Elektrisch staal en zijn eigenschappen

Elektrisch plaatstaal werd het meest gebruikt in de elektrotechniek. Dit staal is een legering van ijzer met silicium, waarvan het gehalte 0,8 - 4,8% is. Dergelijke staalsoorten, die in een kleine hoeveelheid stoffen worden geïntroduceerd om hun eigenschappen te verbeteren, worden gelegeerd genoemd.

Silicium wordt in ijzer gebracht in de vorm van ferrosilicium (een legering van ijzer cissilide FeSi met ijzer) en bevindt zich daarin in een opgeloste toestand. Silicium reageert met de meest schadelijke (voor de magnetische eigenschappen van ijzer) onzuiverheid — zuurstof, waardoor ijzer uit zijn oxiden FeO en vormen siliciumdioxide SiO2, dat gedeeltelijk overgaat in de slak.

Silicium bevordert ook het vrijkomen van koolstof uit de verbinding Fe3C (cementiet) met de vorming van grafiet. Op deze manier elimineert silicium de ijzerverbindingen (FeO en Fe3C) die een toename van de dwangkracht en een toename van — verlies van hysterese… Bovendien verhoogt de aanwezigheid van silicium in ijzer in een hoeveelheid van 4% of meer de elektrische weerstand in vergelijking met zuiver ijzer, resulterend in verliezen van wervelstromen.

Ondanks het feit dat de verzadigingsinductie Bs van ijzer met een toename van silicium aanzienlijk toeneemt en een grote waarde bereikt bij 6,4% silicium (Bs = 2800 gauss), maar toch wordt silicium niet meer dan 4,8% geïntroduceerd. Het verhogen van het siliciumgehalte met meer dan 4,8% leidt ertoe dat staalsoorten een verhoogde brosheid krijgen, d.w.z. hun mechanische eigenschappen verslechteren.

Elektrisch staal wordt gesmolten in marterovens. Platen worden geproduceerd door een stalen staaf in koude of warme toestand te walsen. Maak daarom onderscheid tussen koud en warmgewalst elektrisch staal.

IJzer heeft een kubische kristalstructuur. Volgens de studie van de magnetisatie bleek dat het ongelijk kan zijn in verschillende richtingen van deze kubus.Het kristal heeft de grootste magnetisatie langs de rand van de kubus, de kleinste langs de diagonaal van het vlak en de kleinste langs de diagonaal van de kubus. Daarom is het wenselijk dat alle ijzerkristallen in het vel tijdens het rollen in rijen worden gerangschikt in de richting van de randen van de kubus.

Dit wordt bereikt door staalplaten herhaaldelijk te walsen, met een sterke reductie (tot 70%) en vervolgens te gloeien in een waterstofatmosfeer. Dit bevordert de zuivering van het staal van zuurstof en koolstof, evenals de uitzetting van de kristallen en hun oriëntatie zodat de randen van de kristallen samenvallen met de rolrichting. Dergelijke staalsoorten worden getextureerd genoemd. Ze hebben hogere magnetische eigenschappen in de walsrichting dan conventioneel warmgewalst staal.

Getextureerde staalplaten worden geproduceerd door koudwalsen. Magnetische permeabiliteit ze zijn hoger en de hysteresisverliezen zijn kleiner dan die van warmgewalste platen.Bovendien neemt bij koudgewalst staal de inductie in zwakke magnetische velden sterker toe dan bij warmgewalst staal, d.w.z. de magnetisatiecurve in zwakke velden is aanzienlijk hoger dan de curve voor warmgewalst staal.

Rijst. 1. Fabricageproces van elektrische staalplaat

Er moet echter worden opgemerkt dat als gevolg van de korreloriëntatie van staal met georiënteerde korrel langs de walsrichting de magnetische permeabiliteit in andere richtingen lager is dan die van warmgewalst staal. Dus met inductie 6 = 1,0 T in de rolrichting, de magnetische permeabiliteit μm = 50.000, en in de richting loodrecht op het rollen μm - 5500. In dit verband worden bij het samenstellen van W-vormige transformatorkernen afzonderlijke stalen strips gebruikt , gesneden langs de rollengte, die vervolgens worden gemengd zodat de richting van de magnetische flux samenvalt met de rolrichting van het staal of er een hoek van 180 ° mee maakt.

In afb. 2 toont de magnetisatiecurven van elektrisch staal EZZOA en E41 voor drie bereiken van magnetische veldsterkte: 0 - 2,4, 0 - 24 en 0 - 240 A / cm.

Rijst. 2. Magnetisatiekrommen van elektrisch staal: a — staal E330A (gestructureerd), b — staal E41 (zonder textuur)

Elektrische staalplaat heeft goede magnetische eigenschappen: hoge verzadigingsinductie, lage dwangkracht en laag hysteresisverlies. Vanwege deze eigenschappen wordt het veel gebruikt in de elektrotechniek voor de productie van stator- en rotorkernen van elektrische machines, transformatorkernen, stroomtransformatoren en magnetische kernen van verschillende elektrische apparaten.

Huishoudelijk elektrisch staal verschilt in het siliciumgehalte, in de manier waarop platen worden gemaakt, evenals in magnetische en elektrische eigenschappen.

Letter D met de aanduiding staal betekent «elektrotekhnikanichnaya staal», het eerste cijfer na de letter (1, 2, 3 en 4) betekent de mate van legering van staal met silicium, en het siliciumgehalte ligt binnen de volgende limieten in%: voor laaggelegeerd staal (E1) van 0,8 tot 1,8, voor middelgelegeerd staal (E2) van 1,8 tot 2,8, voor hooggelegeerd staal (EZ) van 2,8 tot 3,8, voor hooggelegeerd staal (E4) van 3,8 tot 4,8.

De gemiddelde elektrische weerstand om ρ te worden hangt ook af van de hoeveelheid silicium. Hoe hoger, hoe hoger het siliciumgehalte van het staal. Mirok E1-staalsoorten hebben weerstand ρ =0,25 Ohm NS mm2/m, E2-kwaliteiten - 0,40 Ohm NS mm2/m, EZ-kwaliteiten - 0,5 Ohm NS mm2/m en E4-kwaliteiten - 0,6 Ohm NS mm2/m.

NSmagnetisatie (W / kg). Deze verliezen zijn kleiner, hoe hoger het aantal, dat wil zeggen, hoe hoger de legeringsgraad van staal met silicium. Nullen na deze cijfers ОznVeronderstel dat het staal een koudgewalste textuur (0) en een koudgewalste lage textuur (00) is. De letter A geeft bijzonder lage specifieke verliezen aan bij het omkeren van de magnetisatie van het staal.

Elektrisch staal wordt geproduceerd in de vorm van platen met een breedte van 240 tot 1000 mm, een lengte van 720 tot 2000 mm en een dikte van 0,1, 0,2, 0,35, 0,5 en 1,0 mm. Getextureerde staalsoorten worden het meest gebruikt, omdat ze de hoogste waarden van magnetische eigenschappen hebben.

Rijst. 3. Elektrisch staal