[发明专利]高速电机用无取向硅钢生产方法

说明书

本发明公开了一种高速电机用无取向硅钢生产方法，将热轧板经常化、酸洗后冷轧至临界厚度，然后再结晶退火后采用X％的临界压下量冷轧至目标成品厚度，进行涂层获得铁损P_1.0/400≤30W/kg、屈服强度Rp_0.2≥500MPa、硬度HV₅≤280的成品A；2)去除步骤1)成品A后的剩余热轧板进行消除应力退火得到铁损P_1.0/400≤20W/kg、磁感B₅₀₀₀≥1.64T的成品B。该发明显著提高了材料的利用率，避免了合金元素添加带来的生产加工问题。

技术领域

本发明属于硅钢技术领域，具体涉及一种高速电机用无取向硅钢生产方法。

背景技术

高速电机通常指转速超过10000r/min的电机，尤其是高速永磁同步电动机，由于其功率密度高，尺寸小，重量轻，转速范围宽广，在新能源汽车领域，高速电机在各方面均具有广阔的应用前景。

一方面，由于高速电机转子上的离心力与线速度的平方成正比，高速电机要求具有很高的机械强度，转子上的损耗比例很小，对电机的效率没有太大的影响，但转子产生损耗时的发热对永磁体具有消磁的作用，间接的恶化了电机的性能，因此也要控制在一定水平。目前高速电机中普遍采用的永磁同步电机为了抑制磁桥处的漏磁，就要使用导磁率较低的硅钢片。但是，永磁同步电机还充分利用了磁阻转矩，电机转子用硅钢片的磁通密度直接影响到磁阻转矩的大小，为了提高电机的磁阻转矩，硅钢片的导磁率也不能过低，因此对磁感的要求因不同电机的设计要求有所差异。另一方面，由于高速电机频率高，定子铁芯铁耗大，在设计时应适当降低铁心中的磁密，采用低损耗的铁心材料。

一般情况下，硅钢片的高强度和电磁性能很难兼得，通过添加合金元素降低损耗或提高强度会使铁芯制造成本大幅上升，且对于转子材料轧制加工难度加大。国内外也有采用两种材料分别制造定转子铁芯的设计，但从降低成本的角度看，使用同种硅钢板冲压加工定转子铁芯比较合适，这就需要开发出磁性能和机械性能兼顾的无取向硅钢板。对于提高无取向硅钢强度的需求，一般采用固溶强化、析出强化、细晶强化等方法提高强度，但是电磁性能会不同程度恶化。

中国发明专利申请(申请号201010518005.5)公开了一种较高磁感的高强度无取向硅钢及其制造方法，其方法包括如下步骤：1)冶炼、浇铸，硅钢成分重量百分比为：C≥0.0040％，Si：2.50～4.00％，Al：0.20％～0.80％，Cr：1.0～8.0％，Ni：0.5～5.0％，Mn≥0.50％，P≥0.30％，S≥0.0020％，N≥0.0030％，Ti≥0.0030％，Nb≥0.010％，V≥0.010％，C+S+N+Ti：≥0.010％，其余Fe；冶炼、RH真空处理、浇铸；2)热轧；3)常化，温度850～950℃，时间0.5～3min，后以5～15℃/s缓冷至650～750℃，再以20～70℃/s快冷至100℃以下；4)酸洗冷轧，总压下率≥70％；5)退火，温度800～1000℃，保持5～60s，后以3～10℃/s缓冷却至650～750℃，再以20～70℃/s快冷至100℃以下。本发明在不增加制造难度条件下生产高强度兼具高效磁性能的无取向硅钢。Cr％低时，磁性转变温度(居里温度T_C)随Cr％的增加而稍增，而超过5％Cr后，T_C随Cr％的增加而降低，因此少量Cr加入到钢中能使T_C升高，由公式Ms²≈3N²μ_B²(1-T/T_C)可知，T_C升高有利于饱和磁化强度MS的提高。但该专利中的最大添加量超过5％，显然会降低饱和磁感。Ni元素成本较高，过量Ni使钢板变脆，冷轧时容易断裂，因此Ni的添加也应该适量。