Prevodno železo in jeklo

V naravi je železo v različnih spojinah s kisikom (FeO, Fd2O3 itd.). Iz teh spojin je izjemno težko izolirati kemično čisto železo. Po električnih in magnetnih lastnostih je kemično čisto železo blizu železa, očiščenega iz nečistoč z elektrolitsko metodo (elektrolitsko železo). Skupna količina nečistoč v elektrolitskem železu ne presega 0,03 %.

Glavne nečistoče v železu so: kisik (O2), dušik (N2), ogljik (C), žveplo (C), fosfor (P), silicij (Si), mangan (Mn) in nekatere druge. Večina nečistoč pride v železo iz rude in goriva.

Silicij in mangan sta posebej vnesena v železo kot deoksidanta. Z lahkoto se vežejo s kisikom in tvorijo okside, ki v staljenem železu (jeklu) v obliki žlindre priplavajo na površje in se odstranijo. To izboljša mehanske lastnosti jekel, vendar ostanejo v majhnih količinah v jeklu, zmanjšajo njegovo električno prevodnost.

Žveplo in fosfor sta škodljivi nečistoči. Ko pridejo v železo in jeklo iz rude in goriva, povzročijo krhkost jekel.Tudi plini (dušik in kisik) so škodljive primesi, saj poslabšajo električne in magnetne lastnosti železa in jekla.

Nečistoča, ki močno zmanjša električno prevodnost železa, je ogljik. Zlitine železa z ogljikom imenujemo jekla. Jekla poleg ogljika vsebujejo tudi druge elemente, ki so uvedeni posebej za pridobitev določenih lastnosti (legirni elementi).

Tehnične lastnosti železa so nizkoogljična jekla, katerih vsebnost ogljika se giblje od 0,01 do 0,1%. V konstrukcijskih jeklih je ogljik vsebovan v količini od 0,07 do 0,7%, v orodnih in drugih posebnih (legiranih) jeklih pa od 0,7 do 1,7%.

Železo in jeklo sta najcenejša in najbolj dostopna prevodna materiala z visoko mehansko natezno trdnostjo, vendar je njihova uporaba omejena zaradi naslednjih pomanjkljivosti.

Železo in jeklo imata nizko odpornost proti koroziji, kar pomeni, da zlahka oksidirata na zraku - rjavita. Poleg tega imajo povišano odpornost (p = 0,13 — 0,14 ohmov x mm2 / m) v primerjavi z bakrom in aluminijem. Električni upor železa in jekla na izmenični tok se močno poveča, ker sta železo in jeklo magnetni materiali… Zato se tok v veliki meri premakne iz srednjega dela prevodnika na njegovo površino (površinski učinek).

Da bi zmanjšali ta učinek in velikost električnega upora na izmenični tok, poskušajo uporabiti jekla s čim manjšo magnetno prepustnostjo.

Za proizvodnjo jeklene žice se uporablja jeklo z vsebnostjo ogljika od 0,10 do 0,15%, ki ima naslednje lastnosti: gostota 7,8 g / cm3, tališče 1392 - 1400ОС, največja natezna trdnost 55 - 70 kg / mm2, relativni raztezek. 4 - 5%, upornost 0,135 - 146 ohm hmm2 / m, temperaturni koeficient upora α = +0,0057 1 / ° C.

Za zaščito pred atmosfersko korozijo so jeklene žice prekrite s tanko plastjo bakra ali cinka (0,016 - 0,020 mm).

Kot jedra se uporabljajo tudi jeklene žice in palice bimetalne žicezagotavlja znatne prihranke pri prevodnem bakru. Bimetalni vodniki se uporabljajo v električnih napravah (ključi za nože, kontaktorji itd.).

riž. 1. Prerez bimetalne žice

riž. 2. Prerez bimetalne jekleno-aluminijeve žice: 1 — aluminijasta žica, 2 — jeklena žica

Pocinkana jeklena žica z visoko mehansko natezno trdnostjo (130 — 170 kg / mm2) se uporablja kot jedra v jekleno-aluminijevih žicah za povečanje njihove mehanske natezne trdnosti.