Elstål och dess egenskaper

Elplåt användes mest inom elektroteknik... Detta stål är en legering av järn med kisel, vars innehåll är 0,8 - 4,8%. Sådana stål, som introduceras i en liten mängd av alla ämnen för att förbättra deras egenskaper, kallas legerade.

Kisel införs i järn i form av ferrokisel (en legering av järncissilid FeSi med järn) och är i det i löst tillstånd. Kisel reagerar med den mest skadliga (för järns magnetiska egenskaper) förorening — syre, vilket reducerar järn från dess oxider FeO och bildar kiseldioxid SiO2, som delvis passerar in i slaggen.

Kisel främjar också frisättningen av kol från föreningen Fe3C (cementit) med bildandet av grafit. På detta sätt eliminerar kisel järnföreningarna (FeO och Fe3C) som orsakar en ökning av tvångskraften och en ökning av - förlust av hysteres… Dessutom ökar närvaron av kisel i järn i en mängd på 4 % eller mer det elektriska motståndet jämfört med rent järn, vilket resulterar i förluster av virvelströmmar.

Trots det faktum att mättnadsinduktionen Bs av järn med en ökning av kisel i den ökar avsevärt och når ett stort värde vid 6,4% kisel (Bs = 2800 gauss), men fortfarande introduceras kisel inte mer än 4,8%. En ökning av kiselhalten med mer än 4,8 % leder till att stål får ökad sprödhet, det vill säga deras mekaniska egenskaper försämras.

Elstål smälts i mårdugnar. Plåtar tillverkas genom valsning av ett stålgöt i kallt eller varmt tillstånd. Skilj därför på kall- och varmvalsat elstål.

Järn har en kubisk kristallstruktur. Enligt studien av magnetiseringen visade det sig att den kan vara ojämn i olika riktningar av denna kub.Kristallen har den största magnetiseringen längs kanten av kuben, den minsta längs diagonalen på ytan och den minsta längs med kubens diagonal. Därför är det önskvärt att alla järnkristaller i arket arrangeras under rullningen i rader i riktning mot kubens kanter.

Detta uppnås genom upprepade valsning av stålplåt, med en kraftig reduktion (upp till 70%) och efterföljande glödgning i en väteatmosfär. Detta befrämjar reningen av stålet från syre och kol, liksom expansionen av kristallerna och deras orientering så att kristallernas kanter sammanfaller med valsningsriktningen. Sådana stål kallas texturerat... De har högre magnetiska egenskaper i valsriktningen än konventionellt varmvalsat stål.

Strukturerade stålplåtar tillverkas genom kallvalsning. Magnetisk permeabilitet de är högre och hysteresförlusterna är mindre än för varmvalsade plåtar.För kallvalsat stål ökar dessutom induktionen i svaga magnetfält kraftigare än för varmvalsat stål, d.v.s. magnetiseringskurvan i svaga fält är betydligt högre än kurvan för varmvalsat stål.

Ris. 1. Tillverkningsprocess för elektrisk stålplåt

Det bör emellertid noteras att som ett resultat av kornorienteringen av kornorienterat stål längs valsriktningen är den magnetiska permeabiliteten i andra riktningar lägre än den för varmvalsat stål. Så, med induktion 6 = 1,0 T i rullningsriktningen, är den magnetiska permeabiliteten μm = 50 000, och i riktningen vinkelrät mot den rullande μm - 5500. I detta sammanhang, vid montering av W-formade transformatorkärnor, används separata stålband , skär längs valslängden, som sedan blandas så att riktningen för det magnetiska flödet sammanfaller med stålets valsriktning eller gör en vinkel på 180 ° med det.

I fig. 2 visar magnetiseringskurvorna för elektrostål EZZOA och E41 för tre områden av magnetfältstyrka: 0 — 2,4, 0 — 24 och 0 — 240 A/cm.

Ris. 2. Magnetiseringskurvor för elstål: a — stål E330A (texturerat), b — stål E41 (utan textur)

Elektrisk stålplåt har goda magnetiska egenskaper - hög mättnadsinduktion, låg koercitivkraft och låg hysteresförlust. På grund av dessa egenskaper används det i stor utsträckning inom elektroteknik för tillverkning av stator- och rotorkärnor i elektriska maskiner, krafttransformatorkärnor, strömtransformatorer och magnetiska kärnor av olika elektriska apparater.

Inhemskt elektriskt stål skiljer sig i sitt kiselinnehåll, i sättet plåt tillverkas, samt i magnetiska och elektriska egenskaper.

Bokstaven D med beteckningen stål betyder «elektrotekhnikanichnaya stål», den första siffran efter bokstaven (1, 2, 3 och 4) betyder graden av legering av stål med kisel, och kiselhalten är inom följande gränser i %: låglegerat stål (E1) från 0,8 till 1,8, för medellegerat stål (E2) från 1,8 till 2,8, för höglegerat stål (EZ) från 2,8 till 3,8, för höglegerat stål (E4) från 3,8 till 4,8.

Det genomsnittliga elektriska motståndet för att bli ρ beror också på mängden kisel. Ju högre, desto högre kiselhalt i stålet. Mirok E1-stål har motstånd ρ =0,25 Ohm NS mm2/m, E2-kvaliteter - 0,40 Ohm NS mm2/m, EZ-kvaliteter - 0,5 Ohm NS mm2/m och E4-kvaliteter - 0,6 Ohm NS mm2/m.

NSmagnetisering (W / kg). Dessa förluster är mindre, ju högre antal, det vill säga desto högre legeringsgrad av stål med kisel. Nollor efter dessa siffror ОznAnta att stålet är kallvalsad textur (0) och kallvalsad låg textur (00). Bokstaven A indikerar särskilt låga specifika förluster vid omkastning av magnetiseringen av stålet.

Elstål tillverkas i form av plåt med en bredd på 240 till 1000 mm, en längd på 720 till 2000 mm och en tjocklek på 0,1, 0,2, 0,35, 0,5 och 1,0 mm. Texturerade stål är de mest använda, eftersom de har de högsta värdena för magnetiska egenskaper.

Ris. 3. Elstål