 04 ~0. 06〇/〇， N《0. 0025%，其余为化及不可避免的杂质；并满足Mn/S在20~80,Als含量不为零。采 用一次冷社法进行生产的磁性能为磁感的。> 1. 69T，铁损P1.。/4。。《17. 5W/kg，没有考虑疲 巧强度。 日本公开的专利文献《一种磁性和冲片加工性优良的压缩机用无取向电工钢》 (JP20040072045)，其加入Sn:0. 01% ~0. 40%、Cu:0. 1% ~1. 0%、Ca:0. 001% ~0. 03〇/〇、 REM(稀±) :0.001%~0.02%。该文献要求控制加工硬化指数N值在0.25W下、下屈服 强度/抗拉强度在0. 635W上。消除应力退火后W15/50为2.6~2.8(W/kg)，B50为 1. 71灯)，冲片加工性优良的性能指标。其存在铁损较高，也没有考虑疲劳强度。 美国专利US20090202383文献，公开了一种无取向娃钢及其制造方法。其通过添 加化、Ni、化、Mo、W等元素、进行基体固溶强化和第二相析出强化来提高屈服强度，但该文 献磁性较差，成本较高。日本专利文献特开2011-89204,公开了新能源汽车驱动马达用高强度无取向电工 钢板，其特点是在钢中添加Nb，冷社时引入大量位错，热处理时控制再结晶面积比率使大 量的位错残存在钢的组织内，从而获得优良磁性和机械性能。其虽然厚度为0. 35mm成品 屈服强度达到670MPa，抗拉强度达到780MPa，即机械性能满足了高强度钢要求，但存在再 结晶比例过低，会导致磁性能恶化，磁感下降，尤其是高频铁损大幅上升，其成品铁损Pi.。/4。。 高达35W/kg，磁感Bs。。。最好的也只有1.64T，差的达到1.62T，磁感太低，铁损偏高，不适合 制造高功率密度电机。 用现有的方法生产上述高强度娃钢，虽然满足了疲劳性能优良要求，但会引起产 品磁性变差即主要使磁感降低，而且还产生冲压加工性能恶化问题，如产品硬度太高，造成 冲片次数明显减少，疲劳性能、磁性和冲压加工性能不能同时满足要求。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的不足，提供一种在满足磁感Bs。。。^ 1.69T，铁损 ?1.〇/4。。《17.OW/kg，产品硬度Hv5达到180~200的条件下，使疲劳极限强度> 400Mpa，并 能同时满足铁忍高速冲片和铁忍叠片自动馴接，及磁性和高疲劳强度要求的高功率密度电 机用无取向娃钢及生产方法。 实现上述目的的措施： 一种高功率密度电机用无取向娃钢，其组分及重量百分比含量为：C《0. 0030%，Si: 3. 25 ~3. 45%，Μη:0. 05 ~0. 10%，A1《0. 005%，P《0. 05%，S《0. 0020%，Sn:0. 04 ~ 0. 06%，N《0. 0030%，并且3. 3%《（Si+Mn/2+P)《3. 5%，其余为化及不可避免的杂质；力 学性能：磁感B日。。1. 69T，铁损P1.日/日。《17W/kg，疲劳极限强度> 400MPa，硬度Hv5在 180-200〇 一种高功率密度电机用无取向娃钢的生产方法，其步骤： 1) 按低A1纯净钢冶炼并连铸成巧； 2) 将连铸巧进行加热，控制其均热溫度在1120~1160°C，加热及保溫时间在：3~5个 小时； 3) 进行热社：控制精社入口溫度为960~1000°C，终社溫度为820~860°C; 4) 进行卷取并冷却至室溫：卷取溫度控制在630~680°C，将钢卷自然冷却至室溫； 5) 进行常化，控制常化均热溫度在950°C~1000°C，通板速度控制为25~30m/min; 6) 常规酸洗后采用一次冷社法社制至成品厚度； 7) 在常规肥和N2混合气或全肥气干式气氛中进行成品退火，并控制其退火溫度在 930~980°C，通板速度为60~80m/min; 8) 按常规进行冷却、涂层及精整。 本专利技术各组分含量及制备方法中工本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高功率密度电机用无取向硅钢，其组分及重量百分比含量为：C≤0.0030%，Si：3.25～3.45%，Mn：0.05～0.10%，Al≤0.005%，P≤0.05%， S≤0.0020%，Sn：0.04～0.06%，N≤0.0030%，并且3.3%≤（Si+Mn/2+P）≤3.5%，其余为Fe及不可避免的杂质；力学性能： 磁感B5000≥1.69T，铁损P1.5/50≤17W/kg，疲劳极限强度≥400MPa，硬度Hv5在180~200。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杜光梁，冯大军，石文敏，陈圣林，吕黎，曹亢，杨光，郑泽林，
申请(专利权)人：武汉钢铁集团公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42