Elektrotehnično jeklo in njegove lastnosti

V elektrotehniki se je največ uporabljala elektrotehnična pločevina... To jeklo je zlitina železa s silicijem, katerega vsebnost je 0,8 - 4,8 %. Takšna jekla, ki so uvedena v majhni količini kakršnih koli snovi za izboljšanje njihovih lastnosti, se imenujejo legirana.

Silicij se vnese v železo v obliki ferosilicija (zlitina železovega cisilida FeSi z železom) in je v njem v raztopljenem stanju.Silicij reagira z najbolj škodljivo (za magnetne lastnosti železa) nečistočo - kisikom, reducira železo iz njegove okside FeO in tvori silicijev dioksid SiO2, ki delno prehaja v žlindro.

Silicij spodbuja tudi sproščanje ogljika iz spojine Fe3C (cementit) s tvorbo grafita. Na ta način silicij odstrani železove spojine (FeO in Fe3C), ki povzročajo povečanje prisilne sile in povečanje — izguba histereze… Poleg tega prisotnost silicija v železu v količini 4 % ali več poveča električni upor v primerjavi s čistim železom, kar povzroči izgube vrtinčni tokovi.

Kljub dejstvu, da se indukcija nasičenosti Bs železa s povečanjem silicija v njem znatno poveča in doseže veliko vrednost pri 6,4% silicija (Bs = 2800 gausov), vendar se silicij še vedno ne vnese več kot 4,8%. Povečanje vsebnosti silicija za več kot 4,8% vodi do dejstva, da jekla pridobijo večjo krhkost, kar pomeni, da se njihove mehanske lastnosti poslabšajo.

Električno jeklo se tali v martenovih pečeh. Pločevine se proizvajajo z valjanjem jeklenega ingota v hladnem ali vročem stanju. Zato razlikujemo hladno in vroče valjano elektro jeklo.

Železo ima kubično kristalno strukturo. Glede na študijo magnetizacije se je izkazalo, da je ta lahko neenakomerna v različnih smereh te kocke.Kristal ima največjo magnetizacijo ob robu kocke, najmanjšo vzdolž diagonale obraza in najmanjšo vzdolž diagonalo kocke. Zato je zaželeno, da so vsi kristali železa v plošči razporejeni med kotaljenjem v vrstah v smeri robov kocke.

To dosežemo z večkratnim valjanjem jeklene pločevine z močno redukcijo (do 70 %) in kasnejšim žarjenjem v atmosferi vodika. To spodbuja čiščenje jekla iz kisika in ogljika, pa tudi širjenje kristalov in njihovo orientacijo, tako da robovi kristalov sovpadajo s smerjo valjanja. Takšna jekla se imenujejo teksturirana ... Imajo višje magnetne lastnosti v smeri valjanja kot običajna vroče valjana jekla.

Teksturirane jeklene pločevine se proizvajajo s hladnim valjanjem. Magnetna prepustnost so višje in histerezne izgube so manjše kot pri vroče valjanih pločevinah.Poleg tega se pri hladno valjanem jeklu indukcija v šibkih magnetnih poljih poveča močneje kot pri vroče valjanem jeklu, tj. krivulja magnetizacije v šibkih poljih je bistveno višja od krivulje za vroče valjano jeklo.

riž. 1. Postopek izdelave elektro jeklene pločevine

Vendar je treba opozoriti, da je zaradi orientacije zrn zrnato usmerjenega jekla vzdolž smeri valjanja magnetna prepustnost v drugih smereh manjša kot pri vroče valjanem jeklu. Torej, z indukcijo 6 = 1,0 T v smeri valjanja je magnetna prepustnost μm = 50.000 in v smeri, ki je pravokotna na valjanje, 5500 μm. V zvezi s tem se pri sestavljanju transformatorskih jeder v obliki črke W uporabljajo ločeni jekleni trakovi. , razrezane po dolžini valjanja, ki se nato premešajo tako, da smer magnetnega pretoka sovpada s smerjo valjanja jekla ali z njo tvori kot 180 °.

Na sl. 2 prikazuje krivulje magnetizacije elektrotehničnega jekla EZZOA in E41 za tri območja jakosti magnetnega polja: 0 - 2,4, 0 - 24 in 0 - 240 A / cm.

riž. 2. Krivulje magnetizacije elektrotehničnih jekel: a - jeklo E330A (teksturirano), b - jeklo E41 (brez teksture)

Električna jeklena pločevina ima dobre magnetne lastnosti - visoko indukcijo nasičenja, nizko prisilno silo in nizko izgubo histereze. Zaradi teh lastnosti se široko uporablja v elektrotehniki za izdelavo jeder statorjev in rotorjev električnih strojev, jeder močnostnih transformatorjev, tokovnih transformatorjev in magnetnih jeder različnih električnih naprav.

Domača elektro jekla se razlikujejo po vsebnosti silicija, po načinu izdelave pločevine ter po magnetnih in električnih lastnostih.

Črka D z oznako jeklo pomeni "elektrotehnično jeklo", prva številka za črko (1, 2, 3 in 4) pomeni stopnjo legiranja jekla s silicijem, vsebnost silicija pa je v naslednjih mejah v %: za nizkolegirano jeklo (E1) od 0,8 do 1,8, za srednje legirano jeklo (E2) od 1,8 do 2,8, za visoko legirano jeklo (EZ) od 2,8 do 3,8, za visoko legirano jeklo (E4) od 3,8 do 4,8.

Povprečni električni upor, ki postane ρ, je odvisen tudi od količine silicija. Višja kot je, večja je vsebnost silicija v jeklu. Jekla Mirok E1 imajo odpornost ρ = 0,25 Ohm NS mm2/m, razredi E2 — 0,40 Ohm NS mm2/m, razredi EZ — 0,5 Ohm NS mm2/m in razredi E4 — 0,6 Ohm NS mm2/m.

NSmagnetizacija (W / kg). Te izgube so manjše, čim večje je število, to je večja je stopnja legiranja jekla s silicijem. Ničle za temi številkami ОznPredpostavimo, da je jeklo hladno valjane teksture (0) in hladno valjane nizke teksture (00). Črka A označuje posebej nizke specifične izgube pri obračanju magnetizacije jekla.

Elektro jeklo se proizvaja v obliki pločevine širine od 240 do 1000 mm, dolžine od 720 do 2000 mm in debeline 0,1, 0,2, 0,35, 0,5 in 1,0 mm. Najpogosteje se uporabljajo teksturirana jekla, saj imajo najvišje vrednosti magnetnih lastnosti.

riž. 3. Električno jeklo