一种基于主合金元素固溶强化的薄规格高强无取向硅钢及其制备方法和应用与流程

本发明涉及冶金，具体而言，涉及一种基于主合金元素固溶强化的薄规格高强无取向硅钢及其制备方法和应用。

背景技术：

1、随着高性能电机系统在军工、航空航天、飞轮储能、新能源汽车等领域具有广泛的应用，高性能电机系统被列入高端装备制造业发展的核心与关键，要求电机铁芯定转子材料-电工钢不仅有高的磁性能，也要具有优异的机械性能。提高电工钢力学性能方面通常采取的强化机制包括：固溶强化、细晶强化、位错强化和析出强化。先前公开的技术中普遍采用添加适当含量的mn、ni、cr、cu、p、mo、nb等元素中的几种进行组合来提高无取向硅钢在高频环境中的强度，但是固溶强化增加了轧制前硅钢的强度，使得轧制难度增大，不利于硅钢的薄规格化。现今提高力学性能的手段通常面临以下问题：(1)强度提高的同时往往会导致铁损升高、磁感降低，高的强度和优异的磁性能难以兼顾；(2)生产过程冷轧可轧性能以及轧制压下量-轧制力匹配性问题。

2、专利cn111235461a，一种含稀土高碳新能源驱动电机用高强度无取向电工钢及其制造方法，该申请案涉及一种通过控制固溶强化元素si与al提高电工钢强度，并添加少量nb元素利用其碳氮化物提高力学性能，但高频铁损p10/400达40w/kg，磁感应强度b50低于1.68t。中国专利号cn108286014a和cn111471941a都是通过si、p、mn和al等强化元素来提高强度，虽然屈服强度rp0.2≥540mpa，甚至超过600mpa，但高频铁损较高p10/400分别达到60w/kg和30w/kg。上述方案虽然大幅提高了硅钢强度，但是磁感差，铁损过高。

3、又如：专利cn114657461a，一种基于固溶强化的高强度无取向硅钢及其制备方法，该申请案涉及一种以si、al、mn、p作为固溶元素提高硅钢强度，但采用为3.5～4.5wt.％si和0.1～0.15wt.％p，会使得钢板得可轧性降低，在生产中难以实现薄规格成品。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于主合金元素固溶强化的薄规格高强无取向硅钢及其制备方法和应用。

2、本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

3、本发明提供一种基于主合金元素固溶强化的薄规格高强无取向硅钢，其组分及重量百分比含量为：2.8～3.6wt.％si，0.3～0.8wt.％mn，0.8～1.5wt.％al，0.04～0.08wt.％sn，∑(c+n+s+ti)≤80ppm，∑(cu+cr)≤0.06％，余量为fe和不可避免的杂质。

4、本发明还提供一种根据上的基于主合金元素固溶强化的薄规格高强无取向硅钢的制备方法，其包括：配料→真空冶炼→连铸→热轧加工→常化处理和酸洗→冷轧加工→再结晶退火。

5、本发明还提供一种上述超薄无取向硅钢在新能源汽车驱动电机领域的应用。

6、本发明具有以下有益效果：

7、本发明提供的一种基于主合金元素固溶强化的薄规格高强无取向硅钢及其制备方法和应用。本发明提供的基于主合金元素固溶强化的薄规格高强无取向硅钢，组分及重量百分比含量为：2.8～3.6wt.％si，0.3～0.8wt.％mn，0.8～1.5wt.％al，0.04～0.08wt.％sn，∑(c+n+s+ti)≤80ppm，∑(cu+cr)≤0.06％，余量为fe和不可避免的杂质。上述薄规格高强无取向硅钢，通过添加合适配比无取向硅钢主合金元素si、al和mn，在保证磁性能的前提下，提高无取向硅钢固溶强化效果，并通过控制轧制过程提高板材可轧性，可在不过多增加生产成本的前提下制备轧制性能、磁性能、力学性能更好的薄规格高强度无取向硅钢。

技术特征：

1.一种基于主合金元素固溶强化的薄规格高强无取向硅钢，其特征在于，其组分及重量百分比含量为：2.8～3.6wt.％si，0.3～0.8wt.％mn，0.8～1.5wt.％al，0.04～0.08wt.％sn，∑(c+n+s+ti)≤80ppm，∑(cu+cr)≤0.06％，余量为fe和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的基于主合金元素固溶强化的薄规格高强无取向硅钢，其特征在于，所述薄规格高强无取向硅钢的化学成分还满足0.2≤al/si≤0.5，sn＝0.012×(si+2al)。

3.根据权利要求1或2所述的基于主合金元素固溶强化的薄规格高强无取向硅钢，其特征在于，所述薄规格高强无取向硅钢的厚度为0.20mm-0.30mm，平均晶粒尺寸为70～110μm。

4.根据权利要求1或2所述的基于主合金元素固溶强化的薄规格高强无取向硅钢，其特征在于，所述薄规格高强无取向硅钢的性能指标如下：磁感应强度b50为1.655～1.705t，铁损p10/400为10.8～16.5w/kg，屈服强度rp0.2为430～560mpa，抗拉强度rm为510～650mpa，断裂延伸率a为12～18％，屈强比为0.80～0.87。

5.一种根据权利要求1～4中任一项所述的基于主合金元素固溶强化的薄规格高强无取向硅钢的制备方法，其特征在于，其包括：配料→真空冶炼→连铸→热轧加工→常化处理和酸洗→冷轧加工→再结晶退火。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述热轧加工包括：将连铸得到的铸锭切割成厚度为60mm、温度≥1150℃的板材，将所述板材经过五道次热轧至厚度为2.3mm，厚度偏差＜0.1mm，终轧板材温度≥850℃，得到热轧板。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，常化处理和酸洗包括：将所述热轧板在温度≥890℃和n2保护气氛下均热3min，得到常化板，再将所述常化板冷却后进行酸洗。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述冷轧加工包括：所述常化板酸洗完成后，升温至120～180℃开始轧制，轧制终点厚度为0.20mm或0.30mm，厚度偏差≤0.008mm，得到冷轧板。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述再结晶退火包括：将所述冷轧板在温度≥940℃和n2:h2＝(3:1)～(1:1)的保护气氛下均热3min，得到成品板。

10.一种根据权利要求1-4中任一项所述的超薄无取向硅钢在新能源汽车驱动电机领域的应用。

技术总结本发明公开了一种基于主合金元素固溶强化的薄规格高强无取向硅钢及其制备方法和应用。本发明提供的薄规格高强无取向硅钢，其组分及重量百分比含量为：2.8～3.6wt.％Si，0.3～0.8wt.％Mn，0.8～1.5wt.％Al，0.04～0.08wt.％Sn，∑(C+N+S+Ti)≤80ppm，∑(Cu+Cr)≤0.06％，余量为Fe和不可避免的杂质。本发明通过控制Si、Al、Mn主合金元素配比，提高电阻率、饱和磁感应强度和固溶强化效果，在不过多增加生产成本的前提下制备轧制性能、磁性能、力学性能更好的薄规格高强度无取向硅钢，满足新能源汽车驱动电机使用要求，同时可实现定‑转子材料同时套裁。技术研发人员：刘坚锋,乔家龙,袁静,帅勇,付兵,陈凌峰,徐李军,裴伟,仇圣桃,邵凯旋,陈建华,周启航受保护的技术使用者：新余钢铁股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/10