[发明专利]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

说明书

技术领域

本发明属于电工钢制造技术领域，特别涉及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。

背景技术

新能源汽车具有环保、节约、简单三大优势，是未来汽车发展的必然趋势，目前得到开发使用的新能源汽车包括混合动力汽车（Hybrid EV）和电动汽车（EV），它的工作原理是借助驱动电机将电能转化成机械能。驱动电机作为新能源汽车的核心部件之一，越来越受到研究学者的广泛关注。无取向硅钢是制造驱动电机的关键材料，在电机旋转过程中起着巨大的作用，而旋转所受的巨大离心力很容易使电机转子遭受破坏，所以，无取向硅钢力学性能的好坏直接影响了电机能否平稳运转。基于新能源汽车驱动电机的严格要求，无取向硅钢产品必须保证在具有良好磁性能的同时，力学性能能够有大的提升，即高磁感、低铁损、高强度、高韧性。目前中国对新能源汽车驱动电机用高强度无取向硅钢的研究尚处于技术不成熟阶段。国外的研究以日本的研究学者研究最多。

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（CN 102453838 A），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、较高强度的无取向硅钢产品。该生产方式提供了一些增强高强度无取向硅钢的特定工艺路线，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；日本JFE（JP2005-2272913）公开了一种常规流程生产高强度无取向硅钢的专利，主要的应用原理利用单质原子Cu的析出强化机制，在炼钢时添加析出强化元素Cu（0.6~1.1%），经过钢水冶炼、连铸、热轧、常化、冷轧、退火、时效等后处理工序，控制Cu以细小弥散的ε-Cu金属相形式析出，保证磁性能的同时提高了强度。该专利的创新点在于添加了析出强化元素Cu，并且很好地控制了Cu在无取向硅钢生产过程中的析出，强度得到了提升；但是Cu的加入易出现“铜脆”，可能会出现性能不稳定的情况，在工业化生产的实现上还有很长的路要走。

随着常规流程生产的硅钢成本高、污染大等诸多不利因素越来越受到人们的密切关注，双辊薄带连铸技术在硅钢生产上的应用越来越多，并被认为是21世纪最有发展潜力的工艺流程技术之一，它是一项绿色、可持续发展的重要技术，必将得到更大的发展；与传统的连铸工艺相比，薄带连铸工艺在生产无取向硅钢的主要优势在于：（1）铸带组织与织构具有可控性。调整薄带连铸工艺参数，可以有效控制铸带微观组织与织构，由于钢铁材料加工过程的遗传作用，成品板能够呈现更好的组织与织构特征，从而在对力学性能与磁性能的控制上有一定的优势；（2）在亚快速凝固的高速凝固速度下，能够有效控制夹杂物与析出物，从而有效提升产品质量，降低有害析出物对磁性能的损害，特别是对合金元素加入较多的高强度无取向硅钢，优势更加明显；（3）薄带连铸技术把铸与轧联系在了一起，省了热轧粗轧等工序，生产效率高，生产过程绿色节能。基于以上薄带连铸技术在无取向硅钢制备过程中的有利作用，薄带连铸技术必将在无取向硅钢与其他相近产品的生产上取得大的发展；应用薄带连铸技术生产的无取向硅钢铸带具有缺陷少、组织分布均匀、{100}取向织构发达的特点。

在无取向硅钢的制造过程中，硅元素的添加量增加铁损与磁感降低，同时强度提高，但硅是一种脆性元素，钢中硅元素含量越多，越难进行后续加工；根据无取向硅钢中制造过程中硅含量的添加特性，研究高强度无取向硅钢时使用质量分数3%Si无取向硅钢，在该硅含量下生产的无取向硅钢具有相对较好的磁性能与力学性能，目前现有的技术仍很难达到新能源汽车用驱动电机对无取向硅钢的性能要求，如何兼顾磁性能并有效提高强度与韧性，是目前高强度硅钢研究中必须克服的难题。

发明内容

针对现有无取向硅钢制造技术上存在的以上难题，本发明提供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，采用双辊薄带连铸技术，添加析出强化元素Nb，采用超低碳炼钢技术冶炼钢水，结合后续的轧制和热处理工艺，有效控制成品组织、织构与析出物特征，制造性能优良的高强度无取向硅钢，提高新能源汽车驱动电机的使用效率。

本发明的方法包括以下步骤：