Свойства электротехнической стали
Электротехническая сталь обладает высокой магнитной проницаемостью и малыми потерями в переменном магнитном поле.
Сегодня производится сталь толщиной 0,5; 0,35; 0,2; 0,15; 0,1; 0,08; 0,05 и 0,025 мм, что позволяет применять ее на частотах до 20 кГц.
Магнитные свойства стали резко улучшаются, когда удается создать кристаллическую структуру стали такой, что оси легкого намагничивания большинства кристаллов направлены в одну сторону и совпадают с направлением намагничивания. Такая сталь называется текстурованной и получается методом холодной прокатки.
Холоднокатаная текстурованная сталь имеет повышенную магнитную проницаемость (рис. 1) и уменьшенные потери, (по сравнению с горячекатаной) потери на гистерезис.
При производстве холоднокатаной текстурованной стали последовательно осуществляются:
горячая прокатка до толщины листа 2,5...2,8 мм;
холодная прокатка с 2,5 до 0,7 мм;
промежуточный отжиг при температуре 75О...85О°С;
холодная прокатка до 0,35 мм.
После этого сталь несколько раз отжигают для того, чтобы снять остаточную пластическую деформацию кристаллов. Роль холодной прокатки заключается в том, что при отжиге и медленном охлаждении кристаллы растут в том направлении, в котором они были деформированы. Другими словами, после нагрева холоднокатаной стали до 11ОО...12ОО°С, т. е. выше точки Кюри, в ней остаются затравки, способствующие росту недеформированных кристаллов с ребрами, ориентированными в направлении прокатки. Полученная электротехническая сталь с ребровой текстурой имеет большую анизотропию магнитных свойств: при намагничивании поперек прокатки магнитная проницаемость хуже, а потери выше, чем при намагничивании вдоль прокатки. Поэтому при конструировании магнитопроводов из текстурованной холоднокатаной стали стремятся к тому, чтобы магнитный поток не замыкался поперек прокатки: делают косые стыки, витые из ленты стальные сердечники и т. п.
Рисунок 1 Магнитные характеристики
горячекатаной и холоднокатаной сталей
В лабораторных условиях уже удалось получить холоднокатаную сталь с кубической текстурой, в которой магнитные свойства вдоль и поперек прокатки почти одинаково хороши. Однако в настоящее время налажено промышленное производство только лент из такой стали.
Холоднокатаная текстурованная сталь применяется, главным образом, при производстве трансформаторов.
Обозначение марок стали состоит из четырех цифр, характеризующих основные свойства стали:
первая цифра — структурное состояние и вид прокатки: / — горячекатаная изотропная; 2 — холоднокатаная изотропная; 3— холоднокатаная анизотропная с ребровой структурой;
вторая цифра — содержание кремния: 0 — отсутствие кремния; I — до 0,8% кремния; 2 —до 1,8%; 3 — до 2,8%; 4 — до 3,8%; 5 — ДО 4,8%;
третья цифра — группа по основной нормируемой характеристике: 0 — удельные потери при магнитной индукции 1,7 Тл и частоте 50 Гц; / — удельные потери при 1,5 Тл и 50 Гц; 2 — удельные потери при 1,0 Тл и 400 Гц; 6 — магнитная индукция при напряженности поля 0,4 А/м; 7 — магнитная индукция при 10 А/м;
четвертая цифра — порядковый номер типа стали; чем больше эта цифра, тем ниже удельные потери (если нормируемая характеристика — удельные потери).