Elektrostahl und seine Eigenschaften
Elektroblech wurde am häufigsten in der Elektrotechnik verwendet... Dieser Stahl ist eine Legierung aus Eisen mit Silizium, deren Gehalt 0,8 - 4,8 % beträgt. Solche Stähle, denen zur Verbesserung ihrer Eigenschaften eine geringe Menge an Stoffen zugesetzt wird, werden als legiert bezeichnet.
Silizium wird in Form von Ferrosilizium (einer Legierung aus Eisencisilid FeSi mit Eisen) in Eisen eingebracht und befindet sich darin in gelöstem Zustand. Silizium reagiert mit der schädlichsten (für die magnetischen Eigenschaften von Eisen) Verunreinigung – Sauerstoff, wobei Eisen reduziert wird Es oxidiert FeO und bildet Siliziumdioxid SiO2, das teilweise in die Schlacke übergeht.
Silizium fördert außerdem die Freisetzung von Kohlenstoff aus der Verbindung Fe3C (Zementit) unter Bildung von Graphit. Auf diese Weise eliminiert Silizium die Eisenverbindungen (FeO und Fe3C), die zu einer Erhöhung der Koerzitivfeldstärke und einer Erhöhung von – führen. Verlust der Hysterese… Darüber hinaus erhöht das Vorhandensein von Silizium in Eisen in einer Menge von 4 % oder mehr den elektrischen Widerstand im Vergleich zu reinem Eisen, was zu Verlusten führt Wirbelströme.
Trotz der Tatsache, dass die Sättigungsinduktion Bs von Eisen mit zunehmendem Siliziumgehalt deutlich zunimmt und einen großen Wert von 6,4 % Silizium (Bs = 2800 Gauss) erreicht, werden immer noch nicht mehr als 4,8 % Silizium eingeführt. Eine Erhöhung des Siliziumgehalts um mehr als 4,8 % führt dazu, dass Stähle zunehmend spröde werden, d. h. ihre mechanischen Eigenschaften verschlechtern sich.
Elektrostahl wird in Marderöfen geschmolzen. Bleche werden durch Walzen eines Stahlbarrens im kalten oder heißen Zustand hergestellt. Unterscheiden Sie daher zwischen kalt- und warmgewalztem Elektroband.
Eisen hat eine kubische Kristallstruktur. Bei der Untersuchung der Magnetisierung stellte sich heraus, dass sie in verschiedenen Richtungen dieses Würfels ungleichmäßig sein kann. Der Kristall hat die größte Magnetisierung entlang der Kante des Würfels, die kleinste entlang der Diagonale der Fläche und die kleinste entlang der Diagonale des Würfels. Daher ist es wünschenswert, dass alle Eisenkristalle im Blech beim Walzen in Reihen in Richtung der Würfelkanten angeordnet werden.
Dies wird durch wiederholtes Walzen von Stahlblechen mit starker Reduktion (bis zu 70 %) und anschließendem Glühen in einer Wasserstoffatmosphäre erreicht. Dies fördert die Reinigung des Stahls von Sauerstoff und Kohlenstoff sowie die Ausdehnung der Kristalle und ihre Ausrichtung, sodass die Kanten der Kristalle mit der Walzrichtung übereinstimmen. Solche Stähle heißen texturiert... Sie haben in Walzrichtung höhere magnetische Eigenschaften als herkömmlicher warmgewalzter Stahl.
Strukturierte Stahlbleche werden durch Kaltwalzen hergestellt. Magnetische Permeabilität sie sind höher und die Hystereseverluste kleiner als bei warmgewalzten Blechen.Darüber hinaus nimmt bei kaltgewalztem Stahl die Induktion in schwachen Magnetfeldern stärker zu als bei warmgewalztem Stahl, d. h. Die Magnetisierungskurve in schwachen Feldern ist deutlich höher als die Kurve für warmgewalzten Stahl.
Reis. 1. Herstellungsprozess von Elektroblech
Es ist jedoch zu beachten, dass aufgrund der Kornorientierung von kornorientiertem Stahl entlang der Walzrichtung die magnetische Permeabilität in anderen Richtungen geringer ist als bei warmgewalztem Stahl. Bei einer Induktion von 6 = 1,0 T in Walzrichtung beträgt die magnetische Permeabilität μm = 50.000 und in der Richtung senkrecht zur Walzrichtung μm – 5500. In diesem Zusammenhang werden beim Zusammenbau von W-förmigen Transformatorkernen separate Stahlbänder verwendet , entlang der Walzlänge geschnitten, die dann so gemischt werden, dass die Richtung des magnetischen Flusses mit der Walzrichtung des Stahls übereinstimmt oder mit dieser einen Winkel von 180° bildet.
In Abb. In Abb. 2 zeigt die Magnetisierungskurven von Elektrostahl EZZOA und E41 für drei Bereiche der Magnetfeldstärke: 0 – 2,4, 0 – 24 und 0 – 240 A/cm.
Reis. 2. Magnetisierungskurven von Elektrostählen: a – Stahl E330A (texturiert), b – Stahl E41 (ohne Textur)
Elektrostahlblech hat gute magnetische Eigenschaften – hohe Sättigungsinduktion, niedrige Koerzitivkraft und geringen Hystereseverlust. Aufgrund dieser Eigenschaften wird es in der Elektrotechnik häufig zur Herstellung von Stator- und Rotorkernen elektrischer Maschinen, Leistungstransformatorkernen, Stromtransformatoren und Magnetkernen verschiedener elektrischer Geräte verwendet.
Heimischer Elektrostahl unterscheidet sich im Siliziumgehalt, in der Art der Blechherstellung sowie in den magnetischen und elektrischen Eigenschaften.
Der Buchstabe D mit der Bezeichnung Stahl bedeutet „elektrotechnischer Stahl“, die erste Zahl nach dem Buchstaben (1, 2, 3 und 4) gibt den Legierungsgrad von Stahl mit Silizium an und der Siliziumgehalt liegt innerhalb der folgenden Grenzen in %: z niedriglegierter Stahl (E1) von 0,8 bis 1,8, für mittellegierten Stahl (E2) von 1,8 bis 2,8, für hochlegierten Stahl (EZ) von 2,8 bis 3,8, für hochlegierten Stahl (E4) von 3,8 bis 4,8.
Der durchschnittliche elektrische Widerstand, der zu ρ wird, hängt auch von der Siliziummenge ab. Je höher, desto höher ist der Siliziumgehalt des Stahls. Mirok E1-Stähle haben einen Widerstand von ρ = 0,25 Ohm NS mm2/m, E2-Stähle – 0,40 Ohm NS mm2/m, EZ-Stähle – 0,5 Ohm NS mm2/m und E4-Stähle – 0,6 Ohm NS mm2/m.
NSMagnetisierung (W/kg). Diese Verluste sind umso geringer, je höher die Zahl, also je höher der Legierungsgrad von Stahl mit Silizium ist. Nullen nach diesen Zahlen ОznAngenommen, der Stahl hat eine kaltgewalzte Textur (0) und eine kaltgewalzte niedrige Textur (00). Der Buchstabe A weist auf besonders geringe spezifische Verluste bei der Ummagnetisierung des Stahls hin.
Elektroband wird in Form von Blechen mit einer Breite von 240 bis 1000 mm, einer Länge von 720 bis 2000 mm und einer Dicke von 0,1, 0,2, 0,35, 0,5 und 1,0 mm hergestellt. Strukturstähle werden am häufigsten verwendet, da sie die höchsten magnetischen Eigenschaften aufweisen.
Reis. 3. Elektrostahl