Студено валцувана електрическа стомана. Електрическа стомана или трансформаторно желязо: класове, описание

За производството са предназначени електрически стомани сърцевини на трансформатори, дросели, статори и ротори на динамо, различни части на електромагнитни устройства и устройства. Тези продукти работят в променливи магнитни полета, така че в тях се индуцират вихрови токове. Освен това те са обект на бързо обръщане на намагнитването. Загубите на мощност за възбуждане на вихрови токове и за обръщане на намагнитването намаляват ефективността. машини и следователно трябва да бъдат сведени до минимум. Едно от основните изисквания за свойствата на електротехническата стомана е минималната стойност на сбора от тези загуби, отнесена към единица маса електрическа стомана. Тези загуби се измерват в W/kg и се наричат специфични или ватови загуби.

Стойността на загубите на ват се определя както от качеството на електрическата стомана, така и от дизайна и технологията на производство на продукти от нея. Например, силата на вихровите токове в сърцевината на трансформаторите и следователно загубите на мощност се определят от електрическото съпротивление на материала и площта напречно сечениелистове, от които е сглобено ядрото, и колкото по-голямо е електрическото съпротивление и колкото по-малка е дебелината на листовете, толкова по-малка е загубата на ват. Загубите при обръщане на намагнитването се определят от ширината на хистерезисната верига: колкото по-тесен е хистерезисният контур и по-малка е коерцитивната сила, толкова по-ниска е специфичната загуба на мощност за обръщане на намагнитването. Ширината на хистерезисната верига и коерцитивната сила зависят от състава на електрическата стомана.

Към електрическите стомани се налагат и редица други изисквания, произтичащи от характеристиките на експлоатационния живот на продуктите. Ако, например, стомана за производство на магнитни ядра на трансформатори трябва да има високи електрически свойства в една посока, което означава, че за този метал е разрешена голяма анизотропия на магнитните свойства, тогава за производството на сърцевини на динамо и други устройства с разклонен магнитен поток е необходимо анизотропията на свойствата да бъде минимална.

Един от важни свойстваелектрически стомани се крие в тяхната склонни към стареене, което води до забележима промяна в свойствата и влошава работата на устройствата.

Повечето продукти от трансформаторни стомани се произвеждат чрез щамповане от лист. Следователно всички трансформаторни стомани са обект на високи изисквания по отношение на тяхната пластичност по време на валцуване и щамповане.

Комплексът от необходимите свойства на електрическите стомани зависи от химичен съставметал и определени физични и кристалографски параметри на листа, предоставени в резултат на сложни механични и топлинна обработкапри преразпределение, слитък в лист.

Електрическият лист се произвежда чрез горещо и студено валцуване. В момента се произвеждат само 30 класа горещо валцувана и 39 класа студено валцувана трансформаторна стомана. Студеното валцуване на електрометал е за предпочитане, тъй като позволява да се получи текстуриран лист (текстурата е преобладаващата ориентация на кристалите в поликристален агрегат, в този случай в лист). В такъв лист загубата на ват и коерцитивната сила са по-малки, отколкото в нетекстуриран лист.

Високите електромагнитни свойства, ниската загуба на ват и високата магнитна индукция се осигуряват от перфектна оребрена (110) или кубична (100) текстура. При оребрения лист загубата на ват по посока на валцуване е два пъти по-ниска, отколкото при горещо валцуваните листове. Но текстурата на ръба се характеризира с изразена анизотропия на електромагнитните свойства: в напречна посока специфичната загуба е почти 4 пъти, а коерцитивната сила е 3 пъти по-голяма, отколкото в посоката на търкаляне.

Стоманата с кубична текстура се отличава с още по-високи електрически свойства както в надлъжна, така и особено в напречна посока спрямо валцуването. Ето защо в момента се разширява производството на студено валцувана електрическа ламарина с текстура и се усвоява производството на лист с кубична текстура, а производството на горещо валцуван лист постепенно се намалява и ще бъде напълно спря през следващите години.

Перфектната ребрена структура на трансформаторната стомана се формира чрез двойно студено валцуване с междинно и окончателно отгряване.. За образуването му в процеса на вторична рекристализация е необходимо наличието на дисперсни включвания. Тяхната роля се проявява във факта, че по време на вторичната рекристализация те възпрепятстват нормалния растеж на зърната с първоначалната структура, в резултат на което отделни зърна с ориентация, образувана по време на първичната рекристализация, получават преференциален растеж.

За получаване на високи свойства на трансформаторната стомана необходимо е примесите, които образуват включвания, да бъдат отстранени след получаване на перфектна структура на ребра. Това се случва на последния етап на топлинна обработка чрез разтваряне на включвания, дифундиране на примеси към повърхността и тяхното отстраняване в газовата фаза.

Два вида включвания допринасят за оребрената текстура: манганови сулфиди и алуминиеви или силициеви нитриди. Съответно се използват два варианта за технологията на производство на трансформаторна стомана - сяра и азот.. Когато се използва вариантът на сяра, металът трябва да съдържа около 0,1% Mn и приблизително 0,02% S. Дори в СССР азотният вариант на технологията за производство на електрическа стомана в дъгови пещи стана широко разпространен.

Електрическите свойства на листа се определят до голяма степен от размери на зърната, с нарастване на които специфичните загуби намаляват. Това се обяснява с изкривената кристална решетка на границите на зърната, които следователно са пречка за преминаването на магнитно поле. Увеличаването на размера на зърното намалява дължината на границите и по този начин подобрява свойствата на листа.

Тъй като свойствата на трансформаторната стомана се определят не само от химическия състав на метала, но и от физичните и кристалографските параметри на листа, които от своя страна зависят от състава на метала и метода на производство на листа, стандартната маркировка на листовата електротехническа стомана отразява нейното предназначение, химичен състав, технология на производство на листове и магнитни свойства. Например, при маркирането на E43A, E3200, E330A, цифрите и буквите се дешифрират, както следва:

E - електрическа стомана;
първата цифра е съдържанието на силиций, %;
втора цифра - гарантирани магнитни свойства на стоманата (1 - с нормални, 2 - с намалени, 3 - с ниски загуби на ват);
00 - студено валцувана стомана с ниска текстура,
0 - студено валцуван текстуриран;
A - висококачествена стомана с особено ниски загуби.

Силицият е единственият елемент, въведен в трансформаторната стомана с цел подобряване на електрическите свойства на желязото, поради което съдържанието му е отразено в маркировката. Наличието на силиций увеличава магнитната пропускливост и електрическото съпротивление на стоманата, намалява коерцитивната сила, като по този начин намалява загубите както за обръщане на намагнитването, така и за вихрови токове. Всички други елементи, с изключение на фосфора, влияят неблагоприятно върху електрическите свойства на желязото. Следователно технологията на топене и обработка на електрически стомани е изградена по такъв начин, че готовият лист със значително количество силиций да съдържа възможно най-малко други примеси.

В тази връзка за производството на продукти, които трябва да имат високо магнитно насищане, се използват трансформаторни стомани, съдържащи намалено количество силиций. Следователно, в така наречените динамо стомани, съдържанието на силиций е 2-3%. В трансформаторните стомани, които трябва да имат минимални загуби при обръщане на намагнитването, съдържанието на силиций е 3-4,5%.

В допълнение към силиций фосфорните добавки допринасят за увеличаване на размера на зърното и подобряване на електрическите свойства на стоманата. Въпреки това, тъй като фосфорът едновременно увеличава крехкостта на стоманата, той може да се използва само в малки (до 0,2%) количества за легиране на по-пластични динамични стомани.

Високото съдържание на силиций причинява появата на редица специфични металургични дефекти в тези стомани. Най-честите дефекти в електрическите стомани са газовите мехурчета и растежа на слитъци.. Установена е зависимостта на степента на увреждане на блоковете от съдържанието на водород: блоковете са плътни с дълбоко свиване със съдържание на водород по-малко от 4 ml на 100 g метал и със съдържание на водород 8 ml на 100 g. метал, всички слитъци не се свиват. Тези концентрации не надвишават обичайното ниво за легирани конструкционни, сачмени лагери и неръждаеми стомани, но дефектът се появява само при електрически стомани.

Това се обяснява с намалението в присъствието на силиций, разтворимостта на водорода, която в процеса на кристализация причинява силното му сегрегация и образуването на мехурчета. Ето защо при топенето на електрически стомани трябва да се обърне специално внимание на мерките за намаляване на съдържанието на водород, наличието на азот в метала също има известен ефект върху растежа на блоковете. Поради това съдържанието му в метала не трябва да надвишава 0,006-0,010%. Температурата силно влияе върху увреждането на метала от мехурчета: колкото по-висока е тя, толкова повече газове се разтварят в метала и в допълнение, толкова повече се забавя кристализацията, което води до повишена сегрегация и увеличаване на повредата на слитъци от мехурчета. Следователно температурата на метала по време на леене не трябва да надвишава 1590 ° C.

Други дефекти в електрическите стомани са инверсии на кората по време на леене, причиняващи образуване на плен и намаляване на качеството на металната повърхност, както и образуване на вътрешни пукнатини в слитъците - "къщички за птици"възниква при висока скорост на охлаждане при температури под 120°C.

Характеристики на производството на студено валцувана трансформаторна стомана

Трансформаторна (електротехническа) ламаринаотива за производство на трансформатори, електрически машини и устройства. Тази стомана се отличава с ниска загуба на ремагнетизиране, висока магнитна индукция и ниска коерцитивна сила. Дебелината на електрическата горещо валцувана и студено валцувана листова стомана е 1,0-0,1 мм. Най-добрата трансформаторна стомана е студено валцувана.

Максималното съдържание на силиций в студено валцувана трансформаторна стомана обикновено не надвишава 3,5%, тъй като при по-висока концентрация пластичността е значително намалена и твърдостта на стоманата се увеличава. Стоманата се валцува предимно с дебелина 0,5, 0,35 и 0,2 мм на рула. Студеновалцуваната трансформаторна стомана се доставя на листове с дължина 720-2000 и ролки с ширина 240-1000 mm.

Колкото по-тънка е дебелината на листа, толкова по-ниска е загубата от премагнетизиране и толкова по-висока сервизни качестватрансформатори и устройства. Най-добрите показатели за специфични загуби на студеновалцувана трансформаторна стомана са 0,5-0,6 W/kg при повторно намагнитване с честота 50 Hz и максималната индукционна стойност е 10 000 гауса.

Магнитните свойства на трансформаторната стомана се влияят основно от съдържанието на силиций, който увеличава електрическото съпротивление и насърчава растежа на големи зърна при нагряване, което увеличава магнитната пропускливост на стоманата. Образуването на едри зърна се улеснява и от стриктното ограничаване на други примеси в стоманата - въглерод, сяра, фосфор, водород, азот.

Студеновалцуваната трансформаторна стомана е текстурирана, има високи магнитни свойства в посоката на валцуване (горещовалцуваната стомана няма текстура). Двете най-характерни текстури на трансформатора

Посоката на валцуване на стоманата е оребрена и кубична. В случай на оребрена текстура, диагоналната равнина на кубичната решетка (CL) съвпада с равнината на търкаляне, а посоката на лесно намагнитване в α-железни (100) решетки съвпада с посоката на търкаляне. Посоката на твърдо намагнитване (111) прави ъгъл от 55° с посоката на търкаляне.

Анизотропията на магнитните свойства с дадена текстура се взема предвид при производството на трансформатори, така че магнитният поток и посоката на търкаляне (посоката на ниските загуби и високата магнитна проницаемост) да съвпадат.

С кубична текстура равнината (100) съвпада с равнината на търкаляне, а ръбовете на куба (лесни посоки на намагнитване) са разположени в посоката на търкаляне и през нея. По този начин магнитните свойства на стоманите с кубична текстура са еднакви по посока на валцуване и напречно; целесъобразно е тези стомани да се използват като сърцевини на трансформатори и устройства, в които посоката магнитен потокпромени във времето. Изходният материал за студено валцуване на трансформаторна стомана са горещо валцувани рулони с дебелина на листа приблизително 2,5 mm.

В магазина студено валцуванеПърво, обезвъглеродното отгряване на горещо валцувани рулони се извършва при температура от 800 ° C за ~ 30 h без защитна атмосфера. След това отгряваните ролки непрекъснато се мариноват в разтвор на сярна (солна) киселина.

Студено валцуване на трансформаторна стоманадебелини от 0,5 и 0,35 mm се извършва на два етапа (с междинно отгряване) с общо намаление за всеки, етап ~60%. След това се извършва крайното високотемпературно отгряване при температура 1150-1180°C, което води до растеж на едри зърна. Това се дължи на факта, че трансформаторната стомана (твърд разтвор на силиций в a-желязо) няма a-Fe4 ± Y "Fe- трансформация при нагряване. Малки примеси на други елементи, съставляващи стотни и хилядна от процента, също допринасят за растежа на едри зърна.Например съдържанието на въглерод в готовия лист е само 0,004-0,008% g

При отгряване деформационната текстура се трансформира в рекристализационна текстура, ориентирана по различен начин.

Така се получава оребрена или кубична текстура в резултат на прекристализация по време на крайното високотемпературно отгряване. Това отгряване се извършва в защитна атмосфера, която е азот или сух водород. Последният, комбинирайки се с кислорода, образува водна пара, която незабавно се изпарява и рафинира стоманата, абсорбирайки останалия въглерод. В допълнение, сухият водород произвежда най-съвършената кубична текстура, но е скъп в сравнение с азота и експлозива. Поради тази причина азотът (или смес от азот и водород) най-често се използва като защитна среда срещу окисляване.

В цеховете за студено валцуване трансформаторната стомана се произвежда с електроизолационно покритие, което подобрява нейните експлоатационни и антикорозионни свойства. Ролките се нарязват на листове с необходимите размери на напречни и надлъжни режещи единици. Студеното валцуване на трансформаторна стомана се извършва и на едноклетъчни мелници, а напоследък и на 20-ролкови, които осигуряват висококачествен завършен лист.

Отнася се до магнитни стомани, които се използват за производството на електрически и постоянни магнити, за магнитни ядра променливо поле, например, трансформатори, електрически измервателни уреди и др. Магнитната стомана може да се класифицира според нейните магнитни свойства на твърда магнитна и мека магнитна. Последното важи ел. стомана, купувамкоето на ниска цена е възможно във фирма ПромКомплект.

Тънколистова мека магнитна стомана, която се използва за производството на магнитни вериги за следното електрическо оборудване: трансформатори, генератори, дросели, релета, стабилизатори и др. Доставка на електротехническа стоманапроизвежда се на листове, чиито най-популярни размери са 750x1500 mm и 1000x2000 mm, или в стоманени рулони, което улеснява рязането на материала.

Класификация на електротехническата стомана

технологията на производство разграничава:

студено валцувани електрически стомани GOST 21427.1-83, GOST 21427.2-83, съдържащи до 3,3% силиций
горещовалцувани електрически стоманисъдържащи до 4,5% силиций

по вид продукт:

електрически стоманени листове
дълги изделия от електротехническа стомана
валцувана електрическа стомана
лента, изрязана от електрическа стомана

Електрическата стомана може да промени такъв електромагнит Имотикато електрическо съпротивление, магнитна пропускливост и други, в зависимост от количеството силиций, съдържащ се в него.

Електрическата стомана обикновено се отгрява при 800-850 градуса по Целзий, за да се облекчи механичното напрежение. В случай на доставка на електротехническа стомана в неотгрявано състояние, тя трябва да бъде подложена на допълнителна термична обработка.

Маркировка на електрическата стомана

Електрическата стомана е маркирана с цифри, които показват следното:

първа цифра - клас по вид валцуване
втората цифра е типът според съдържанието на силиций
третата цифра - според основната нормализирана характеристика
четвърта и пета цифра - стойността на горната характеристика

Освен това има обозначение на степента на електрическата стомана в буквено-цифрова форма: буквата E показва вида на стоманата, а числото след нея показва степента на легиране на стоманата със силиций.

Електрическите стомани включват техническо желязо - сплав с въглерод не повече от 0,02%. Техническото желязо се използва при производството на ядра, електромагнити, батерии и др. Магнитните свойства на желязото се променят по време на претопяване във вакуумна среда и вътрешното напрежение, както в случая на електромагнитната стомана, се намалява чрез отгряване.
,

Листовата стомана, използвана за производството на магнитни проводници за електрическо функциониращо оборудване (трансформатори, генератори, релета, електродвигатели и магнити), се нарича електрическа стомана. Материалът е магнитно мек, което го прави оптимален за използване в електротехниката.

Свойства, притежавани от електрическата стомана

От необходими изискваниязависи от съдържанието на фракцията силиций, което увеличава съпротивлението на електричеството. Различни производствени технологииелектрическите стомани се делят на:

горещо валцувани - съдържание на силиций до 4,5 процента;
студено валцувани - съдържание на силиций до 3,3 процента.

Има условно разделение на:

динамичен;
реле;
трансформатор.

Електрическите уреди работят в променливи магнитни полета, поради което се индуцират вихрови токове и бързо се случва обръщането на намагнитването. Този разходмощността намалява ефективността. Основното изискване за такова оборудване е да се сведат до минимум тези загуби, както чрез добавяне на силиций, така и чрез тънкост на листовете материал.

Електрическата стомана има отлична магнитна пропускливост. Обикновено се произвежда в листове с дебелина от 0,1 до 0,5 mm, студено или горещо валцувани. Има значителни разлики в кристалната структура на горещо и студено валцувана стомана.

Грубокристалният материал има по-висока магнитна пропускливост от финозърнестия материал. Обработката (механична и термична), като променя размера на кристалите, влияе върху магнитните свойства. Отгряването на метала насърчава увеличаване на размера на кристалите и намаляване на вътрешен стрес. Това увеличава пропускливостта и намалява коерцитивната сила.

Класификация в зависимост от маркировката

Значението на номерата за маркиране на стомана:

Първа цифра: структура и вид наем. 1 - изотропно горещо валцувани, 2 - изотропно студено валцувани, 3 - анизотропни студено валцувани.
Втора цифра: съотношение на силиций. 0 - до 0,4 процента, 1 - от 0,4 до 0,8 процента, 2 - от 0,8 до 1,8 процента, 3 - от 1,8 до 2,8 процента, 4 - от 2,8 до 3,8 процента, 5 - от 3,8 до 4,8 процента.
Трета цифра: основна характеристика. Специфични загуби на енергия по време на магнитна индукция.
Четвърта и пета цифра: количествен индикатор на характеристиките.

Първите три числа от обозначението на марката показват вида на електрическата стомана.

Електрическа стомана различни видовесе различава по цена и предназначение на материала. Често се произвежда в загрята форма. Понякога е необходима допълнителна топлинна обработка при 800 градуса по Целзий. Ако стоманите се доставят неотгрявани, е необходима високотемпературна обработка на частите за подходящо ниво на качество.

Нелегирана електрическа стомана

Този материал се използва в магнитни вериги на различни електрически устройства.

Стоманата се класифицира по видове:

продукти (лента, лист, ролка);
качествени характеристики на металната повърхност.

Нашият онлайн магазин предлага закупуване лесно и бързо висококачествени продуктив диапазон за задоволяване на широк спектър от нужди. Електрическата стомана е търсена поради оптималната си магнитна пропускливост и ниските загуби на енергия в магнитно поле.