一种新能源领域驱动电机用高牌号无取向硅钢的制备方法与流程

本发明属于电工钢制造，尤其涉及一种新能源领域驱动电机用高牌号无取向硅钢的制备方法。

背景技术：

1、新能源汽车是全球低碳经济发展的必然选择，驱动电机作为新能源汽车的核心部件之一，其性能直接决定了整车的动力性、经济性和可靠性。无取向硅钢是新能源汽车驱动电机定转子铁芯的关键材料，其磁性能和力学性能对电机的效率、功率密度和使用寿命具有决定性影响。

2、随着新能源汽车技术的快速发展，驱动电机的性能要求不断提升。新能源汽车驱动电机最大转速已由传统电机的每分钟几千转提高到几万转，工作频率由50hz提高到数百乃至数千赫兹，这对无取向硅钢提出了更高的技术要求。具体而言，新能源领域驱动电机用无取向硅钢需要同时满足以下核心要求：高频低铁损、高磁感、高强度、优异的冲片性能、良好的表面质量和厚度均匀性，以及优良的绝缘薄膜性能。

3、当前，国内外已开发出多种规格的新能源驱动电机用无取向硅钢产品，包括0.35mm、0.30mm和0.25mm等厚度规格。研究表明，相较于0.35mm硅钢片，采用0.30mm硅钢片的电机高效率区可提升20%以上，而0.25mm及更薄规格的硅钢片具有更低的铁损和更高的磁感，已成为当前电动汽车驱动电机的主流定转子铁芯材料。

4、为了更清晰地阐述本发明的创新性，以下对现有技术进行分析：

5、目前，申请专利号202511284224.4公布了一种新能源汽车驱动电机用无取向硅钢及其制备方法，通过白云鄂博矿中残留的nb、ti形成细小碳化物和氮化物，通过细晶强化和析出强化提高无取向硅钢力学性能，在中试平台完成试验。本发明重点介绍了新能源领域驱动电机用高牌号无取向硅钢及其制备方法，重点介绍了工业试制过程，通过“超低杂质+高硅高铝”的成分设计、搭配合理的热轧、常化、退火工艺，制备出不同规格新能源电机用高牌号无取向硅钢。

6、申请专利号202511129074.x公布了驱动电机用无取向硅钢的生产方法，通过时效处理、电磁感应加热，实现低铁损高磁感无取向硅钢制备。本发明采用重点介绍通过常规生产线，合理设计成分、工艺，实现多规格低铁损新能源电机用无取向硅钢制备和批量生产。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种新能源领域驱动电机用高牌号无取向硅钢的制备方法，通过优化的成分设计、冷轧压下率分级匹配、集成化常化退火工艺以及精确的退火温度控制，获得厚度规格分别为0.35mm、0.30mm和0.25mm且兼具低铁损、高磁感和高强度的无取向硅钢产品。

2、为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

3、本发明一种新能源领域驱动电机用高牌号无取向硅钢的制备方法，生产工艺流程包括：冶炼→连铸→热轧→常化酸洗→冷轧→连续退火；其特征在于，具体的：

4、（1）冶炼与连铸：按照化学成分要求进行铁水预处理、转炉冶炼、rh真空精炼和连铸，获得连铸板坯；其中，rh真空精炼的真空度≤100pa，处理时间≥20min，以确保钢水的纯净度和成分均匀性；连铸过程采用电磁搅拌，搅拌电流为300~500a，频率为5~8hz；

5、（2）热轧：所得连铸板坯加热至1100~1120℃，保温2~3h后进行多道次热轧，精轧开轧温度为980~1050℃，终轧温度为850~900℃，精轧总压下率≥85%，热轧板目标厚度为2.2~2.8mm，热轧后采用层流冷却至620~680℃进行卷取得热轧卷；

6、（3）常化处理：将所得热轧卷进行常化处理，常化加热温度为900~1000℃，保温时间为3~8min，然后以≥15℃/s的冷却速度冷却至350℃以下；其中，对于最终产品厚度为0.35mm和0.30mm的热轧板，常化温度控制在下限范围900~950℃；对于最终产品厚度为0.25mm的热轧板，常化温度控制在上限范围950~1000℃；

7、（4）酸洗：将常化后的热轧卷进行酸洗去除表面氧化铁皮，酸洗温度为75~85℃，酸洗速度为40~70m/min；

8、（5）冷轧：将酸洗后的带钢进行一次冷轧，采用单机架可逆轧机或五机架冷连轧机组，冷轧总压下率根据不同成品厚度设置为：

9、最终厚度0.35mm规格：冷轧总压下率87.5~80.0%，从2.8mm轧至0.35mm，道次压下率分配为前两道次25~30%、中间道次20~25%、后道次15~20%；

10、最终厚度0.30mm规格：冷轧总压下率89.3~82.1%，从2.8mm轧至0.30mm，道次压下率分配为前两道次26~31%、中间道次21~26%、后道次16~21%；

11、最终厚度0.25mm规格：冷轧总压下率91.1~84.6%，从2.7mm轧至0.25mm，道次压下率分配为前两道次28~33%、中间道次22~27%、后道次17~22%；

12、（6）连续退火：将冷轧至成品厚度的带钢进行最终退火，退火在连续退火炉中进行，退火气氛为氢气h2和氮气n2混合气体，炉内露点控制在-20℃以下；退火工艺分为以下区段：

13、预热段：带钢经预热至350~450℃；

14、加热段：以8~15℃/s的升温速率加热至800~950℃；其中，0.35mm规格退火温度控制在850~900℃，0.30mm规格退火温度控制在870~920℃，0.25mm规格退火温度控制在900~950℃；

15、均热段：在退火温度下保温1~4min；

16、缓冷段：以3~6℃/s的速率冷却至500~650℃；

17、快速冷却段：以15~30℃/s的速率冷却至150℃以下；

18、所述无取向硅钢质量百分比的化学成分为：c≤0.0025%，si：3.0%~3.4%，mn：0.20%~0.35%，p≤0.025%，s≤0.002%，als：0.70%~0.90%，sn：0.030%~0.055%，ti≤0.0025%，n≤0.0020%，其余为fe及不可避免杂质，质量分数共计为100％；

19、上述化学成分中，c含量控制在0.0010~0.0025%之间，过高的c会因碳化物析出损害磁性能，但极微量c有利于获得适宜的晶粒尺寸以平衡强度和磁性能。si含量为3.0~3.5%，是提高电阻率、降低涡流损耗的关键元素，si含量越高铁损越低，但加工性下降，本发明的范围兼顾了磁性能和冷轧加工性。mn含量为0.20~0.35%，mn可以固溶强化基体，改善热塑性，同时与s形成mns减少s的有害影响，本发明将mn/s比控制在≥200，确保s被充分固定。al含量为0.70~0.90%，al与si相似可提高电阻率、降低铁损，同时aln可起一定的晶粒细化作用，但过高al会降低磁感。sn含量为0.030~0.055%，sn作为晶界偏聚元素，可优化再结晶织构，增强有利织构组分，从而提高磁感。严格控制s≤0.0020%、n≤0.0020%和ti≤0.0025%，以保证钢水的纯净度，减少细小夹杂物对磁畴壁移动的钉扎作用。

20、进一步的，所述退火气氛的混合气体中氢气h2体积分数为20~40%。

21、进一步的，所述无取向硅钢质量百分比的化学成分为：c 0.0020%，si 3.3%，mn0.25%，p 0.012%，als 0.75%，s 0.0015%，n 0.0012%，ti 0.002%，sn 0.035%，余量为fe及不可避免的杂质。

22、进一步的，搅拌电流400a，频率6hz。

23、进一步的，所述热轧：连铸板坯加热至1115℃，保温2.5h，进行多道次热轧，精轧开轧温度1000℃，终轧温度880℃，精轧总压下率88%，最后两道次压下率分别为22%和26%，热轧板厚度为2.6mm，热轧后层流冷却至660℃卷取。

24、进一步的，所述常化处理：常化温度930℃，保温5min，以18℃/s的冷却速度冷却至300℃以下，保护气氛为氮氢混合气体，氢气h2体积分数3%，氧含量60ppm。

25、进一步的，所述连续退火：在连续退火炉中进行，退火气氛为氢气h2体积分数25%的氢气h2-氮气n2混合气体，炉内露点-25℃；预热段加热至400℃，加热段以10℃/s的升温速率加热至880℃，均热段保温3min，缓冷段以4℃/s的速率冷却至550℃，快速冷却段以20℃/s的速率冷却至100℃以下。

26、与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

27、（1）多规格协同的成分设计创新。本发明通过精确的合金设计，使同一成分体系能够同时满足0.35mm、0.30mm和0.25mm三个厚度规格产品的性能要求。通过设定si+0.8al在2.8~4.2%的范围内，有效保证了不同厚度规格产品均具有足够高的电阻率以降低涡流损耗。

28、（2）冷轧压下率分级匹配创新。针对不同最终厚度规格，本发明设计了差异化的冷轧总压下率及其道次分配方案。0.35mm、0.30mm和0.25mm规格分别采用不同范围的总压下率和逐道次压下率，并遵循“前大后小”的递减分配原则，使每个厚度规格的晶粒都能获得最优的变形储能和织构演变路径，为最终退火获得理想的再结晶织构奠定了基础。这与现有技术中不同厚度规格采用相近轧制工艺的做法有本质区别。

29、（3）集成化常化退火工艺创新。本发明突破了传统工艺中不同规格产品独立常化的做法，通过将常化温度与最终产品厚度规格的关联匹配——0.35mm和0.30mm规格采用较低常化温度（900~950℃），0.25mm规格采用较高常化温度（950~1000℃），实现了从同一热轧原料通过差异化常化处理分别制备不同规格产品的柔性生产。这一设计不仅简化了生产组织，更关键的是，0.25mm超薄规格采用更高的常化温度，有利于获得更粗大的初始晶粒，为后续大压下率冷轧和退火提供更有利的织构基础，从而显著改善超薄规格产品的磁性能。

30、（4）梯度冷却速率调控创新。在最终退火后的冷却阶段，本发明根据厚度规格差异设计了多级冷却速率：0.35mm规格缓冷速率3~4.5℃/s，0.30mm规格缓冷速率4~5.5℃/s，0.25mm规格缓冷速率5~6℃/s。较薄规格采用较高的缓冷速率，可在晶粒生长至合适尺寸后及时“冻结”组织，防止晶粒过度长大而恶化高频铁损。这一差异化冷却控制与现有技术中统一冷却速率的做法形成了鲜明对比。