Hladno valjani električni čelik. Električni čelik ili transformatorsko željezo: ocjene, opis

Za proizvodnju su namijenjeni električni čelici jezgre transformatora, prigušnica, statora i rotora dinamo, razni dijelovi elektromagnetskih uređaja i uređaja. Ovi proizvodi rade u varijablama magnetska polja, pa se u njima induciraju vrtložne struje. Osim toga, podložni su brzom preokretu magnetizacije. Gubici snage za pobuđivanje vrtložnih struja i za preokret magnetizacije smanjuju učinkovitost. strojeva i stoga ih treba svesti na minimum. Jedan od glavnih zahtjeva za svojstva električnog čelika je minimalna vrijednost zbroja tih gubitaka, koja se odnosi na jedinicu mase električnog čelika. Ti se gubici mjere u W/kg i nazivaju se specifičnim ili vatnim gubicima.

Vrijednost gubitaka u vatima određena je kako kvalitetom električnog čelika, tako i dizajnom i tehnologijom proizvodnje proizvoda od njega. Na primjer, jačina vrtložnih struja u jezgri transformatora i, posljedično, gubici snage određuju se električnim otporom materijala i površine presjek listovi od kojih je sastavljena jezgra, i što je veći električni otpor i što je manja debljina listova, to je manji gubitak u vatima. Gubici pri preokretu magnetizacije određeni su širinom histerezne petlje: što je histerezna petlja uža i što je sila prisile manja, to je manji specifični gubitak snage izgubljen za preokret magnetizacije. Širina histerezne petlje i koercitivna sila ovise o sastavu električnog čelika.

Niz drugih zahtjeva također se nameće električnim čelicima, koji proizlaze iz karakteristika vijeka trajanja proizvoda. Ako npr. čelik za izradu magnetskih jezgri transformatora mora imati visoka električna svojstva u jednom smjeru, što znači da je za ovaj metal dopuštena velika anizotropija magnetskih svojstava, tada je za izradu jezgri dinamoa i drugih uređaja s razgranatim magnetskim tokom potrebno da anizotropija svojstava bude minimalna.

Jedan od važna svojstva električni čelici leži u njihovoj sklona starenju, što dovodi do zamjetne promjene svojstava i degradira rad uređaja.

Većina proizvoda od transformatorskih čelika izrađuje se štancanjem iz lima. Stoga svi transformatorski čelici podliježu visokim zahtjevima u pogledu svojih plastičnost tijekom valjanja i štancanja.

Kompleks potrebnih svojstava električnih čelika ovisi o kemijski sastav metala i određenih fizikalnih i kristalografskih parametara lima, dobivenih kao rezultat složenih mehaničkih i toplinska obrada kod preraspodjele, ingot u lim.

Električni lim se proizvodi toplim i hladnim valjanjem. Trenutno se proizvodi samo 30 vrsta toplovaljanog i 39 razreda hladno valjanog transformatorskog čelika. Poželjno je hladno valjanje električnog metala, jer omogućuje dobivanje teksturiranog lima (tekstura je dominantna orijentacija kristala u polikristalnom agregatu, u ovom slučaju u listu). U takvoj ploči gubici u vatima i prisilna sila su manji nego u neteksturiranoj ploči.

Visoka elektromagnetska svojstva, mali gubitak u vatima i visoka magnetska indukcija osiguravaju savršena rebrasta (110) ili kubična (100) tekstura. Kod rebrastog lima gubitak u vatima duž smjera valjanja je dva puta manji nego kod toplo valjanih limova. No teksturu ruba karakterizira izražena anizotropija elektromagnetskih svojstava: u poprečnom smjeru, specifični gubitak je gotovo 4 puta, a koercitivna sila je 3 puta veća nego u smjeru kotrljanja.

Čelik s kubičnom teksturom odlikuje se još većim električnim svojstvima kako u uzdužnom, tako iu poprečnom smjeru u odnosu na valjanje. Stoga se trenutno proširuje proizvodnja hladno valjanog elektrolima s teksturom i savladava proizvodnja lima s kubičnom teksturom, a proizvodnja toplo valjanog lima postupno se smanjuje, te će se potpuno prestala u narednim godinama.

Savršena rebrasta struktura transformatorskog čelika formirana je dvostrukim hladnim valjanjem s srednjim i završnim žarenjem.. Za njegovo formiranje u procesu sekundarne rekristalizacije neophodna je prisutnost raspršenih inkluzija. Njihova se uloga očituje u tome da tijekom sekundarne prekristalizacije onemogućuju normalan rast zrna izvorne strukture, zbog čega pojedina zrna orijentacije nastala tijekom primarne prekristalizacije dobivaju povlašteni rast.

Za postizanje visokih svojstava transformatorskog čelika potrebno je da se nečistoće koje tvore inkluzije uklone nakon što se dobije savršena rebrasta struktura. To se događa u završnoj fazi toplinske obrade otapanjem inkluzija, difuzijom nečistoća na površinu i njihovim uklanjanjem u plinsku fazu.

Rebrastoj teksturi pridonose dvije vrste inkluzija: manganovi sulfidi i aluminijski ili silicijevi nitridi. Sukladno tome, koriste se dvije opcije za tehnologiju proizvodnje transformatorskog čelika - sumpor i dušik.. Kada se koristi varijanta sumpora, metal bi trebao sadržavati oko 0,1% Mn i približno 0,02% S. Čak iu SSSR-u, dušična varijanta tehnologije za proizvodnju električnog čelika u lučnim pećima postala je široko rasprostranjena.

Električna svojstva lima uvelike su određena veličine zrna, s povećanjem čiji se specifični gubici smanjuju. To se objašnjava iskrivljenom kristalnom rešetkom granica zrna, koje su stoga prepreka prolasku magnetskog polja. Povećanje veličine zrna smanjuje duljinu granica i time poboljšava svojstva lima.

Budući da svojstva transformatorskog čelika nisu određena samo kemijskim sastavom metala, već i fizičkim i kristalografskim parametrima lima, koji zauzvrat ovise o sastavu metala i načinu proizvodnje lima, standardna oznaka električnog lima odražava njegovu namjenu, kemijski sastav, tehnologiju izrade lima i njegova magnetska svojstva. Na primjer, u označavanju E43A, E3200, E330A, brojevi i slova se dešifriraju na sljedeći način:

E - električni čelik;
prva brojka je sadržaj silicija, %;
druga znamenka - zajamčena magnetska svojstva čelika (1 - s normalnim, 2 - s smanjenim, 3 - s malim gubicima u vatima);
00 - hladno valjani čelik niske teksture,
0 - hladno valjana tekstura;
A - visokokvalitetni čelik s posebno malim gubicima.

Silicij je jedini element koji se uvodi u transformatorski čelik kako bi se poboljšala električna svojstva željeza, stoga se njegov sadržaj odražava u oznaci. Prisutnost silicija povećava magnetsku propusnost i električni otpor čelika, smanjuje koercitivnu silu, čime se smanjuju gubici za preokret magnetizacije i vrtložne struje. Svi ostali elementi, s izuzetkom fosfora, negativno utječu na električna svojstva željeza. Stoga je tehnologija taljenja i obrade elektročelika izgrađena na način da gotov lim sa značajnom količinom silicija sadrži što manje drugih nečistoća.

U tom smislu, za proizvodnju proizvoda koji moraju imati visoku magnetsku zasićenost, koriste se transformatorski čelici koji sadrže smanjenu količinu silicija. Stoga je u takozvanim dinamo čelicima sadržaj silicija 2-3%. U transformatorskim čelicima, koji bi trebali imati minimalne gubitke tijekom preokretanja magnetizacije, sadržaj silicija je 3-4,5%.

Osim silicija aditivi fosfora doprinose povećanju veličine zrna i poboljšanju električnih svojstava čelika. Međutim, budući da fosfor istodobno povećava lomljivost čelika, može se koristiti samo u malim količinama (do 0,2%) za legiranje duktilnijih dinamičkih čelika.

Visok sadržaj silicija uzrokuje pojavu niza specifičnih metalurških nedostataka u tim čelicima. Najčešći nedostaci električnih čelika su mjehurići plina i rast ingota.. Utvrđena je ovisnost stupnja oštećenja ingota o sadržaju vodika: ingoti su gusti s dubokim skupljanjem sa sadržajem vodika manjim od 4 ml na 100 g metala i sa sadržajem vodika od 8 ml na 100 g metala. metal, svi ingoti se ne skupljaju. Te koncentracije ne prelaze uobičajenu razinu za legirane konstrukcijske, kuglične i nehrđajuće čelike, ali se kvar pojavljuje samo na električnim čelicima.

To se objašnjava smanjenjem u prisutnosti silicija, topljivost vodika, koji u procesu kristalizacije uzrokuje njegovu jaku segregaciju i stvaranje mjehurića. Stoga pri taljenju elektro čelika posebnu pozornost treba obratiti na mjere za smanjenje sadržaja vodika, prisutnost dušika u metalu također ima određeni utjecaj na rast ingota. Zbog toga njegov sadržaj u metalu ne smije prelaziti 0,006-0,010%. Temperatura snažno utječe na oštećenje metala mjehurićima: što je viša, to se više plinova otapa u metalu, a uz to se kristalizacija više usporava, što uzrokuje povećanu segregaciju i povećanje oštećenja ingota mjehurićima. Stoga temperatura metala tijekom lijevanja ne smije prelaziti 1590 ° C.

Ostali nedostaci električnih čelika su inverzije kore tijekom lijevanja, uzrokujući stvaranje zatočeništva i smanjenje kvalitete metalne površine, kao i stvaranje unutarnjih pukotina u ingotima - "kućice za ptice" nastaje velikom brzinom hlađenja na temperaturama ispod 120°C.

Značajke proizvodnje hladno valjanog transformatorskog čelika

Transformatorski (elektrotehnički) čelični lim ide u proizvodnju transformatora, električnih strojeva i uređaja. Ovaj čelik ima male gubitke remagnetizacije, visoku magnetsku indukciju i nisku koercitivnu silu. Debljina elektro toplovaljanog i hladno valjanog čeličnog lima je 1,0-0,1 mm. Najbolji transformatorski čelik je hladno valjan.

Maksimalni sadržaj silicija u hladno valjanom transformatorskom čeliku obično ne prelazi 3,5%, budući da se pri višoj koncentraciji značajno smanjuje duktilnost i povećava krutost čelika. Čelik se uglavnom valja u rolama debljine 0,5, 0,35 i 0,2 mm. Hladno valjani transformatorski čelik se isporučuje u limovima duljine 720-2000 i rolama širine 240-1000 mm.

Što je debljina lima tanja, to je manji gubitak remagnetizacije i veći kvalitete usluge transformatori i uređaji. Najbolji pokazatelji specifičnih gubitaka hladno valjanog transformatorskog čelika su 0,5-0,6 W/kg kada se remagnetizira na frekvenciji od 50 Hz i maksimalna vrijednost indukcije je 10.000 gausa.

Na magnetska svojstva transformatorskog čelika uglavnom utječe sadržaj silicija, koji povećava električni otpor i potiče rast krupnih zrnaca kada se zagrijava, što povećava magnetsku propusnost čelika. Formiranje velikih zrna također je olakšano strogim ograničenjem ostalih nečistoća u čeliku - ugljika, sumpora, fosfora, vodika, dušika.

Hladno valjani transformatorski čelik je teksturiran, ima visoka magnetska svojstva u smjeru valjanja (vruće valjani čelik nema teksturu). Dvije najkarakterističnije teksture transformatora

Smjer valjanja čelika je rebrasti i kubični. U slučaju rebraste teksture dijagonalna ravnina kubične rešetke (CL) poklapa se s ravninom kotrljanja, a smjer lakog magnetiziranja u α-željeznim (100) rešetkama poklapa se sa smjerom kotrljanja. Smjer tvrdog magnetiziranja (111) čini kut od 55° sa smjerom kotrljanja.

Pri izradi transformatora uzima se u obzir anizotropija magnetskih svojstava zadane teksture tako da se magnetski tok i smjer valjanja (smjer malih gubitaka i velike magnetske propusnosti) podudaraju.

Kod kubične teksture ravnina (100) se poklapa s ravninom kotrljanja, a rubovi kocke (smjerovi lakog magnetiziranja) nalaze se u smjeru kotrljanja i preko nje. Dakle, magnetska svojstva čelika s kubičnom teksturom jednaka su u smjeru valjanja i poprečno; te je čelike svrsishodno koristiti kao jezgre transformatora i uređaja u kojima se smjer magnetski tok promjene u vremenu. Početni materijal za hladno valjanje transformatorskog čelika su toplo valjani svitci s debljinom lima od približno 2,5 mm.

U dućanu hladno valjanje Najprije se provodi dekarborizacijsko žarenje toplo valjanih svitaka na temperaturi od 800°C tijekom ~30 h bez zaštitne atmosfere. Zatim se žareni valjci kontinuirano kisele u otopini sumporne (klorovodične) kiseline.

Hladno valjanje transformatorskog čelika debljine 0,5 i 0,35 mm odvija se u dva stupnja (s međužarenjem) s ukupnom redukcijom za svaki, stupanj ~60%. Zatim se provodi konačno visokotemperaturno žarenje na temperaturi od 1150-1180°C, što dovodi do rasta krupnih zrna. To je zbog činjenice da transformatorski čelik (čvrsta otopina silicija u a-željezu) nema a-Fe4 ± Y "Fe-transformaciju kada se zagrijava. Male nečistoće drugih elemenata, koje čine stotinke i tisućinke postotka, također doprinose rastu krupnih zrna.Na primjer, sadržaj ugljika u gotovom listu je samo 0,004-0,008% g

Nakon žarenja, deformacijska tekstura se pretvara u rekristalizacijsku teksturu orijentiranu na drugačiji način.

Tako se kao rezultat rekristalizacije tijekom završnog žarenja pri visokim temperaturama dobiva rebrasta ili kubična tekstura. Ovo žarenje se provodi u zaštitnoj atmosferi, koja je dušik ili suhi vodik. Potonji, spajajući se s kisikom, tvori vodenu paru, koja odmah isparava i rafinira čelik, apsorbirajući preostali ugljik. Osim toga, suhi vodik proizvodi najsavršeniju kubičnu teksturu, ali je skup u usporedbi s dušikom i eksplozivom. Zbog toga se kao zaštitni medij protiv oksidacije najčešće koristi dušik (ili mješavina dušika i vodika).

U radionicama hladnog valjanja transformatorski čelik se proizvodi s elektroizolacijskim premazom, koji poboljšava njegove performanse i antikorozivna svojstva. Role se režu u listove potrebnih dimenzija na poprečnim i uzdužnim reznim jedinicama. Hladno valjanje transformatorskog čelika izvodi se i na jednostojnim mlinovima, a u novije vrijeme i na mlinovima s 20 valjaka koji daju visokokvalitetni gotovi lim.

Odnosi se na magnetske čelike, koji se koriste za proizvodnju električnih i trajni magneti, za magnetske jezgre promjenjivo polje na primjer, transformatori, električni mjerni instrumenti itd. Magnetski čelik se prema svojim magnetskim svojstvima može klasificirati na tvrdi magnet i meki magnet. Potonje se primjenjuje elektro čelik, kupšto je uz nisku cijenu moguće u tvrtki PromKomplekt.

Tanki lim od mekog magnetskog čelika, koji se koristi za izradu magnetskih krugova za sljedeću električnu opremu: transformatore, generatore, prigušnice, releje, stabilizatore itd. Isporuka elektro čelika proizvodi se u limovima čije su najpopularnije dimenzije 750x1500 mm i 1000x2000 mm ili u čeličnim kolutima, što olakšava rezanje materijala.

Klasifikacija elektro čelika

tehnologija proizvodnje razlikuje:

hladno valjani električni čelici GOST 21427.1-83, GOST 21427.2-83 koji sadrže do 3,3% silicija
toplo valjani električni čelici koji sadrže do 4,5% silicija

po vrsti proizvoda:

električni čelični limovi
dugi proizvodi od električnog čelika
valjani električni čelik
traka izrezana od električnog čelika

Električni čelik može promijeniti takav elektromagnetski Svojstva kao električna otpornost, magnetska propusnost i drugo, ovisno o količini silicija sadržanog u njemu.

Električni čelik se obično žari na 800-850 stupnjeva Celzija radi ublažavanja mehaničkog naprezanja. U slučaju isporuke elektročelika u neožarenom stanju, on mora biti podvrgnut dodatnoj toplinskoj obradi.

Označavanje električnog čelika

Električni čelik označen je brojevima koji označavaju sljedeće:

prva znamenka - klasa po vrsti valjanja
druga znamenka je vrsta prema sadržaju silicija
treća znamenka - prema glavnoj normaliziranoj karakteristici
četvrta i peta znamenka - vrijednost gornje karakteristike

Osim toga, postoji oznaka razreda električnog čelika u alfanumeričkom obliku: slovo E označava vrstu čelika, a broj nakon njega označava stupanj legiranja čelika sa silicijem.

Električni čelici uključuju tehničko željezo - legura s ugljikom ne više od 0,02%. Tehničko željezo koristi se u proizvodnji jezgri, elektromagneta, ploča baterija itd. Magnetska svojstva željeza mijenjaju se tijekom pretaljenja u vakuumskom okruženju, a unutarnje naprezanje, kao u slučaju elektromagnetskog čelika, smanjuje se žarenjem.
,

Čelični lim koji se koristi za proizvodnju magnetskih žica za električnu opremu (transformatori, generatori, releji, elektromotori i magneti) naziva se električni čelik. Materijal je magnetski mekan, što ga čini optimalnim za primjenu u elektrotehnici.

Svojstva koja posjeduje električni čelik

Iz potrebne zahtjeve ovisi o sadržaju frakcije silicija, što povećava otpornost električne energije. Razne proizvodne tehnologije električni čelici se dijele na:

toplo valjani - sadržaj silicija do 4,5 posto;
hladno valjani - sadržaj silicija do 3,3 posto.

Postoji uvjetna podjela na:

dinamičan;
relej;
transformator.

Električni uređaji rade u izmjeničnim magnetskim poljima, zbog čega se induciraju vrtložne struje i brzo dolazi do preokreta magnetizacije. Ovaj trošak snaga smanjuje učinkovitost. Glavni zahtjev za takvu opremu je da se ti gubici minimiziraju, kako dodavanjem silicija tako i tankošću listova materijala.

Električni čelik ima izvrsnu magnetsku propusnost. Obično se proizvodi u limovima debljine od 0,1 do 0,5 mm, hladno ili toplo valjanim. Postoje značajne razlike u kristalnoj strukturi toplovaljanog i hladnovaljanog čelika.

Grubokristalni materijal ima magnetsku propusnost veću od finozrnastog materijala. Obrada (mehanička i toplinska), promjenom veličine kristala, utječe na magnetska svojstva. Žarenje metala potiče povećanje veličine kristala i smanjenje unutarnji stres. Time se povećava propusnost i smanjuje prisilna sila.

Klasifikacija ovisno o oznaci

Značenje brojeva za označavanje čelika:

Prva znamenka: struktura i vrsta najma. 1 - izotropno toplo valjani, 2 - izotropno hladno valjani, 3 - anizotropno hladno valjani.
Druga znamenka: udio silicija. 0 - do 0,4 posto, 1 - od 0,4 do 0,8 posto, 2 - od 0,8 do 1,8 posto, 3 - od 1,8 do 2,8 posto, 4 - od 2,8 do 3,8 posto, 5 - od 3,8 do 4,8 posto.
Treća znamenka: glavna karakteristika. Specifični gubici energije tijekom magnetske indukcije.
Četvrta i peta znamenka: kvantitativni pokazatelj karakteristika.

Prva tri broja oznake marke označavaju vrstu električnog čelika.

Električni čelik razne vrste razlikuje se po cijeni i namjeni materijala. Često se proizvodi u žarenom obliku. Ponekad je potrebna dodatna toplinska obrada na 800 stupnjeva Celzija. Ako se čelici isporučuju neotopljeni, potrebna je visokotemperaturna obrada dijelova za odgovarajuću razinu kvalitete.

Nelegirani električni čelik

Ovaj materijal se koristi u magnetskim krugovima raznih električnih uređaja.

Čelik je klasificiran prema vrsti:

proizvodi (traka, lim, rola);
kvalitetne karakteristike metalne površine.

Naša internet trgovina nudi jednostavnu i brzu kupnju visokokvalitetni proizvodi u rasponu za zadovoljavanje širokog spektra potreba. Električni čelik je tražen zbog svoje optimalne magnetske propusnosti i niskog gubitka energije u magnetskom polju.