Hladno valjano električno jeklo. Električno jeklo ali transformatorsko železo: stopnje, opis

Za izdelavo so namenjena električna jekla jedra transformatorjev, dušilke, statorji in rotorji dinamov, različni deli elektromagnetnih naprav in naprav. Ti izdelki delujejo v spremenljivkah magnetna polja, zato se v njih inducirajo vrtinčni tokovi. Poleg tega so podvrženi hitremu obratu magnetizacije. Izgube moči za vzbujanje vrtinčnih tokov in za obrat magnetizacije zmanjšujejo učinkovitost. stroji in jih je zato treba čim manj. Ena glavnih zahtev za lastnosti električnega jekla je najmanjša vrednost vsote teh izgub, ki se nanaša na enoto mase električnega jekla. Te izgube se merijo v W/kg in se imenujejo specifične ali vatne izgube.

Vrednost vatnih izgub je določena tako s kakovostjo električnega jekla kot z zasnovo in tehnologijo izdelave izdelkov iz njega. Na primer, moč vrtinčnih tokov v jedrih transformatorjev in posledično izgube moči določata električni upor materiala in površina prečni prerez listov, iz katerih je sestavljeno jedro, in večji kot je električni upor in manjša kot je debelina listov, manjša je izguba vatov. Izgube pri obračanju magnetizacije so določene s širino histerezne zanke: ožja kot je histerezna zanka in manjša koercitivna sila, manjša je specifična izguba moči, izgubljena za obrat magnetizacije. Širina histerezne zanke in koercitivna sila sta odvisni od sestave električnega jekla.

Za električna jekla veljajo tudi številne druge zahteve, ki izhajajo iz značilnosti življenjske dobe izdelkov. Če na primer jeklo za izdelavo magnetnih jeder transformatorjev mora imeti visoke električne lastnosti v eni smeri, kar pomeni, da je za to kovino dovoljena velika anizotropija magnetnih lastnosti, potem je za izdelavo jeder dinamov in drugih naprav z razvejanim magnetnim tokom nujno, da je anizotropija lastnosti minimalna.

Eden od pomembne lastnosti električna jekla leži v njihovi nagnjeni k staranju, kar vodi do opazne spremembe lastnosti in poslabša delovanje naprav.

Večina izdelkov iz transformatorskih jekel je izdelana z vtiskovanjem iz pločevine. Zato za vsa transformatorska jekla veljajo visoke zahteve glede njihove plastičnost med valjanjem in žigosanjem.

Kompleks potrebnih lastnosti električnih jekel je odvisen od kemična sestava kovine ter nekaterih fizikalnih in kristalografskih parametrov pločevine, ki so posledica zapletenih mehanskih in toplotna obdelava pri prerazporeditvi ingot v list.

Električna pločevina se proizvaja z vročim in hladnim valjanjem. Trenutno se proizvaja le 30 razredov toplo valjanega in 39 razredov hladno valjanega transformatorskega jekla. Zaželeno je hladno valjanje električne kovine, saj vam omogoča, da dobite teksturiran list (tekstura je prevladujoča orientacija kristalov v polikristalnem agregatu, v tem primeru v listu). V takem listu sta izguba vatov in prisilna sila manjša kot v neteksturirani plošči.

Visoke elektromagnetne lastnosti, nizke izgube v vatih in visoko magnetno indukcijo zagotavlja popolna rebrasta (110) ali kubična (100) tekstura. Pri rebrasti pločevini je izguba vatov vzdolž smeri valjanja dvakrat manjša kot pri vroče valjanih ploščah. Toda za teksturo roba je značilna izrazita anizotropija elektromagnetnih lastnosti: v prečni smeri je specifična izguba skoraj 4-krat, prisilna sila pa 3-krat večja kot v smeri valjanja.

Jeklo s kubično teksturo odlikujejo še višje električne lastnosti tako v vzdolžni kot predvsem v prečni smeri glede na valjanje. Zato se trenutno širi proizvodnja hladno valjane elektropločevine s teksturo in obvladuje se proizvodnja pločevine s kubično teksturo, proizvodnja toplo valjane pločevine pa se postopoma zmanjšuje in bo v prihodnjih letih popolnoma prenehala.

Popolna rebrasta struktura transformatorskega jekla je oblikovana z dvojnim hladnim valjanjem z vmesnim in končnim žarjenjem.. Za njegovo tvorbo v procesu sekundarne prekristalizacije je potrebna prisotnost razpršenih vključkov. Njihova vloga se kaže v tem, da med sekundarno prekristalizacijo preprečujejo normalno rast zrn prvotne strukture, zaradi česar posamezna zrna z orientacijo, ki nastanejo pri primarni prekristalizaciji, dobijo prednostno rast.

Za pridobitev visokih lastnosti transformatorskega jekla potrebno je odstraniti nečistoče, ki tvorijo vključke, potem ko je dosežena popolna rebrasta struktura. To se zgodi v končni fazi toplotne obdelave z raztapljanjem vključkov, razpršitvijo nečistoč na površino in njihovo odstranitvijo v plinsko fazo.

K rebrasti teksturi prispevata dve vrsti vključkov: manganovi sulfidi in aluminijevi ali silicijevi nitridi. V skladu s tem se uporabljata dve možnosti za tehnologijo proizvodnje transformatorskega jekla - žveplo in dušik.. Pri uporabi žveplove variante mora kovina vsebovati približno 0,1 % Mn in približno 0,02 % S. Tudi v ZSSR se je razširila dušikova različica tehnologije za proizvodnjo električnega jekla v obločnih pečeh.

Električne lastnosti pločevine v veliki meri določajo velikosti zrn, s povečanjem pa se specifične izgube zmanjšajo. To je razloženo z izkrivljeno kristalno mrežo mej zrn, ki so torej ovira za prehod magnetnega polja. Povečanje velikosti zrn zmanjša dolžino meja in tako izboljša lastnosti pločevine.

Ker lastnosti transformatorskega jekla niso določene le s kemično sestavo kovine, temveč tudi s fizikalnimi in kristalografskimi parametri pločevine, ki so odvisni od sestave kovine in načina izdelave pločevine, je standardna oznaka jeklene pločevine odraža njen namen, kemično sestavo, tehnologijo izdelave pločevine in njene magnetne lastnosti. Na primer, pri označevanju E43A, E3200, E330A so številke in črke dešifrirane na naslednji način:

E - električno jeklo;
prva številka je vsebnost silicija, %;
druga številka - zajamčene magnetne lastnosti jekla (1 - z normalnimi, 2 - z zmanjšanimi, 3 - z nizkimi izgubami v vatih);
00 - hladno valjano jeklo z nizko teksturo,
0 - hladno valjana teksturirana;
A - visokokakovostno jeklo s posebej nizkimi izgubami.

Silicij je edini element, ki se v transformatorsko jeklo vnese za izboljšanje električnih lastnosti železa, zato se njegova vsebnost odraža v oznaki. Prisotnost silicija poveča magnetno prepustnost in električni upor jekla, zmanjša koercitivno silo, s čimer se zmanjšajo izgube tako za obrat magnetizacije kot za vrtinčne tokove. Vsi drugi elementi, razen fosforja, negativno vplivajo na električne lastnosti železa. Zato je tehnologija taljenja in predelave električnih jekel zgrajena tako, da končna pločevina s precejšnjo količino silicija vsebuje čim manj drugih nečistoč.

V zvezi s tem se za izdelavo izdelkov, ki morajo imeti visoko magnetno nasičenost, uporabljajo transformatorska jekla, ki vsebujejo zmanjšano količino silicija. Zato je v tako imenovanih dinamo jeklih vsebnost silicija 2-3%. V transformatorskih jeklih, ki morajo imeti minimalne izgube med obratom magnetizacije, je vsebnost silicija 3-4,5%.

Poleg silicija fosforjevi dodatki prispevajo k povečanju velikosti zrn in izboljšanju električnih lastnosti jekla. Ker pa fosfor hkrati poveča krhkost jekla, ga je mogoče uporabiti le v majhnih (do 0,2 %) količinah za legiranje bolj nodularnih dinamičnih jekel.

Visoka vsebnost silicija povzroči, da se v teh jeklih pojavijo številne specifične metalurške napake. Najpogostejše okvare električnih jekel so plinski mehurčki in rast ingotov.. Ugotovljena je bila odvisnost stopnje poškodovanosti ingotov od vsebnosti vodika: ingoti so gosti z globokim krčenjem z vsebnostjo vodika manj kot 4 ml na 100 g kovine in z vsebnostjo vodika 8 ml na 100 g kovine. kovina, vsi ingoti se ne skrčijo. Te koncentracije ne presegajo običajne ravni za legirana konstrukcijska, kroglična in nerjavna jekla, vendar se napaka pojavlja le na električnih jeklih.

To je razloženo z zmanjšanjem v prisotnosti silicija topnost vodika, ki v procesu kristalizacije povzroči njegovo močno segregacijo in nastanek mehurčkov. Zato je treba pri taljenju električnih jekel posebno pozornost nameniti ukrepom za zmanjšanje vsebnosti vodika, prisotnost dušika v kovini vpliva tudi na rast ingotov. Zaradi tega njegova vsebnost v kovini ne sme presegati 0,006-0,010%. Temperatura močno vpliva na poškodbe kovine z mehurčki: višja kot je, več plinov se raztopi v kovini, poleg tega pa se bolj upočasni kristalizacija, kar povzroči povečano segregacijo in večjo poškodbo ingotov z mehurčki. Zato temperatura kovine med litjem ne sme presegati 1590 ° C.

Druge napake v električnih jeklih so inverzije skorje med litjem, ki povzročajo nastanek ujetosti in zmanjšujejo kakovost kovinske površine, pa tudi nastanek notranjih razpok v ingotih - "ptičjih hišicah" ki nastane pri visoki stopnji hlajenja pri temperaturah pod 120 °C.

Značilnosti proizvodnje hladno valjanega transformatorskega jekla

Transformatorska (elektrotehnična) jeklena pločevina gre za proizvodnjo transformatorjev, električnih strojev in naprav. To jeklo ima nizke izgube pri remagnetizaciji, visoko magnetno indukcijo in nizko koercitivno silo. Debelina električne toplo valjane in hladno valjane jeklene pločevine je 1,0-0,1 mm. Najboljše transformatorsko jeklo je hladno valjano.

Največja vsebnost silicija v hladno valjanem transformatorskem jeklu običajno ne presega 3,5%, saj se pri višji koncentraciji duktilnost znatno zmanjša in poveča togost jekla. Jeklo se večinoma valja v zvitkih debeline 0,5, 0,35 in 0,2 mm. Hladno valjano transformatorsko jeklo se dobavlja v pločevinah dolžine 720-2000 in zvitkih širine 240-1000 mm.

Čim tanjša je debelina pločevine, tem manjša je izguba pri remagnetizaciji in večja je kakovosti storitev transformatorji in naprave. Najboljši kazalniki specifičnih izgub hladno valjanega transformatorskega jekla so 0,5-0,6 W/kg, če ga remagnetiziramo s frekvenco 50 Hz in je največja indukcijska vrednost 10.000 gausov.

Na magnetne lastnosti transformatorskega jekla vpliva predvsem vsebnost silicija, ki poveča električni upor in pospešuje rast velikih zrn pri segrevanju, kar poveča magnetno prepustnost jekla. Nastajanje velikih zrn olajša tudi stroga omejitev drugih nečistoč v jeklu - ogljika, žvepla, fosforja, vodika, dušika.

Hladno valjano transformatorsko jeklo je teksturirano, ima visoke magnetne lastnosti v smeri valjanja (vroče valjano jeklo nima teksture). Dve najbolj značilni teksturi transformatorja

Smer valjanja jekla je rebrasta in kubična. Pri rebrasti teksturi diagonalna ravnina kubične rešetke (CL) sovpada s kotalno ravnino, smer lahkega magnetiziranja v rešetkah α-železa (100) pa sovpada s smerjo valjanja. Smer trdega magnetiziranja (111) tvori s smerjo valjanja kot 55°.

Pri izdelavi transformatorjev se upošteva anizotropija magnetnih lastnosti z dano teksturo, tako da magnetni tok in smer valjanja (smer nizkih izgub in visoke magnetne prepustnosti) sovpadata.

Pri kubični teksturi ravnina (100) sovpada z ravnino kotaljenja, robovi kocke (enostavne smeri magnetizacije) pa se nahajajo v smeri valjanja in čez njo. Tako so magnetne lastnosti jekel s kubično teksturo enake v smeri valjanja in čez njo; ta jekla je smotrno uporabiti kot jedra transformatorjev in naprav, v katerih je smer magnetni tok spremembe v času. Izhodni material za hladno valjanje transformatorskega jekla so toplo valjane tuljave z debelino pločevine približno 2,5 mm.

V trgovini hladno valjanje Najprej se izvede razogljično žarjenje vroče valjanih tuljav pri temperaturi 800 ° C približno 30 ur brez zaščitne atmosfere. Nato žarjene zvitke neprekinjeno dekapiramo v raztopini žveplove (klorovodikove) kisline.

Hladno valjanje transformatorskega jekla debeline 0,5 in 0,35 mm poteka v dveh stopnjah (z vmesnim žarjenjem) s skupnim zmanjšanjem za vsako stopnjo ~60 %. Nato se izvede končno visokotemperaturno žarjenje pri temperaturi 1150-1180°C, kar vodi do rasti grobih zrn. To je posledica dejstva, da transformatorsko jeklo (trdna raztopina silicija v a-železu) pri segrevanju nima transformacije a-Fe4 ± Y "Fe-. Majhne nečistoče drugih elementov, ki predstavljajo stotinke in tisočinke odstotka, prispevajo tudi k rasti velikih zrn Vsebnost ogljika v končnem listu je na primer le 0,004-0,008 % g

Po žarjenju se deformacijska tekstura spremeni v rekristalizacijsko teksturo, usmerjeno na drugačen način.

Tako dobimo rebrasto ali kubično teksturo kot rezultat prekristalizacije med končnim visokotemperaturnim žarjenjem. To žarjenje se izvaja v zaščitni atmosferi, ki je dušik ali suh vodik. Slednji v kombinaciji s kisikom tvori vodno paro, ki takoj izhlapi in rafinira jeklo ter absorbira preostali ogljik. Poleg tega suhi vodik ustvari najbolj popolno kubično teksturo, vendar je drag v primerjavi z dušikom in eksplozivom. Zaradi tega se dušik (ali mešanica dušika in vodika) najpogosteje uporablja kot zaščitni medij pred oksidacijo.

V obratih za hladno valjanje se transformatorsko jeklo proizvaja z električno izolacijskim premazom, ki omogoča izboljšanje njegovih zmogljivosti in protikorozijskih lastnosti. Zvitki so razrezani na liste zahtevanih dimenzij na prečnih in vzdolžnih rezalnih enotah. Hladno valjanje transformatorskega jekla se izvaja tudi na enojnih, v zadnjem času pa na 20-valnih, ki zagotavljajo visokokakovostno končno pločevino.

Nanaša se na magnetna jekla, ki se uporabljajo za izdelavo električnih in trajni magneti, za magnetna jedra spremenljivo polje na primer transformatorji, električni merilni instrumenti itd. Magnetno jeklo lahko glede na njegove magnetne lastnosti razvrstimo na trdo magnetno in mehko magnetno. Slednje velja elektro jeklo, kupim kar je po nizki ceni možno v podjetju PromKomplekt.

Tankolistno mehko magnetno jeklo, ki se uporablja za izdelavo magnetnih vezij za naslednjo električno opremo: transformatorje, generatorje, dušilke, releje, stabilizatorje itd. Dobava elektro jekla proizvaja se v pločevinah, katerih najbolj priljubljene dimenzije so 750x1500 mm in 1000x2000 mm, ali v jeklenih kolobarjih, kar olajša rezanje materiala.

Razvrstitev električnih jekel

proizvodna tehnologija razlikuje:

hladno valjana električna jekla GOST 21427.1-83, GOST 21427.2-83, ki vsebuje do 3,3% silicija
toplo valjana električna jekla ki vsebujejo do 4,5 % silicija

po vrsti izdelka:

električne jeklene pločevine
dolgi izdelki iz elektro jekla
valjano električno jeklo
trak, izrezan iz električnega jekla

Električno jeklo lahko spremeni tako elektromagnetno lastnosti kot električna upornost, magnetna prepustnost in drugo, odvisno od količine silicija, ki ga vsebuje.

Električno jeklo se običajno žari pri 800-850 stopinjah Celzija, da razbremeni mehanske obremenitve. V primeru dobave elektro jekla v neožganem stanju ga je treba dodatno toplotno obdelati.

Označevanje električnega jekla

Električno jeklo je označeno s številkami, ki označujejo naslednje:

prva številka - razred po vrsti valjanja
druga številka je vrsta glede na vsebnost silicija
tretja številka - glede na glavno normalizirano značilnost
četrta in peta številka - vrednost zgornje karakteristike

Poleg tega obstaja oznaka razreda električnega jekla v alfanumerični obliki: črka E označuje vrsto jekla, številka za njo pa označuje stopnjo legiranja jekla s silicijem.

Električna jekla vključujejo tehnično železo - zlitine z ogljikom ne več kot 0,02%. Tehnično železo se uporablja pri izdelavi jeder, elektromagnetov, baterijskih plošč itd. Magnetne lastnosti železa se med pretalitvijo v vakuumskem okolju spreminjajo, notranja napetost, kot pri elektromagnetnem jeklu, pa se zmanjša s žarjenjem.
,

Jeklena pločevina, ki se uporablja za izdelavo magnetnih žic za električno delujočo opremo (transformatorji, generatorji, releji, elektromotorji in magneti), se imenuje električno jeklo. Material je magnetno mehak, zaradi česar je optimalen za uporabo v elektrotehniki.

Lastnosti, ki jih ima električno jeklo

Od potrebne zahteve odvisno od vsebnosti frakcije silicija, ki poveča upornost električne energije. Različno proizvodne tehnologije električna jekla delimo na:

vroče valjani - vsebnost silicija do 4,5 odstotka;
hladno valjani - vsebnost silicija do 3,3 odstotka.

Obstaja pogojna delitev na:

dinamičen;
rele;
transformator.

Električni aparati delujejo v izmeničnih magnetnih poljih, zato se inducirajo vrtinčni tokovi in hitro pride do obrata magnetizacije. Ta strošek moč zmanjša učinkovitost. Glavna zahteva za takšno opremo je zmanjšanje teh izgub, tako z dodatkom silicija kot s tankostjo listov materiala.

Električno jeklo ima odlično magnetno prepustnost. Običajno se proizvaja v ploščah debeline 0,1 do 0,5 mm, hladno ali vroče valjanih. Obstajajo pomembne razlike v kristalni strukturi toplo valjanega in hladno valjanega jekla.

Grobokristalni material ima višjo magnetno prepustnost kot drobnozrnati material. Obdelava (tako mehanska kot termična) s spreminjanjem velikosti kristalov vpliva na magnetne lastnosti. Žarjenje kovine spodbuja povečanje velikosti kristalov in zmanjšanje notranji stres. To poveča prepustnost in zmanjša prisilno silo.

Razvrstitev glede na oznako

Pomen številk za označevanje jekla:

Prva številka: struktura in vrsta najema. 1 - izotropno vroče valjano, 2 - izotropno hladno valjano, 3 - anizotropno hladno valjano.
Druga številka: delež silicija. 0 - do 0,4 odstotka, 1 - od 0,4 do 0,8 odstotka, 2 - od 0,8 do 1,8 odstotka, 3 - od 1,8 do 2,8 odstotka, 4 - od 2,8 do 3,8 odstotka, 5 - od 3,8 do 4,8 odstotka.
Tretja številka: glavna značilnost. Specifične izgube energije med magnetno indukcijo.
Četrta in peta številka: kvantitativni kazalnik značilnosti.

Prve tri številke oznake blagovne znamke označujejo vrsto električnega jekla.

Električno jeklo različne vrste razlikuje po ceni in namenu materiala. Pogosto se proizvaja v žarjeni obliki. Včasih je potrebna dodatna toplotna obdelava pri 800 stopinjah Celzija. Če se jekla dobavljajo neožgana, je za ustrezno raven kakovosti potrebna visokotemperaturna obdelava delov.

Nelegirano električno jeklo

Ta material se uporablja v magnetnih vezjih različnih električnih naprav.

Jeklo je razvrščeno po vrsti:

izdelki (trak, list, zvitek);
kakovostne lastnosti kovinske površine.

Naša spletna trgovina omogoča enostaven in hiter nakup visokokakovostni izdelki v razponu za zadovoljitev širokega spektra potreb. Električno jeklo je povpraševanje zaradi svoje optimalne magnetne prepustnosti in nizke izgube energije v magnetnem polju.