Электротехническая сталь – Электротехническая сталь или трансформаторное железо: марки, описание

Отнесение конкретной марки сплава к одной из этих категорий зависит от того, имеет ли место содержание отдельных легирующих примесей и насколько большим является их количество. В отношении динамной стали отмечается, что количество кремния установлено на уровне не более 0,8-2,5%, в то же самое время, чистое трансформаторное железо уже включает в себя в среднем порядка 3,0-4,5%, что также влияет на срок службы и особенности эксплуатации конкретного оборудования. 

Отличительные особенности изотропной и анизатропной сталей

Опираясь на сказанное выше, стоит отметить, характеристики самого легированного соединения железа слишком прямо зависят от процентного содержания кремния в структуре сплава.

Вторым же фактором является непосредственно внутренняя структура, образование которой имеет место в рамках производственного процесса. Важно отметить, как холоднокатаная, так и горячекатаная стали имеют различные по размеру ячейки. Для тех металлов, которые имеют крупнокриссталическую решетку, отмечается большая магнитная проницаемость, но значительно меньший показатель коэрцитивной силы (относительно групп металлов, имеющих мелкокристаллическую решетку). Размер зерна варьируется посредством применения в процессе производства термической и механической обработки.

Учитываются следующие особенности производства:

• Проведенный отжиг стали будет способствовать последующему понижению показателей внутреннего напряжения в металле. Данное обстоятельство будет приводить к тому, что количество кристаллов, которые образуют его структуру, будет неизменно возрастать;
• В свою очередь, горячая прокатка стали не может создать достаточно устойчивую ориентацию отдельных зерен внутри самого металла, она остается хаотичной;
• Согласно исследованиям механических характеристик данной изотропной стали, она не может создавать устойчивую ориентацию отдельных зерен внутри металла, в результате чего, она остается хаотичной. В конечном счете, сталь может характеризоваться независимостью своих магнитных свойств от направления движения частиц.

Если попробовать использовать технологию повторной холодной прокатки стали, то можно добиться определенной текстурованной структуры, с четко выраженной пространственной ориентацией кристаллических элементов в трансформаторном железе. В конечном счете это позволит гарантировать получение анизотропной стали, в рамках которой ребра решетки всех кристаллов установлены непосредственно в направлении последующее прокатки. Если попробовать расположить саму анизотропную сеть в строго правильном направлении, достигается высокая магнитная проницаемость, вместе с тем понижается и показатель коэрцитивной силы.

Само по себе производство данного сплава налажено в виде своеобразного листового проката, который предусматривает ширину одной полосы в пределах 240-1000 мм. Также, данный металл выпускается отдельными листами или же рулонами, длина которых может существенно варьироваться, в пределах 720-2000 мм. Отличается в данном случае и толщина листа, которая может начинаться с показателя в 0,05 мм и заканчиваться значением в 1,0 миллиметр. Лист очень тонкий, при его транспортировке обеспечиваются все необходимые меры предосторожности. Показатели толщины позволят выбрать оптимальное значение для конкретного случая эксплуатации. Помимо прочего, классификация всех электротехнических сталей предусматривает наличие отдельных типов – сортовой и резанной ленты.

Форма трансформаторного железа

Рассматривая структуру трансформатора, можно отметить наличие множества пластин, которые носят вид букв «Е» или «Ш» (в перевернутом виде). Как раз эти пластины и изготавливаются из того самого трансформаторного железа, их можно было видеть в огромном количестве разбросанным по дворам. Появлялись такие элементы после разбора и ремонта трансформаторов, сердцевина которых просто была невостребованной.

Выделяют четыре отдельные маркировки трансформаторного железа, которые проставляются в виде отдельных цифр на пластине. К примеру, первая цифра устанавливает состояние структуры металла, соответствующий класс его прокатки. Вторая цифра отображает уже процентное соотношение количества Si, которое входит в сплавжелеза, третья позволяет определить сами электромагнитные характеристики, которые присущи данному материалу. Последние цифры в маркировке позволяют увидеть количественное значение всех указанных выше характеристик, особенное значение уделяется показателям из третьего пункта.

Важно четко понимать, какие именно характеристики требуется принимать к сведению, чтобы не ошибиться в своем выборе.

Рейтинг: 0/5 — 0 голосов

prompriem.ru

Электротехническая сталь и ее свойства

Наибольшее применение в электротехнике получила листовая электротехническая сталь. Эта сталь является сплавом железа с кремнием, содержание которого в ней 0,8 — 4,8%. Такие стали, в которые вводятся в малом количестве какие-либо вещества для улучшения их характеристики, именуются легированными.

Кремний вводится в железо в виде ферросилиция (сплав сислицида железа FeSi с железом)и находится в нем в растворенном состоянии.Кремний реагирует с более вредной (для магнитных параметров железа) примесью — кислородом, восстанавливая железо из его окислов FеО и образуя кремнезем SiO2, который перебегает отчасти в шлак.

Кремний также содействует выделению углерода из соединения Fе3С (цементит) с образованием графита. Таким макаром, кремний избавляет хим соединения железа (FеО и Fе3С), которые вызывают повышение коэрцитивной силы и наращивают — утраты на гистерезис. Не считая того, наличие кремния в железе в количестве 4 % и поболее наращивает удельное электронное сопротивление по сопоставлению с незапятнанным железом, в итоге чего уменьшаются утраты на вихревые токи.

Невзирая на то что индукция насыщения Вs железа с повышением кремния в нем значительно увеличивается и добивается при 6,4% кремния большой величины (Вs = 2800 гс), все таки кремния вводят менее 4,8%. Повышение содержания кремния более 4,8% приводит к тому, что стали получают завышенную хрупкость, т. е. механические характеристики их ухудшаются.

Выплавляется электротехническая сталь в мартеновских печах. Листы изготовляют прокаткой железного слитка в прохладном либо жарком состоянии. Потому различают холодно- и горячекатаную электротехническую сталь.

Железо имеет кубическую кристаллическую структуру. По исследованию намагничивания оказалось, что оно может быть неодинаково по разным фронтам этого куба. Большим намагничиванием кристалл обладает в направлении ребра куба, наименьшим — на искосок грани и самым малым — на искосок куба. Потому лучше, чтоб все кристаллики железа в листе выстроились в процессе прокатки в ряды по направлению ребер куба.

Это достигается повторными прокатками листов стали, с сильным обжатием (до 70%) и следующим отжигом в атмосфере водорода. Это содействует очищению стали от кислорода и углерода, также укрупнению кристаллов и ориентировке их таким макаром, чтоб ребра кристаллов совпадали с направлением прокатки. Такие стали именуются текстурованными. У их магнитные характеристики по направлению прокатки выше, чем у обыкновенной горячекатаной стали.

Листы текстурованной стали изготовляются прохладной прокаткой. Магнитная проницаемость их выше, а утраты на гистерезис меньше, чем у горячекатаных листов. Не считая того, у холоднокатаной стали индукция в слабеньких магнитных полях растет посильнее, чем у горячекатаной, т. е. кривая намагничивания в слабеньких полях размещается существенно выше кривой горячекатаной стали.

Рис. 1. Процесс производства листовой электротехнической стали

Следует, но, отметить, что в итоге ориентировки зернышек текстурованной стали по направлению прокатки магнитная проницаемость по другим фронтам меньше, чем у горячекатаных. Так, при индукции 6 = 1,0 тл в направлении прокатки магнитная проницаемость μм=50000, а в направлении перпендикулярно прокатке μм — 5500. В связи с этим при сборке Ш-образных сердечников трансформаторов используют отдельные полосы стали, вырезанные повдоль прокатки, которые потом шихтуют так, чтоб направление магнитного потока совпадало с направлением прокатки стали либо составляло бы с ним угол 180°.

На рис. 2 приведены кривые намагничивания электротехнических сталей ЭЗЗОА и Э41 для 3-х диапазонов напряженностей магнитного поля: 0 — 2,4, 0 — 24 и 0 — 240 а/см.

Рис. 2. Кривые намагничивания электротехнических сталей: а — сталь Э330А (текстурированная), б — сталь Э41 (нетекстурированная)

Электротехническая листовая сталь обладает неплохими магнитными чертами — высочайшей индукцией насыщения, малой коэрцитивной силой и малыми потерями на гистерезис. Благодаря этим свойствам она обширно употребляется в электротехнике для производства сердечников статоров и роторов электронных машин, сердечников силовых трансформаторов, трансформаторов тока и магнитопроводов разных электронных аппаратов.

Российская электротехническая сталь различается по содержанию в ней кремния, по методу производства листов, также по магнитным и электронным свойствам.

Буковка Э в обозначении стали значит «электротехническая сталь«, 1-ая за буковкой цифра (1, 2, 3 и 4) значит степень легирования стали кремнием, при этом содержание кремния находится в последующих границах в %: для слаболегированной стали (Э1) от 0,8 до 1,8, для среднелегированной стали (Э2) от 1,8 до 2,8, для повышеннолегированной стали (ЭЗ) от 2,8 до 3,8, для высоколегированной стали (Э4) от 3,8 до 4,8.

Средняя величина удельного электронного сопротивления электротехнической стали ρ тоже находится в зависимости от количества кремния. Оно тем выше, чем больше содержание кремния в стали. Стали мирок Э1 имеют сопротивление ρ =0,25 ом х мм²/м, марок Э2 — 0,40 ом х мм2/м, марок ЭЗ — 0,5 ом х мм²/м и марок Э4 — 0,6 ом х мм²/м.

перемагничивании (вт/кг). Эти утраты тем меньше, чем больше цифра, т. е. больше степень легирования стали кремнием. Нули после этих цифр означают, что сталь холоднокатаная текстурованная (0) и холоднокатаная малотекстурованная (00). Буковка А показывает на особо низкие удельные утраты при перемагничивании стали.

Электротехническая сталь выпускается в виде листов шириной от 240 до 1000 мм, длиной от 720 до 2000 мм и шириной 0,1, 0,2, 0,35, 0,5 и 1,0 мм. Наибольшее применение имеют текстурованные стали, так как они владеют большими значениями магнитных черт.

Рис. 3. Электротехническая сталь

Школа для электрика

Читайте также статью: → выплаты инвалидам в краснодарском крае

elektrica.info

Кремнистая электротехническая сталь

Для улучшения магнитных свойств железа широко применяют легирование технически чистого железа кремнием или кремнием и алюминием.

Кремнистая электротехническая сталь – магнитомягкий материал массового потребления. Его широко применяют для изготовления магнитных цепей, работающих при частоте 50 – 400 Гц. Преимуществом этого материала является высокая индукция насыщения и относительно невысокая стоимость.

В зависимости от содержания основного легирующего элемента – кремния – электротехнические тонколистовые стали подразделяют на пять групп (таблица 2.1).

Таблица 2.1 – Группы легирования и свойства кремнистой электротехнической стали в зависимости от содержания кремния

Кремний, образуя с железом твердый раствор, увеличивает его удельное электрическое сопротивление, которое линейно возрастает от 0,1 мкОм•м при нулевом содержании кремния до 0,6 мкОм•м при содержании кремния 5% (таблица 2.1). При этом плотность сталей снижается. Положительное действие кремния заключается еще и в том, что способствует переходу углерода из наиболее вредной для магнитных свойств формы – цементита в графит. Кроме того, кремний выполняет роль раскислителя, а также способствует образованию крупнозернистой структуры и уменьшает магнитную анизотропию и константу магнитоскрипции. В результате указанных изменений улучшаются магнитные свойства стали: уменьшается Н_с, увеличиваются M, снижаются потери на вихревые токи и гистерезис. При содержании кремния 6,5 – 6,8% M достигает наибольшего значения, а константа магнитоскрипции приближается к нулю. Кремний также повышает стабильность магнитных свойств стали во времени.

Однако с повышением содержания кремния механические свойства стали ухудшаются – увеличиваются твердость и хрупкость. Например, при содержании кремния 4 – 5% сталь выдерживает не более 1 – 2 перегибов на угол 90^о и, что очень нежелательно, снижается индукция насыщения B_r. Поэтому в кремнистой электротехнической стали содержание кремния не превышает 4,8%.

Электротехническую сталь производят горячекатаной и холоднокатаной. Горячекатаная сталь изотропна, то есть ее магнитные свойства одинаковы в различных направлениях относительно направления прокатки. Она дешевле холоднокатанной и широко применяется в электромашиностроении.

Свойства стали можно значительно улучшить путем холодной прокатки и последующего отжига. В результате холодной прокатки происходит преимущественная ориентация границ зерен. Однако деформация в холодном состоянии приводит к образованию больших внутренних напряжений и, следовательно, к увеличению коэрцитивной силы. Внутренние напряжения снимают отжигом при температуре 900 – 1000^оС. При отжиге происходит рекристаллизация, сопровождающаяся ростом зерен и одновременной их ориентацией с образованием кристаллической текстуры материала.

Магнитные свойства текстурированной стали или стали с так называемой ребровой текстурой (рисунок 2.3) существенно выше вдоль направления прокатки.

Рисунок 2.3 – Положение элементарных ячеек кристаллической решетки в листе с ребровой текстурой (а) и кубической текстурой (б) (стрелкой показано направление прокатки)

Текстурированную сталь применяют в магнитопроводах такой конструкции, при которой магнитный поток проходит в направлении наилучших магнитных свойств, например, в трансформаторостроении. При производстве мощных трансформаторов замена горячекатаной стали текстурированной позволяет снизить потери энергии на 30%, массу трансформатора до 10% и расход стали до 20%. Однако это условие трудно выполнимо для магнитопроводов электрических машин с круглой формой статора и ротора. В этих случаях применяют малотекстурированные стали или стали не с ребровой, а с кубической текстурой. У последних наилучшие магнитные свойства обеспечиваются при прохождении магнитного потока в трех направлениях – вдоль, поперек и перпендикулярно направлению прокатки.