Вопросы и ответы

Категории

Нормативные документы (ГОСТ, ОСТ, ТУ, РМД, МИ)
Нормативные документы регламентирующие магнитные параметры прецизионных магнитомягких сплавов и электротехнических сталей и методики их измерений
Основные магнитные параметры
Электротехническая сталь и железо
Прецизионные магнитомягкие сплавы

Общее количество: 29 вопросов и ответов в 4 категориях

Изотропная электротехническая сталь

Холоднокатаная электротехническая сталь со слабо выраженной кристаллографической текстурой, степень которой регламентируется техническими условиями. В горячекатаной электротехнической стали кристаллографическая анизотропия также слабо выражена, и она, по сути, является изотропной сталью. Однако под термином «изотропная электротехническая сталь» принято понимать только холоднокатаную электротехническую сталь. Иногда для изотропной электротехнической стали используют устаревший термин «нетекстурованная электротехническая сталь». Основная часть производимой изотропной электротехнической стали используется для изготовления магнитных систем вращающихся электрических машин, в которых магнитный поток проходит как вдоль, так и поперек направления прокатки материала. Машины работают при большой плотности магнитного потока Bs, чтобы обеспечить минимальные габариты, и в них регламентируется температура перегрева. Таким образом, изотропная электротехническая сталь должна обладать высокой магнитной индукцией при заданной напряженности магнитного поля вдоль различных направлений относительно прокатки и иметь низкие удельные магнитные потери. Кроме того, на поверхность изотропной электротехнической стали наносят, как правило, электроизоляционные покрытия, улучшающие штампуемость стали, которые не обладают жаростойкими свойствами. В меньшем объеме используют покрытия, создающие плоские растягивающие напряжения и имеющие хорошую жаростойкость. В ряде применений ограничиваются естественным оксидным слоем, сформированным на поверхности в процессе отжига. Изотропная электротехническая сталь поставляется в термически обработанном виде после обезуглероживающего и рекристаллизационного (высокотемпературного) отжигов (технология полного процесса) с электроизоляционным покрытием или без него, или без термической обработки (технология полупроцесса). В последнем случае окончательную термическую обработку для получения требуемых магнитных свойств проводят у потребителя. Производитель изотропной электротехнической стали гарантирует геометрические размеры стали, ее механические свойства, коэффициент заполнения, коэффициент старения и магнитные свойства. В соответствии с ГОСТ 21427.3-83 изотропная электротехническая сталь выпускается следующих марок: 201х, 211х, 221х, 231х, 241х, 242х. В состоянии поставки изотропная электротехническая сталь полностью готова к применению и не требует дополнительной термической обработки, если она изготовлена с использованием полного процесса. После резки или вырубки небольших позиций или после намотки тороидальных магнитопроводов из стали с термостойким покрытием необходимо производить отжиг для снятия остаточных напряжений при температуре 800 -  820°С. В изотропной электротехнической стали доля гистерезисных потерь превышает 50%, поэтому пути совершенствования свойств связаны со снижением этого компонента потерь. В первую очередь необходимо очистить металл от примесей. Очистка от примесей обеспечивает не только снижение гистерезисных потерь и низкое старение, но и стимулирует рост в процессе собирательной рекристаллизации максимального числа зерен с кубической и ребровой ориентацией. Изотропная электротехническая сталь с высокой магнитной индукцией и низкой магнитной анизотропией обладает кубической текстурой с рассеянной в плоскости прокатки осью [001], при этом количество ребровой ориентации не превышает 20%. Существующие в настоящее время экономичные технологические схемы позволяют получить до 50% кубических и ребровых зерен с оптимальным размером около 200 мкм. Важным фактором в снижении магнитных потерь является уменьшение глубины зоны внутреннего окисление в поверхностных слоях изотропной электротехнической стали.

Высокопроницаемая анизотропная электротехническая сталь

Анизотропная электротехническая сталь, имеющая совершенную кристаллографическую текстуру с магнитной индукцией В800 не менее 1,85 Тл. Среднее отклонение осей легкого намагничивания [001] от направления прокатки в высокопроницаемой анизотропной электротехнической стали составляет около 3° по сравнению с 6° для обычной анизотропной электротехнической стали сульфидного варианта. Высокопроницаемая анизотропная электротехническая сталь состоит из крупных зерен размером 5 - 30 мм, что совместно с совершенной кристаллографической текстурой приводит к формированию доменной структуры с широкими основными доменами. Основные домены пронизывают насквозь большую группу зерен, а корень квадратный из длины этой группы вдоль осей легкого намагничивания [001] определяет ширину основных доменов. С целью уменьшения удельных магнитных потерь на вихревые токи ширину доменов снижают за счет нанесения магнитоактивных покрытий, создающих растягивающие напряжения в стали, или за счет искусственных барьеров, наносимых поперек направления прокатки.

Высококремнистая электротехническая сталь

Электротехническая сталь с содержанием кремния более 4%. Методом горячей прокатки удавалось производить высоколегированную электротехническую сталь с содержанием кремния и алюминия 4,0 - 4,8%. После закрытия горячекатаного производства для получения пластичной высококремнистой ленты были опробованы методы быстрой закалки расплава по одновалковой и двухвалковой технологии, а также методы прокатки и силицирования. В промышленном масштабе удалось реализовать производство высококремнистой электротехнической стали с содержанием кремния 6,5% методом силицирования. Для производства используется непрерывная холоднокатаная полоса с содержанием кремния 3% шириной 600 мм и толщиной 0,05 - 0,3 мм. В непрерывной печи имеются зоны силицирования и диффузии, в которых полоса находится примерно по 10 мин при толщине стали 0,3 мм. Силицирование осуществляется в газовой среде SiCl4 при температуре 1200°С. Реакция происходит по схеме 5Fe + SiCl 4 1 Fe3Si + 2FeCl2 с образованием на поверхности слоя Fe3Si. В диффузионной зоне в результате гомогенизации в атмосфере сухого азота кремний равномерно распределяется по сечению полосы. Вследствие значительного различия скоростей диффузии кремния и железа неизбежно формирование пор, которые отрицательно влияют на механические и магнитные свойства стали. Для того чтобы избежать формирования пор и окисления по границам зерен, вводятся ограничения по содержанию воды в атмосфере печи. Упрощенный процесс диффузии кремния позволяет получить сталь с градиентным распределением кремния по сечению полосы. Высокие магнитные свойства электротехнической стали с 6,5% кремния связаны с константами магнитострикции и магнитной анизотропии, численные значения которых близки к нулю.

Анизотропная электротехническая сталь

Холоднокатаная электротехническая сталь с ребровой кристаллографической текстурой. Основная часть производимой анизотропной электротехнической стали используется для изготовления магнитных систем силовых трансформаторов, работающих на промышленной частоте 50 - 60 Гц. Трансформатор должен работать при наибольшей максимальной магнитной индукции Bs, чтобы обеспечить минимальные габариты, и должен иметь при этом минимальные магнитные потери, чтобы температура перегрева была не выше заданного значения.Таким образом, анизотропная электротехническая сталь должна обладать высокой магнитной индукцией при заданной напряженности магнитного поля и иметь низкие удельные магнитные потери на частоте 50 Гц при максимальной магнитной индукции, соответствующей рабочей индукции, как правило, около 1,7 Тл. На поверхность анизотропной электротехнической стали наносится тонкое (толщиной 2 - 5 мкм) электроизоляционное покрытие, которое препятствует электрическому контакту металлических листов. Производитель анизотропной электротехнической стали гарантирует коэффициент сопротивления электроизоляционного покрытия, коэффициент старения, геометрические размеры стали, ее механические свойства, коэффициент заполнения и магнитные свойства. Магнитные свойствам анизотропной электротехнической стали регламентируются ГОСТ 21427.1-83, из которого исключены некоторые низкие марки стали, которые в настоящее время не производятся. Холоднокатаная электротехническая сталь выпускается следующих марок: 340х, 341х, 342х. Другие типичные физические свойства анизотропной электротехнической стали: магнитная индукция насыщения 2,03 Тл; коэрцитивная сила 5 - 6 А/м; точка Кюри 740С; плотность 7650 кг/м3; удельное электрическое сопротивление 0,5·10-6 Ом·м; коэффициент теплопроводности 25 Вт/м·К; температурный коэффициент линейного расширения 1·10-5 К-1. Механические свойства анизотропной электротехнической стали вдоль направления прокатки: предел прочности 350 - 420 МПа; предел текучести 310 - 360 МПа; предел упругости 290 МПа; модуль упругости 120 - 135 ГПа. В состоянии поставки анизотропная электротехническая сталь полностью готова к применению и не требует дополнительной термической обработки, если она используется в виде крупных плоских деталей. После резки или вырубки небольших деталей или после намотки тороидальных магнитопроводов необходимо производить отжиг для снятия остаточных напряжений при температуре 800 - 820°С. Анизотропная электротехническая сталь имеет предельно высокое для холодной прокатки содержание кремния 2,8 - 3,2%. Основные направления совершенствования анизотропной электротехнической стали сводятся к следующему: получение совершенной кристаллографической текстуры с минимальным средним отклонением оси легкого намагничивания [001] от направления прокатки; снижение толщины стали при сохранении совершенной кристаллографической текстуры; нанесение на поверхность магнитоактивного электроизоляционного покрытия и создание искусственных барьеров поперек направления прокатки, обеспечивающих снижение ширины основных доменов и магнитных потерь на вихревые токи. Анизотропную электротехническую сталь подразделяют на обычную электротехническую сталь с магнитной индукцией В800 менее 1,85 Тл и высокопроницаемую анизотропную электротехническую сталь с магнитной индукцией В800 более 1,85 Тл. На долю высокопроницаемых марок приходится около 25% мирового производства анизотропной электротехнической стали.

Анизотропная электротехническая сталь с измельченной доменной структурой

Высокопроницаемая анизотропная электротехническая сталь с очень низким уровнем удельных магнитных потерь, который достигается снижением ширины основных магнитных доменов за счет создания локальных воздействий поперек направления прокатки. Высокопроницаемая анизотропная электротехническая сталь имеет совершенную кристаллографическую текстуру и крупные зерна размером 5 - 30 мм. Это приводит к тому, что основные домены проникают через границы большой группы зерен, а корень квадратный из длины этой группы будет определять ширину основных доменов. В соответствии с формулой Прая и Бина, магнитные потери на вихревые токи можно снизить путем уменьшения ширины основных доменов. При пульсирующем лазерном облучении поверхности («Ниппон Стил», 1985) и плазменном облучении сфокусированным плазменным пучком («Кавасаки Стил», 1987) создается линия точечных каверн (впадин) поперек направления прокатки. Эффект воздействия лазерным или плазменным пучками связан с механическими напряжениями, которые формируют вблизи каверн замыкающую доменную структуру, поэтому эти воздействия снимаются после термической обработки при 800°С. Локальная механическая деформация («Ниппон Стил») и локальное электролитическое травление («Кавасаки Стил», 1991) создают на поверхности стали линейные канавки поперек направления прокатки глубиной 15 - 20 мкм на расстоянии около 5 мм. В данном случае измельчение основных доменов связано с размагничивающим эффектом на боковых стенках канавки, а также формированием микрозерен после термической обработки. Поэтому данный тип воздействий сохраняется после отжига при температуре 800°С.

Холоднокатаная электротехническая сталь

Электротехническая сталь, получаемая в конечной толщине методом холодной прокатки, при этом горячая прокатка слябов остается неотъемлемой стадией производства любой электротехнической стали. В настоящее время холодная прокатка является основным и практически единственным способом производства электротехнической стали, если не считать небольшого количества нелегированной сортовой горячекатаной электротехнической стали, выпускаемой в виде листа толщиной не менее 2 мм и прутка круглого сечения.

Текстурированная электротехническая сталь

Электротехническая сталь с выраженной кристаллографической текстурой. Поскольку производство электротехнической стали с кубической текстурой так и не достигло промышленных масштабов, то под термином текстурированная электротехническая сталь подразумевают анизотропную электротехническую сталь с ребровой кристаллографической текстурой.

Электротехническая сталь с кубической текстурой

Электротехническая сталь, у которой оси легкого намагничивания [001] отдельных кубических кристаллитов ориентированы вдоль направления прокатки, а плоскости (100) совпадают с поверхностью пластины. Магнитные свойства электротехнической стали с кубической текстурой примерно одинаковы вдоль и поперек направления прокатки, однако сталь имеет значительную магнитострикцию при перемагничивании вдоль выделенного направления, т. е. создает шум при работе трансформаторов. Поэтому ее эффективно можно использовать только во вращающихся электрических машинах. Кубическая текстура образуется в процессе высокотемпературного отжига при 1100—1300°С в строго контролируемой защитной атмосфере. Технология производства электротехнической стали с кубической текстурой относительно дорогостоящая и не нашла широкого распространения.

Электротехническая нелегированная тонколистовая сталь

Электротехническая нелегированная тонколистовая сталь - электротехническая тонколистовая сталь и лента, в которой содержание основных элементов не превышает: углерода — 0,04 %, кремния — 0,3 % и марганца 0,3 %. Электротехническая нелегированная тонколистовая сталь используется для изготовления магнитных систем электрических аппаратов и приборов. Горячекатаную сталь изготавливают в листах толщиной 2,0 - 3,9 мм, а холоднокатаную — в листах и рулонах толщиной 0,5 - 3,9 мм или в виде ленты толщиной 0,1 - 2,0 мм. Холоднокатаную сталь изготавливают, главным образом, без термической обработки и поставляют в нагартованном состоянии. Условное обозначение марки электротехнической нелегированной стали состоит из пяти цифр. Первая цифра обозначает класс по структурному состоянию и виду прокатки: 1 — горячекатаная изотропная, 2 — холоднокатаная изотропная. Вторая цифра обозначает тип стали по содержанию кремния: 0 — нелегированная сталь, без нормирования коэффициента старения, 1 — нелегированная сталь с нормированным коэффициентом старения. Третья цифра обозначает группу по основной нормируемой характеристике: 8 — коэрцитивная сила. Четвертая и пятая цифры обозначают количественное значение основной нормируемой характеристики: для 8-й группы — значение коэрцитивной силы в целых единицах ампер на метр. В соответствии с ГОСТ 3836-83 электротехническая нелегированная тонколистовая сталь выпускаяется следующих марок: 10832, 10848,10864, 10880, 10895, 20832, 20848, 20864, 20880, 20895, 11832, 11848, 11864, 11880, 11895, 21832, 21848, 21864, 21880, 21895.

Электротехническая нелегированная сортовая сталь

Кованая и калиброванная горячекатаная сталь, применяемая в магнитных системах электрических аппаратов и приборов. В зависимости от назначения электротехническая нелегированная сталь делится на подгруппы: для горячей обработки давлением и для механической обработки по всей поверхности. Химический состав стали должен содержать не более: углерод — 0,035, марганец — 0,3, кремний — 0,3, фосфор — 0,020, сера — 0,030, медь — 0,3 %. Электротехническая нелегированная сталь поставляется, главным образом, без термической обработки. Термическую обработку для получения оптимальных свойств проводят без доступа воздуха при температуре не выше 950°С. Время охлаждения до 600°С — не более 10 ч, далее на воздухе. Условное обозначение марки электротехнической нелегированной стали состоит из пяти цифр. Первая цифра обозначает класс по виду обработки давлением: 1 — горячекатаная и кованая, 2 — калиброванная. Вторая цифра обозначает тип стали по содержанию кремния: 0 — нелегированная сталь, без нормирования коэффициента старения, 1 — нелегированная сталь с нормированным коэффициентом старения. Третья цифра обозначает группу по основной нормируемой характеристике: 8 — коэрцитивная сила. Четвертая и пятая цифры обозначают количественное значение основной нормируемой характеристики: для 8-й группы — значение коэрцитивной силы в целых единицах ампер на метр. Выпускаемые марки электротехнической нелегированной стали: 10850, 10860,10880, 10895, 20850, 20860, 20880, 20895, 11850, 11860, 11880, 11895, 21850, 21860, 21880, 21895.

Всего: 29 на 3 страницах по 10 на каждой странице