Stal elektrotechniczna walcowana na zimno. Stal elektryczna lub żelazo transformatorowe: gatunki, opis

Stale elektrotechniczne są przeznaczone do produkcji rdzenie transformatorów, dławików, stojanów i wirników prądnic, różne części urządzeń i urządzeń elektromagnetycznych. Te produkty działają w zmiennych pola magnetyczne, więc indukowane są w nich prądy wirowe. Ponadto podlegają szybkiemu odwróceniu namagnesowania. Straty mocy do wzbudzania prądów wirowych i odwracania magnetyzacji zmniejszają sprawność. maszyn i dlatego powinno być ograniczone do minimum. Jednym z głównych wymagań dotyczących właściwości stali elektrotechnicznej jest: minimalna wartość sumy tych strat, odniesiona do masy jednostkowej stali elektrotechnicznej. Straty te są mierzone w W/kg i nazywane są stratami właściwymi lub watami.

O wartości strat w watach decyduje zarówno jakość stali elektrotechnicznej, jak i konstrukcja i technologia wytwarzania z niej wyrobów. Na przykład siła prądów wirowych w rdzeniach transformatorów, a co za tym idzie straty mocy, są determinowane przez rezystancję elektryczną materiału i powierzchnię Przekrój arkusze, z których składa się rdzeń, oraz im większa rezystancja elektryczna i im mniejsza grubość blach, tym mniejsza strata watów. Straty odwrócenia namagnesowania są określone przez szerokość pętli histerezy: im węższa pętla histerezy i im mniejsza siła koercji, tym mniejsza strata mocy jednostkowej na odwrócenie namagnesowania. Szerokość pętli histerezy i siła koercji zależą od składu stali elektrotechnicznej.

Na stale elektrotechniczne nakłada się również szereg innych wymagań, wynikających z charakterystyki żywotności produktów. Jeśli na przykład stal do produkcji rdzeni magnetycznych transformatorów musi mieć wysokie właściwości elektryczne w jednym kierunku, co oznacza, że dla tego metalu dopuszczalna jest duża anizotropia właściwości magnetycznych, to do wytwarzania rdzeni prądnic i innych urządzeń o rozgałęzionym strumieniu magnetycznym konieczne jest, aby anizotropia właściwości była minimalna.

Jeden z ważne właściwości stale elektryczne tkwią w ich skłonny do starzenia, co prowadzi do zauważalnej zmiany właściwości i pogarsza działanie urządzeń.

Większość produktów ze stali transformatorowych jest wytwarzana przez tłoczenie z blachy. Dlatego wszystkie stale transformatorowe podlegają wysokim wymaganiom dotyczącym ich plastyczność podczas walcowania i tłoczenia.

Kompleks niezbędnych właściwości stali elektrotechnicznych zależy od skład chemiczny metal i określone parametry fizyczne i krystalograficzne blachy, uzyskane w wyniku złożonych mechanicznych i obróbka cieplna przy redystrybucji wlewek w arkusz.

Blacha elektryczna jest wytwarzana przez walcowanie na gorąco i na zimno. Obecnie produkowanych jest tylko 30 gatunków stali transformatorowej walcowanej na gorąco i 39 gatunków stali transformatorowej walcowanej na zimno. Preferowane jest walcowanie na zimno metalu elektrycznego, ponieważ pozwala uzyskać teksturowany arkusz (tekstura jest dominującą orientacją kryształów w agregacie polikrystalicznym, w tym przypadku w arkuszu). W takim arkuszu straty mocy i siła przymusu są mniejsze niż w arkuszu nieteksturowanym.

Wysokie właściwości elektromagnetyczne, niskie straty mocy i wysoka indukcja magnetyczna są zapewniane przez idealną teksturę żebrowaną (110) lub sześcienną (100). W arkuszu żebrowanym strata mocy w kierunku walcowania jest dwukrotnie mniejsza niż w arkuszach walcowanych na gorąco. Ale tekstura krawędzi charakteryzuje się wyraźną anizotropią właściwości elektromagnetycznych: w kierunku poprzecznym strata właściwa jest prawie 4 razy większa, a siła przymusu 3 razy większa niż w kierunku walcowania.

Stal o fakturze sześciennej wyróżnia się jeszcze wyższymi właściwościami elektrycznymi zarówno w kierunku wzdłużnym, jak i zwłaszcza poprzecznym względem walcowania. Dlatego w chwili obecnej rozwija się produkcja blachy elektrotechnicznej zimnowalcowanej o teksturze i opanowano produkcję blachy o teksturze sześciennej, a produkcja blachy gorącowalcowanej jest stopniowo ograniczana i będzie całkowicie ustał w nadchodzących latach.

Idealną strukturę żeber stali transformatorowej tworzy podwójne walcowanie na zimno z wyżarzaniem pośrednim i końcowym.. Do jego powstania w procesie wtórnej rekrystalizacji niezbędna jest obecność rozproszonych wtrąceń. Ich rola przejawia się w tym, że podczas wtórnej rekrystalizacji uniemożliwiają normalny wzrost ziaren o pierwotnej strukturze, w wyniku czego poszczególne ziarna o orientacji powstałej podczas pierwotnej rekrystalizacji uzyskują preferencyjny wzrost.

Aby uzyskać wysokie właściwości stali transformatorowej konieczne jest usunięcie zanieczyszczeń tworzących wtrącenia po uzyskaniu idealnej struktury żeber. Następuje to na końcowym etapie obróbki cieplnej poprzez rozpuszczenie wtrąceń, dyfuzję zanieczyszczeń na powierzchnię i usunięcie ich do fazy gazowej.

Na prążkowaną teksturę składają się dwa rodzaje wtrąceń: siarczki manganu oraz azotki glinu lub krzemu. W związku z tym stosowane są dwie opcje technologii produkcji stali transformatorowej - siarka i azot.. Przy zastosowaniu wariantu siarkowego metal powinien zawierać około 0,1% Mn i około 0,02% S. Nawet w ZSRR rozpowszechnił się azotowy wariant technologii produkcji stali elektrycznej w piecach łukowych.

Właściwości elektryczne arkusza są w dużej mierze zdeterminowane przez wielkości ziaren, przy wzroście, przy którym zmniejszają się straty właściwe. Tłumaczy się to zniekształconą siecią krystaliczną granic ziaren, które są zatem przeszkodą w przechodzeniu pola magnetycznego. Zwiększenie wielkości ziarna zmniejsza długość granic, a tym samym poprawia właściwości arkusza.

Ponieważ właściwości stali transformatorowej determinowane są nie tylko składem chemicznym metalu, ale także parametrami fizycznymi i krystalograficznymi blachy, które z kolei zależą od składu metalu i sposobu wytwarzania blachy, standardowe oznaczenie blachy elektrotechnicznej odzwierciedla jej przeznaczenie, skład chemiczny, technologię wytwarzania blachy oraz jej właściwości magnetyczne. Na przykład w oznaczeniu E43A, E3200, E330A cyfry i litery są odszyfrowywane w następujący sposób:

E - stal elektryczna;
pierwsza liczba to zawartość krzemu, %;
druga cyfra - gwarantowane właściwości magnetyczne stali (1 - o normalnym, 2 - o obniżonym, 3 - o niskich stratach w watach);
00 - stal niskoteksturowana zimnowalcowana,
0 - teksturowane na zimno;
A - stal wysokiej jakości o szczególnie niskich stratach.

Krzem jest jedynym pierwiastkiem wprowadzanym do stali transformatorowej w celu poprawy właściwości elektrycznych żelaza, dlatego jego zawartość znajduje odzwierciedlenie w oznakowaniu. Obecność krzemu zwiększa przepuszczalność magnetyczną i opór elektryczny stali, obniża siłę koercji, zmniejszając tym samym straty zarówno dla odwrócenia namagnesowania, jak i prądów wirowych. Wszystkie inne pierwiastki, z wyjątkiem fosforu, niekorzystnie wpływają na właściwości elektryczne żelaza. Dlatego technologia wytapiania i obróbki stali elektrotechnicznych jest zbudowana w taki sposób, aby gotowa blacha ze znaczną ilością krzemu zawierała jak najmniej innych zanieczyszczeń.

W związku z tym do wytwarzania produktów, które muszą mieć wysokie nasycenie magnetyczne, stosuje się stale transformatorowe zawierające zmniejszoną ilość krzemu. Dlatego w tzw. stalach dynamo zawartość krzemu wynosi 2-3%. W stalach transformatorowych, które powinny mieć minimalne straty podczas odwracania namagnesowania, zawartość krzemu wynosi 3-4,5%.

Oprócz krzemu dodatki fosforu przyczyniają się do zwiększenia wielkości ziarna i poprawy właściwości elektrycznych stali. Ponieważ jednak fosfor jednocześnie zwiększa kruchość stali, można go stosować tylko w niewielkich (do 0,2%) ilościach do stopowania bardziej ciągliwych stali dynamicznych.

Wysoka zawartość krzemu powoduje pojawienie się w tych stalach szeregu specyficznych wad metalurgicznych. Najczęstszymi wadami stali elektrotechnicznej są pęcherzyki gazu i rozrost wlewków.. Ustalono zależność stopnia uszkodzenia wlewków od zawartości wodoru: wlewki są gęste, z głębokim skurczem o zawartości wodoru poniżej 4 ml na 100 g metalu i o zawartości wodoru 8 ml na 100 g metalu. metal, wszystkie wlewki nie kurczą się. Stężenia te nie przekraczają zwykłego poziomu dla stali stopowych konstrukcyjnych, łożyskowych i nierdzewnych, ale wada występuje tylko w przypadku stali elektrotechnicznych.

Tłumaczy się to spadkiem w obecności krzemu rozpuszczalność wodoru, który w procesie krystalizacji powoduje jego silną segregację i powstawanie pęcherzyków. Dlatego w wytopie stali elektrotechnicznych należy zwrócić szczególną uwagę na środki mające na celu: redukcja zawartości wodoru, obecność azotu w metalu ma również pewien wpływ na wzrost wlewków. Z tego powodu jego zawartość w metalu nie powinna przekraczać 0,006-0,010%. Temperatura silnie wpływa na uszkadzanie metalu przez bąbelki: im wyższa, tym więcej gazów rozpuszcza się w metalu, a ponadto tym bardziej spowalnia krystalizacja, co powoduje zwiększoną segregację i wzrost uszkodzenia wlewków przez bąbelki. Dlatego temperatura metalu podczas odlewania nie powinna przekraczać 1590 ° C.

Inne wady stali elektrotechnicznych to inwersje skorupy podczas odlewania, powodujące powstawanie niewoli i obniżanie jakości powierzchni metalu, a także powstawanie wewnętrznych pęknięć we wlewkach - „ptaszarni” powstające przy dużej szybkości chłodzenia w temperaturach poniżej 120 ° C.

Cechy produkcji stali transformatorowej walcowanej na zimno

Blacha transformatorowa (elektrotechniczna) trafia do produkcji transformatorów, maszyn i urządzeń elektrycznych. Stal ta charakteryzuje się niskimi stratami przemagnesowania, wysoką indukcją magnetyczną i niską siłą koercji. Grubość blachy stalowej gorącowalcowanej i zimnowalcowanej elektrycznie wynosi 1,0-0,1 mm. Najlepsza stal transformatorowa jest walcowana na zimno.

Maksymalna zawartość krzemu w walcowanej na zimno stali transformatorowej zwykle nie przekracza 3,5%, ponieważ przy wyższym stężeniu ciągliwość jest znacznie zmniejszona, a sztywność stali wzrasta. Stal walcowana jest głównie w rolkach o grubości 0,5, 0,35 i 0,2 mm. Stal transformatorowa walcowana na zimno dostarczana jest w arkuszach o długości 720-2000 oraz zwojach o szerokości 240-1000 mm.

Im cieńsza grubość blachy, tym mniejsza strata przemagnesowania i wyższa jakość usług transformatory i urządzenia. Najlepsze wskaźniki strat właściwych stali transformatorowej walcowanej na zimno wynoszą 0,5-0,6 W/kg, gdy jest ona ponownie magnesowana z częstotliwością 50 Hz, a maksymalna wartość indukcji wynosi 10 000 gausów.

Na właściwości magnetyczne stali transformatorowej wpływa głównie zawartość krzemu, który zwiększa opór elektryczny i sprzyja wzrostowi dużych ziaren po podgrzaniu, co zwiększa przepuszczalność magnetyczną stali. Powstawaniu dużych ziaren sprzyja również ścisłe ograniczenie innych zanieczyszczeń w stali – węgla, siarki, fosforu, wodoru, azotu.

Stal transformatorowa walcowana na zimno jest teksturowana, ma wysokie właściwości magnetyczne w kierunku walcowania (stal walcowana na gorąco nie ma tekstury). Dwie najbardziej charakterystyczne tekstury transformatora

Kierunek walcowania stali jest żebrowany i sześcienny. W przypadku tekstury żebrowanej płaszczyzna przekątnej sieci sześciennej (CL) pokrywa się z płaszczyzną toczenia, a kierunek łatwego namagnesowania w sieciach α-żelaznych (100) pokrywa się z kierunkiem toczenia. Kierunek magnesowania twardego (111) tworzy kąt 55° z kierunkiem walcowania.

W produkcji transformatorów uwzględnia się anizotropię właściwości magnetycznych o określonej teksturze, tak aby strumień magnetyczny i kierunek walcowania (kierunek małych strat i wysokiej przenikalności magnetycznej) pokrywały się.

Przy fakturze sześciennej płaszczyzna (100) pokrywa się z płaszczyzną toczenia, a krawędzie sześcianu (kierunki łatwego namagnesowania) znajdują się w kierunku toczenia i w poprzek niego. Tak więc właściwości magnetyczne stali o sześciennej fakturze są takie same w kierunku walcowania i w poprzek; celowe jest stosowanie tych stali jako rdzeni transformatorów i urządzeń, w których kierunek strumień magnetyczny zmiany w czasie. Materiałem wyjściowym do walcowania na zimno stali transformatorowej są zwoje walcowane na gorąco o grubości blachy około 2,5 mm.

W sklepie walcowanie na zimno Najpierw wyżarzanie odwęglające kręgów walcowanych na gorąco przeprowadza się w temperaturze 800°C przez ~30 h bez atmosfery ochronnej. Następnie wyżarzone walce są w sposób ciągły trawione w roztworze kwasu siarkowego (chlorowodorowego).

Walcowanie na zimno stali transformatorowej grubości 0,5 i 0,35 mm następuje w dwóch etapach (z wyżarzaniem pośrednim) z łączną redukcją dla każdego etapu ~60%. Następnie następuje końcowe wyżarzanie w wysokiej temperaturze w temperaturze 1150-1180°C, co prowadzi do wzrostu gruboziarnistych ziaren. Wynika to z faktu, że stal transformatorowa (roztwór stały krzemu w a-żelazie) nie ma po podgrzaniu przemiany a-Fe4 ± Y "Fe-. Drobne zanieczyszczenia innych pierwiastków, stanowiące setne i tysięczne procenta, przyczyniają się również do wzrostu dużych ziaren.Na przykład zawartość węgla w gotowym arkuszu wynosi tylko 0,004-0,008% g

Po wyżarzaniu tekstura deformacji przekształca się w teksturę rekrystalizacji zorientowaną w inny sposób.

W ten sposób w wyniku rekrystalizacji podczas końcowego wyżarzania wysokotemperaturowego uzyskuje się teksturę żebrowaną lub sześcienną. To wyżarzanie odbywa się w atmosferze ochronnej, którą jest azot lub suchy wodór. Ten ostatni w połączeniu z tlenem tworzy parę wodną, która natychmiast odparowuje i uszlachetnia stal, pochłaniając pozostały węgiel. Ponadto suchy wodór daje najdoskonalszą konsystencję sześcienną, ale jest kosztowny w porównaniu z azotem i wybuchowy. Z tego powodu azot (lub mieszanina azotu i wodoru) jest najczęściej stosowany jako środek ochronny przed utlenianiem.

W walcowniach zimnych stal transformatorowa jest produkowana z powłoką elektroizolacyjną, która poprawia jej wydajność i właściwości antykorozyjne. Rolki są cięte na arkusze o wymaganych wymiarach na jednostkach tnących poprzecznych i wzdłużnych. Walcowanie na zimno stali transformatorowej odbywa się również na walcarkach jednostanowiskowych, a ostatnio na walcarkach 20-walcowych, które zapewniają wysoką jakość gotowej blachy.

Odnosi się do stali magnetycznych, które są używane do produkcji urządzeń elektrycznych i magnesy trwałe, dla rdzeni magnetycznych pole zmienne np. transformatory, elektryczne przyrządy pomiarowe itp. Stal magnetyczna może być sklasyfikowana zgodnie z jej właściwościami magnetycznymi na magnetycznie twardy i magnetycznie miękki. To ostatnie dotyczy stal elektryczna, kup co niskim kosztem jest możliwe w firmie PromKomplekt.

Miękka stal magnetyczna cienkowarstwowa, z której wykonuje się obwody magnetyczne dla następujących urządzeń elektrycznych: transformatory, generatory, dławiki, przekaźniki, stabilizatory itp. Dostawa stali elektrotechnicznej produkowana jest w arkuszach, których najpopularniejsze wymiary to 750x1500 mm i 1000x2000 mm lub w kręgach stalowych, co ułatwia cięcie materiału.

Klasyfikacja stali elektrotechnicznej

technologia produkcji wyróżnia:

stale elektrotechniczne walcowane na zimno, GOST 21427.1-83, GOST 21427.2-83 zawierający do 3,3% krzemu
stale elektrotechniczne walcowane na gorąco, zawierający do 4,5% krzemu

według rodzaju produktu:

blachy ze stali elektrotechnicznej,
wyroby długie ze stali elektrotechnicznej,
walcowana stal elektryczna
pasek wycięty ze stali elektrotechnicznej,

Stal elektryczna może zmienić takie elektromagnetyczne nieruchomości jak rezystywność elektryczna, przenikalność magnetyczna i inne, w zależności od ilości zawartego w nim krzemu.

Stal elektrotechniczna jest zwykle wyżarzana w temperaturze 800-850 stopni Celsjusza w celu zmniejszenia naprężeń mechanicznych. W przypadku dostawy stali elektrotechnicznej w stanie niewyżarzonym należy poddać ją dodatkowej obróbce cieplnej.

Znakowanie stali elektrycznej

Stal elektrotechniczna jest oznaczona numerami, które wskazują, co następuje:

pierwsza cyfra - klasa według rodzaju walcowania
druga cyfra to typ według zawartości krzemu
trzecia cyfra - zgodnie z główną znormalizowaną charakterystyką
cyfra czwarta i piąta - wartość powyższej cechy

Dodatkowo oznaczenie gatunku stali elektrotechnicznej w formie alfanumerycznej: litera E oznacza rodzaj stali, a następująca po niej liczba oznacza stopień stopienia stali z krzemem.

Stale elektryczne obejmują żelazo techniczne - stop z węglem nie większym niż 0,02%. Żelazo techniczne wykorzystywane jest do produkcji rdzeni, elektromagnesów, płyt akumulatorowych itp. Właściwości magnetyczne żelaza zmieniają się podczas przetapiania w środowisku próżniowym, a naprężenia wewnętrzne, podobnie jak w przypadku stali elektromagnetycznej, są redukowane przez wyżarzanie.
,

Blacha stalowa używana do produkcji przewodów magnetycznych do elektrycznych urządzeń funkcjonalnych (transformatory, generatory, przekaźniki, silniki elektryczne i magnesy) nazywana jest stalą elektryczną. Materiał jest magnetycznie miękki, co czyni go optymalnym do zastosowania w elektrotechnice.

Właściwości posiadane przez stal elektrotechniczną

Od niezbędne wymagania zależy od zawartości frakcji krzemu, która zwiększa oporność elektryczną. Różny technologie produkcji stale elektrotechniczne dzielą się na:

walcowane na gorąco - zawartość krzemu do 4,5 proc.;
walcowane na zimno - zawartość krzemu do 3,3 proc.

Istnieje warunkowy podział na:

dynamiczny;
przekaźnik;
transformator.

Urządzenia elektryczne działają w zmiennym polu magnetycznym, dlatego indukowane są prądy wirowe, a odwrócenie namagnesowania następuje szybko. Ten wydatek moc zmniejsza wydajność. Głównym wymaganiem stawianym takim urządzeniom jest minimalizacja tych strat, zarówno poprzez dodatek krzemu, jak i cienkość arkuszy materiału.

Stal elektrotechniczna ma doskonałą przepuszczalność magnetyczną. Jest zwykle wytwarzany w arkuszach o grubości od 0,1 do 0,5 mm, walcowanych na zimno lub na gorąco. Istnieją znaczne różnice w strukturze krystalicznej stali walcowanej na gorąco i na zimno.

Materiał grubokrystaliczny ma wyższą przepuszczalność magnetyczną niż materiał drobnoziarnisty. Obróbka (zarówno mechaniczna, jak i termiczna), poprzez zmianę wielkości kryształów, wpływa na właściwości magnetyczne. Wyżarzanie metalu sprzyja zwiększeniu wielkości kryształów i zmniejszeniu stres wewnętrzny. Zwiększa to przepuszczalność i zmniejsza siłę przymusu.

Klasyfikacja w zależności od oznakowania

Znaczenie numerów oznakowania stali:

Pierwsza cyfra: struktura i rodzaj wynajmu. 1 – izotropowy walcowany na gorąco, 2 – izotropowy walcowany na zimno, 3 – anizotropowy walcowany na zimno.
Druga cyfra: proporcja krzemu. 0 - do 0,4 proc., 1 - od 0,4 do 0,8 proc., 2 - od 0,8 do 1,8 proc., 3 - od 1,8 do 2,8 proc., 4 - od 2,8 do 3,8 proc., 5 - od 3,8 do 4,8 proc.
Trzecia cyfra: główna charakterystyka. Specyficzne straty energii podczas indukcji magnetycznej.
Cyfra czwarta i piąta: ilościowy wskaźnik cech.

Pierwsze trzy cyfry oznaczenia marki wskazują rodzaj stali elektrotechnicznej.

Stal elektryczna różnego rodzaju różni się ceną i przeznaczeniem materiału. Często jest produkowany w formie wyżarzonej. Czasami wymagana jest dodatkowa obróbka cieplna w temperaturze 800 stopni Celsjusza. Jeśli stal dostarczana jest w stanie nie wyżarzonym, wymagana jest obróbka części w wysokiej temperaturze w celu uzyskania odpowiedniego poziomu jakości.

Stal elektrotechniczna niestopowa

Materiał ten jest stosowany w obwodach magnetycznych różnych urządzeń elektrycznych.

Stal jest klasyfikowana według typu:

produkty (taśma, arkusz, rolka);
cechy jakościowe powierzchni metalu.

Nasz sklep internetowy oferuje łatwe i szybkie zakupy produkty wysokiej jakości w zakresie spełniającym szeroki zakres potrzeb. Stal elektrotechniczna jest poszukiwana ze względu na optymalną przepuszczalność magnetyczną i niskie straty energii w polu magnetycznym.