Sähköteräs ja sen ominaisuudet

Sähkötekniikassa eniten käytetty sähköteräslevyä... Tämä teräs on raudan ja piin seos, jonka pitoisuus on 0,8 - 4,8 %. Tällaisia ​​teräksiä, joihin lisätään pieni määrä mitä tahansa aineita niiden ominaisuuksien parantamiseksi, kutsutaan seostetuiksi.

Pii tuodaan rautaan ferrosipin muodossa (raudan cissilidin FeSi-seos raudan kanssa) ja se on siinä liuenneessa tilassa. Pii reagoi haitallisimman (raudan magneettisten ominaisuuksien kannalta) epäpuhtauden, hapen kanssa, pelkistäen rautaa sen oksideja FeO ja muodostaa piidioksidia SiO2, joka siirtyy osittain kuonaan.

Pii edistää myös hiilen vapautumista yhdisteestä Fe3C (sementiitti) muodostaen grafiittia. Tällä tavalla pii eliminoi rautayhdisteet (FeO ja Fe3C), jotka lisäävät pakkovoimaa ja lisäävät hystereesin menetys… Lisäksi piin läsnäolo raudassa vähintään 4 % lisää sähkövastusta verrattuna puhtaaseen rautaan, mikä johtaa pyörrevirrat.

Huolimatta siitä, että raudan kyllästysinduktio Bs, jossa piipitoisuus lisääntyy, kasvaa merkittävästi ja saavuttaa suuren arvon 6,4% piillä (Bs = 2800 gauss), mutta silti piitä lisätään enintään 4,8%. Piipitoisuuden lisääminen yli 4,8 % johtaa siihen, että teräkset saavat lisää haurautta, eli niiden mekaaniset ominaisuudet huononevat.

Sähköteräs sulatetaan näätäuuneissa. Levyt valmistetaan valssaamalla teräsharkko kylmässä tai kuumassa tilassa. Siksi erottele kylmä- ja kuumavalssattu sähköteräs.

Raudalla on kuutiomainen kiderakenne. Magnetisoitumisen tutkimuksen mukaan kävi ilmi, että se voi olla epätasainen tämän kuution eri suunnissa.Kiteen magnetoituminen on suurin kuution reunaa pitkin, pienin kasvojen lävistäjällä ja pienin pitkin kuutiota. kuution diagonaali. Siksi on toivottavaa, että kaikki levyssä olevat rautakiteet järjestetään rullauksen aikana riveiksi kuution reunojen suuntaan.

Tämä saavutetaan toistuvasti valssaamalla teräslevyjä voimakkaalla pelkistyksellä (jopa 70 %) ja sitä seuraavalla hehkutuksella vetyatmosfäärissä. Tämä edistää teräksen puhdistamista hapesta ja hiilestä sekä kiteiden laajenemista ja niiden suuntaamista siten, että kiteiden reunat osuvat yhteen vierintäsuunnan kanssa. Tällaisia ​​teräksiä kutsutaan teksturoiduiksi... Niillä on paremmat magneettiset ominaisuudet valssaussuunnassa kuin perinteisellä kuumavalssatulla teräksellä.

Teksturoidut teräslevyt valmistetaan kylmävalssaamalla. Magneettinen läpäisevyys ne ovat korkeammat ja hystereesihäviöt pienemmät kuin kuumavalssattujen levyjen.Lisäksi kylmävalssatulla teräksellä induktio heikoissa magneettikentissä kasvaa voimakkaammin kuin kuumavalssatun teräksen, ts. magnetointikäyrä heikoissa kentissä on huomattavasti korkeampi kuin kuumavalssatun teräksen käyrä.

Riisi. 1. Sähköteräslevyn valmistusprosessi

On kuitenkin huomioitava, että raeorientoituneen teräksen valssaussuunnan suuntaisesta raeorientaatiosta johtuen magneettinen permeabiliteetti muihin suuntiin on pienempi kuin kuumavalssatun teräksen. Joten induktiolla 6 = 1,0 T valssaussuunnassa magneettinen permeabiliteetti μm = 50 000 ja valssaukseen nähden kohtisuorassa suunnassa μm - 5500. Tässä yhteydessä W-muotoisia muuntajan hylsyjä koottaessa käytetään erillisiä teräsnauhoja , leikataan pitkin valssauspituutta, jotka sitten sekoitetaan niin, että magneettivuon suunta osuu yhteen teräksen valssaussuunnan kanssa tai muodostaa 180° kulman sen kanssa.

Kuvassa Kuva 2 esittää sähköterästen EZZOA ja E41 magnetointikäyrät kolmelle magneettikentän voimakkuusalueelle: 0 — 2,4, 0 — 24 ja 0 — 240 A/cm.

Riisi. 2. Sähköterästen magnetointikäyrät: a — teräs E330A (kuvioitu), b — teräs E41 (ilman pintakuviota)

Sähköteräslevyllä on hyvät magneettiset ominaisuudet – korkea saturaatioinduktio, pieni pakkovoima ja alhainen hystereesihäviö. Näiden ominaisuuksien ansiosta sitä käytetään laajalti sähkötekniikassa sähkökoneiden staattori- ja roottoriytimien, tehomuuntajan ytimien, virtamuuntajien ja erilaisten sähkölaitteiden magneettisydämien valmistukseen.

Kotimainen sähköteräs eroaa piipitoisuudeltaan, levyjen valmistustavilta sekä magneettisilta ja sähköisiltä ominaisuuksiltaan.

Kirjain D, jossa on merkintä teräs, tarkoittaa "elektrotekhnikanichnaya steel", ensimmäinen numero kirjaimen (1, 2, 3 ja 4) jälkeen tarkoittaa teräksen seostusastetta piin kanssa, ja piipitoisuus on seuraavissa rajoissa prosentteina: niukkaseosteiselle teräkselle (E1) 0,8 - 1,8, keskiseosteiselle teräkselle (E2) 1,8 - 2,8, runsasseosteiselle teräkselle (EZ) 2,8 - 3,8, runsasseosteiselle teräkselle (E4) 3,8 - 4,8.

Keskimääräinen sähkövastus ρ:ksi riippuu myös piin määrästä. Mitä korkeampi, sitä korkeampi teräksen piipitoisuus. Mirok E1 -terästen resistanssi on ρ =0,25 Ohm NS mm2/m, E2-lajit — 0,40 Ohm NS mm2/m, EZ-lajit — 0,5 Ohm NS mm2/m ja E4-teräkset — 0,6 Ohm NS mm2/m.

NSmagnetointi (W / kg). Nämä häviöt ovat sitä pienempiä, mitä suurempi luku, eli mitä korkeampi on teräksen seostusaste piin kanssa. Nollat ​​näiden numeroiden jälkeen ОznOletetaan, että teräs on kylmävalssattua rakennetta (0) ja kylmävalssattua matalaa rakennetta (00). Kirjain A osoittaa erityisen pieniä ominaishäviöitä teräksen magnetisoinnin käänteessä.

Sähköterästä valmistetaan levyinä, joiden leveys on 240-1000 mm, pituus 720-2000 mm ja paksuus 0,1, 0,2, 0,35, 0,5 ja 1,0 mm. Teksturoidut teräkset ovat laajimmin käytettyjä, koska niillä on korkeimmat magneettiset ominaisuudet.

Riisi. 3. Sähköteräs