Сталь електротехнічна: виробництво і застосування

Виробництво цього виду стали займає чільне місце серед інших магнітних матеріалів. Сталь електротехнічна - це сплав заліза з кремнієм, частка якого становить від 05% до 5%. Широку популярність виробів даного виду можна пояснити високими електромагнітними і механічними властивостями. Виготовляють таку сталь з широко поширених компонентів, дефіциту немає. Це пояснює низьку вартість.

Вплив кремнію

Дана складова у взаємодії з залізом утворює щільний розчин з високим питомим опором, величина якого залежить від того, який відсоток кремнію в сплаві. При впливі його на чисте залізо воно втрачає свої магнітні властивості. А ось при впливі на технічне, навпаки, позначається позитивно. Проникність заліза зростає і відбувається поліпшення стабільності металу. Сприятливу дію кремнію (Si) можна пояснити наступним чином. Під дією цього елемента відбувається перехід вуглецю в графіт зі стану цементиту, який володіє меншими магнітними властивостями. Елемент Si надає небажаний вплив на зниження індукції. Вплив його поширюється на теплопровідність і на щільність заліза.

Домішки у складі

У своєму складі сталь електротехнічна може містити й інші компоненти: сірку, вуглець, марганець, фосфор та інші. Найшкідливіший з них - вуглець (С). Він може бути у формі як цементиту, так і графіту. Це по-різному впливає на сплав, так само, як і відсоток вмісту вуглецю. Щоб уникнути небажаних включень елемента З, що не можна сталь швидко охолоджувати для наступного старіння і стабілізації. Негативний вплив на властивості матеріалу надають наступні компоненти: кисень, сірка, марганець. Вони знижують його магнітні якості. Технічне залізо у своєму складі обов'язково має домішки. Тут їх доводиться враховувати в сукупності, не так, як для чистого заліза.


Можна поліпшити властивості сталі, застосувавши очищення від домішок. Але такий метод не завжди вигідний на масштабному виробництві. А ось за допомогою холодної прокатки листова електротехнічна сталь утворює у своїй структурі магнітні властивості. Це дозволяє домогтися кращих результатів. Але обов'язково необхідний подальший випал.

Холодна прокатка

Протягом тривалого часу вважали, що кремній збільшує крихкість сталі. Виробництво проходило в основному за допомогою гарячої прокатки. Рентабельність холодної прокатки була низькою. Тільки після того, як було виявлено, що холодна обробка вздовж напряму підвищує магнітні властивості матеріалу, що вона отримала широке застосування. Інші напрями показали себе з гіршого боку. Холодна прокатка благотворно вплинула на механічні властивості, а також на поліпшення якості листової поверхні, підвищила його хвилястість і дала можливість штампування. Відмінні властивості, які отримала сталь електротехнічна за рахунок застосування холодної обробки, можна пояснити утворенням в ній кристалографічної текстури. Вона відрізняється декількома ступенями. Вони, в свою чергу, залежать від того, при якій температурі проходить прокатка, також від необхідної товщини листа і від того, якою мірою він обтиснутий.
Собівартість листа однієї товщини гарячекатаної сталі в 2 рази нижче, ніж холоднокатаної. Але дане негативне якість повністю компенсується низькими тепловтратами (їх менше приблизно вдвічі), високою якістю і гарною можливістю штампування холоднокатаного сплаву. Різниця в цих сталях - вміст кремнію. Його кількість становить від 33% до 45% відповідно.

ГОСТ

Виробники випускають всього два види сталі, які відповідають за Гостом. Перший вид - 802-58 "Електротехнічна тонколистова". Другий - сталь електротехнічна ГОСТ 9925-61 "Стрічка рулонна холоднокатана з електротехнічної сталі".

Позначення

Маркується літерою «Е», за нею йде номер, цифри якого мають певне значення:

Перша цифра в значенні маркування означає ступінь легування сталі з кремнієм. Від слаболегированной до високолегованої, відповідно в цифрах від 1 до 4. Динамные – це сталі з груп Э1 і Е2. Трансформаторні – Э3 та Е4.

Друга ж цифра маркування має діапазон від 1 до 8. Вона показує електромагнітні властивості матеріалу при застосуванні її в певних експлуатаційних умовах. З цієї маркуванні можна дізнатися, в яких областях можна застосовувати ту чи іншу сталь.

Цифра нуль слідом за другою цифрою означає, що сталь текстурована. Якщо стоять два нулі, то вона мало текстурована. В кінці маркування можна зустріти наступні букви:

«А» - питомі втрати матеріалу дуже низькі.

«П» - матеріал з високою міцністю прокату і високою обробкою поверхні.

Сфера експлуатації

Ділиться сплав по області застосування на три види:

придатний для роботи в сильних і середніх магнітних полях (чистота перемагнічування 50 Гц);

підходить для роботи в середніх полях при частоті 400 Гц;

сталь, яка експлуатується в середніх і малих магнітних полях.

Листи електротехнічної сталі випускають наступних розмірів: ширина від 240 до 1000 мм, по довжині можуть бути від 720 мм до 2000 мм, товщина - в діапазоні від 01 до 1 мм. Найбільше застосування знаходять текстуровані стали, так як вони володіють високим значенням електромагнітних властивостей. Листи такого матеріалу часто використовують в електротехніці.

Електротехнічна сталь - властивості

Властивості сплаву:

Питомий опір. Від цього показника безпосередньо залежить якість матеріалу. Сталь застосовується там, де необхідно стримати електрика всередині провідника і доставити його за призначенням.

Коерцитивна сила. Відповідає за здатність внутрішнього магнітного поля до размагничиванию. Для певних пристроїв це властивість потрібна різною мірою. У трансформаторах і електродвигунах використовують деталі з високою здатністю розмагнічування. У сталі даний показник має низьке значення. А ось в електромагнітах потрібна, навпаки, висока коерцитивна сила. Щоб скорегувати магнітні властивості, сплав сталі додають потрібний відсоток кремнію.

Ширина петлі гістерезису. Цей показник повинен бути як можна менше.

Магнітна проникність. Чим вище даний показник, тим краще матеріал "справляється зі своїми завданнями.

Товщина листа. Для виготовлення багатьох приладів і деталей використовують матеріали, товщина яких не перевищує одного міліметра. Однак при необхідності даний показник зменшується до значення 01 мм.

Застосування

З листових матеріалів першого класу можна виготовити різні види магнітопроводів для реле і регуляторів. Електротехнічна сталь марки другого класу може бути використана для стартерів електромашин постійного і змінного струмів, сердечників роторів. Третій клас буде придатний для виготовлення магнітопроводів для силових трансформаторів, а також стартерів великих синхронних машин. Щоб виготовити остов для електричної машини, потрібно застосувати сталеве лиття, в якому вміст вуглецю не більше 1%. Вироби з такого матеріалу піддають поступового відпалу. Вуглецеву сталь застосовують при виготовленні деталей машин, що піддаються зварюванні. З таких видів матеріалів роблять головні полюси для машин постійного струму. Для тих деталей машин, які несуть максимальне навантаження (пружини, ротори, вали якорів), застосовують сплави з високими механічними властивостями. Такий матеріал може містити в собі нікель, хром, молібден і вольфрам. Можливо виготовляти магнітопроводи з електротехнічної сталі. Вони використовуються для трансформаторів низьких частот 50Гц.

Стрижневий магнітопровід

Магнітопроводи діляться вони на броньові і стрижневі. Кожен вид має свої особливості. Стрижневий: у такого магнітопровода стрижень вертикальний і має ступеневу розтин, вписаний у коло. На них особливої циліндричною формою розташовані обмотки магнітопровода.

Броньовий

Вироби такої конструкції мають прямокутну форму, а їх стрижні мають поперечний переріз, вони розташовані горизонтально. Такий тип магнітопровода застосовується лише у складних приладах і конструкціях. Тому такі конструкції не набули великого поширення. Отже, ми з'ясували, що собою являє сталь електротехнічна і де вона використовується.