新能源汽车驱动电机用高等级硅钢

在国家“双碳”目标持续推进及新能源汽车产业快速崛起的背景下，高等级无取向硅钢作为新能源汽车驱动电机核心材料之一，其性能对电机效率、体积、噪声控制和能耗水平具有决定性作用，备受产业链上下游科技工作者的关注。本书围绕新能源汽车用高等级硅钢主题，综述该领域全球范围内所取得的技术进步，结合作者多年研究成果及生产实践经验，从铁水预处理、冶炼、精炼、连铸、热轧、常化、冷轧、再结晶退火到绝缘涂层等环节，详细介绍了各工艺阶段的关键设备与工艺原理，重点阐述工艺技术参数对最终硅钢磁性能的影响。

本书具有较高的学术价值与工程实用性，可作为高等院校高年级本科生、研究生教学参考书，也适用于材料科学、冶金工程及新能源汽车相关产业的研发、制造及管理人员阅读。

储双杰，中国金属学会会士。1964年12月生于安徽省怀宁县，1996年6月在上海交通大学获得博士学位。现任中国宝武钢铁集团有限公司首席科学家，上海交通大学客座教授、博士生导师，兼任国家智能制造专家委员会委员、全国钢标准化技术委员会副主任委员、中国材料研究学会常务理事、中国金属学会电工钢分会副主任委员等。长期从事高等级硅钢、汽车用钢及钛合金新材料等技术与产品的开发。曾获国家科学技术进步奖一等奖（2013年）和二等奖（2020年），何梁何利基金科学与技术创新奖（2021年），以及中华国际科学交流基金会杰出工程师奖（2022年）等，享受国务院政府特殊津贴。

前言

第1章 新能源汽车驱动电机及其关键铁芯材料 1

1.1 新能源汽车现状及发展趋势 1

1.1.1 新能源汽车的发展和现状 1

1.1.2 新能源汽车简介 5

1.1.3 新能源汽车面临的挑战 11

1.2 新能源汽车驱动电机 12

1.2.1 驱动电机简介 12

1.2.2 代表性车企的电机类型 20

1.2.3 新能源汽车对驱动电机的要求 22

1.2.4 新能源汽车电机对无取向硅钢的性能要求 26

1.3 新能源汽车用高等级硅钢研究现状 31

1.3.1 无取向硅钢概述 31

1.3.2 无取向硅钢的生产流程 35

1.3.3 无取向硅钢性能指标 37

1.3.4 无取向硅钢磁性能的影响因素 44

1.3.5 新能源汽车用高等级无取向硅钢强化研究 48

1.3.6 国内外企业新能源汽车用高等级无取向硅钢产品性能 50

1.4 新能源汽车用高等级硅钢发展展望 52

1.4.1 高效生产工艺革新 52

1.4.2 高端材料性能突破 52

1.4.3 绿色制造技术转型 53

1.4.4 智能生产系统构建 53

1.5 本章小结 53

参考文献 55

第2章 高等级硅钢冶炼技术 59

2.1 高等级硅钢冶炼概述 59

2.1.1 冶炼工艺流程概述 59

2.1.2 冶炼过程中成分控制对硅钢性能的影响 60

2.1.3 冶炼过程中夹杂物的控制 65

2.1.4 硅钢废钢再利用 69

2.2 高等级硅钢的铁水预处理技术 70

2.2.1 铁水脱硫工艺 70

2.2.2 铁水脱磷工艺 73

2.2.3 铁水脱磷脱硫协同影响 80

2.3 高等级硅钢的转炉冶炼工艺 81

2.3.1 转炉冶炼工艺制度 82

2.3.2 转炉脱硫工艺 85

2.3.3 转炉脱磷工艺 88

2.3.4 转炉顶渣改质 91

2.3.5 转炉夹杂物的控制 92

2.4 高等级硅钢的炉外精炼技术 93

2.4.1 RH真空精炼技术 93

2.4.2 RH处理过程钢液的脱碳 94

2.4.3 RH处理过程的脱氧合金化工艺 96

2.4.4 RH处理过程钢液的脱硫 100

2.4.5 RH处理过程中夹杂物的控制 102

2.5 高等级硅钢的连铸工艺及其纯净度控制 106

2.5.1 连铸过程中间包冶金 106

2.5.2 中间包冶金 107

2.5.3 连铸过程结晶器冶金 110

2.5.4 保护浇注 114

2.5.5 连铸坯凝固组织控制研究 117

2.5.6 提高有益凝固织构的研究进展 122

2.6 高等级硅钢冶炼技术的未来趋势 123

2.6.1 新型连铸工艺 123

2.6.2 电炉炼钢短流程工艺 130

2.6.3 CO2炼钢工艺 131

2.7 本章小结 133

参考文献 134

第3章 高等级硅钢热轧工艺 141

3.1 高等级硅钢热轧工艺概述 141

3.1.1 热轧的作用 141

3.1.2 热轧的基本过程和原理 142

3.2 高等级硅钢热轧装备 143

3.2.1 步进式加热炉 145

3.2.2 高压除鳞和大侧压设备 148

3.2.3 粗轧E1R1、E2R2机架 148

3.2.4 精轧机组 148

3.2.5 层冷系统与卷取机 149

3.3 高等级硅钢热轧工艺调控 150

3.3.1 轧制之前的板坯加热工艺控制 150

3.3.2 除鳞工艺控制 153

3.3.3 粗轧工艺控制 156

3.3.4 精轧工艺控制 157

3.3.5 冷却和卷取工艺控制 160

3.3.6 热轧过程中板形和缺陷控制 161

3.4 高等级硅钢热轧过程中材料流变行为和显微组织演变 172

3.4.1 整体材料流变行为 172

3.4.2 热轧过程中显微组织演变的总体特征和调控 175

3.4.3 热变形诱导的动态再结晶机制 177

3.4.4 热轧过程中的织构演变与调控 181

3.4.5 热轧过程中的第二相析出与溶解行为 187

3.4.6 热轧过程中的晶粒尺寸演变 193

3.5 发展展望 195

3.5.1 电磁感应加热技术 195

3.5.2 轧线小温降控制技术 196

3.5.3 带钢小凸度控制技术 196

3.5.4 非对称板形控制技术 196

3.6 本章小结 197

参考文献 198

第4章 高等级硅钢常化工艺 202

4.1 常化工艺概述 202

4.1.1 常化的重要作用 202

4.1.2 常化的基本原理 202

4.1.3 常化与热轧、冷轧工序的衔接 205

4.2 常化酸洗机组装备特点 206

4.2.1 开卷-矫直-焊接-张力辊-入口活套 206

4.2.2 常化炉 208

4.2.3 抛丸/拉矫-酸洗 212

4.2.4 出口活套-张力辊-卷取 213

4.3 常化工艺调控 214

4.3.1 常化温度 214

4.3.2 常化时间 219

4.3.3 常化速度与张力 230

4.3.4 常化加热与冷却 231

4.3.5 常化气氛 233

4.3.6 瓦楞状缺陷控制 233

4.4 硅钢常化技术的发展展望 234

4.4.1 低温化与高速化 234

4.4.2 自动化与智能化 235

4.4.3 节能与环保 235

4.5 本章小结 236

参考文献 237

第5章 高等级硅钢冷轧工艺 241

5.1 冷轧变形机制 241

5.1.1 冷轧中的滑移与孪生 241

5.1.2 冷轧微观组织 243

5.1.3 冷轧织构 245

5.1.4 冷轧储存能 247

5.2 冷轧工艺及特点 249

5.2.1 高等级硅钢冷轧工艺概述 249

5.2.2 带钢轧前预热技术 251

5.2.3 森吉米尔轧机 252

5.2.4 冷连轧机组 254

5.2.5 乳化液润滑 256

5.2.6 冷轧厚度控制 258

5.2.7 冷轧板形控制 263

5.3 冷轧工艺对组织性能的影响 268

5.3.1 压下量对织构及磁性能的影响 268

5.3.2 初始组织对织构及磁性能的影响 276

5.3.3 异步轧制对织构及磁性能的影响 279

5.3.4 二次冷轧对织构及磁性能的调控 282

5.3.5 硅钢厚度对铁损的影响 284

5.4 特殊组织与特殊冷轧工艺 286

5.4.1 柱状晶冷轧组织与织构 286

5.4.2 薄带连铸冷轧组织与织构 288

5.4.3 冷轧倾斜轧制及交替轧制 291

5.4.4 极薄规格冷轧控制技术 292

5.5 未来技术和发展展望 293

5.5.1 梯度轧制技术 294

5.5.2 增材制造技术 296

5.6 本章小结 303

参考文献 304

第6章 高等级硅钢再结晶退火工艺 310

6.1 再结晶退火过程中组织和织构演变机制 310

6.1.1 引言 310

6.1.2 回复 311

6.1.3 再结晶 312

6.1.4 晶粒长大 313

6.1.5 再结晶织构演变 314

6.2 高等级硅钢再结晶退火线特点 320

6.2.1 产线基本装备介绍 320

6.2.2 快速加热技术 323

6.2.3 微张力控制技术 324

6.2.4 缓冷技术 325

6.3 退火工艺对高等级硅钢组织、织构和磁性能的综合调控 325

6.3.1 退火工艺参数对组织的影响 326

6.3.2 退火工艺参数对织构的影响 332

6.3.3 退火工艺参数对磁性能的影响 338

6.4 高强度硅钢的再结晶退火工艺 342

6.4.1 高强度硅钢强度和磁性能匹配难点 343

6.4.2 高强度硅钢退火过程中组织、织构控制 345

6.4.3 高强度硅钢退火过程中强度和磁性能的协同优化 353

6.5 未来技术和发展展望 360

6.5.1 薄规格产品中间退火优化织构技术 360

6.5.2 极薄规格高等级硅钢再结晶退火工艺 364

6.6 本章小结 365

参考文献 366

第7章 新能源汽车用硅钢绝缘涂层 371

7.1 新能源汽车用硅钢绝缘涂层简介 371

7.1.1 硅钢绝缘涂层的功能 371

7.1.2 硅钢绝缘涂层的分类 372

7.1.3 驱动电机用硅钢绝缘涂层的成分特点 374

7.2 绝缘涂层的涂覆工艺 381

7.2.1 硅钢涂料性态 381

7.2.2 涂层段关键装备介绍 381

7.2.3 高速辊涂及涂层厚度控制 385

7.2.4 硅钢涂层的烘烤固化工艺 389

7.2.5 涂层固化工艺对涂层性能的影响 391

7.2.6 涂层质量的初步评价 396

7.2.7 无取向硅钢表层缺陷 400

7.3 硅钢绝缘涂层的加工应用 401

7.3.1 常规加工应用性能 401

7.3.2 耐久性 404

7.3.3 二次涂布性 405

7.3.4 涂层对无取向硅钢磁性能的影响 406

7.3.5 自粘结涂层及其加工应用 409

7.4 全球各主要钢铁公司无取向硅钢涂层种类及特点 415

7.4.1 JFE无取向硅钢涂层品种及技术特点 415

7.4.2 日本制铁无取向硅钢涂层品种及技术特点 417

7.4.3 韩国浦项无取向硅钢涂层品种及技术特点 418

7.4.4 奥钢联无取向硅钢涂层品种及技术特点 419

7.4.5 美国AK无取向硅钢涂层品种及技术特点 421

7.4.6 宝钢无取向硅钢涂层品种及技术特点 423

7.4.7 首钢无取向硅钢涂层品种及技术特点 424

7.5 硅钢绝缘涂层的发展和展望 425

7.5.1 技术进展 425

7.5.2 当前技术瓶颈与挑战 425

7.5.3 未来技术趋势 426

7.6 本章小结 429

参考文献 430