yandex.metrica
Слитки и разливка стали

Характеристика электротехнической стали и требования к ее производству

К электротехническим относится группа марок стали, легированной кремнием и применяемой в качестве магнитомягкого материала в конструкциях электрических машин и аппаратов. Различают изотропную (динамную) и анизотропную (трансформаторную) сталь. Изотропная сталь имеет равноосную структуру и одинаковые электротехнические свойства во всех направлениях. Анизотропная сталь обладает резко выраженной текстурой, т.е. структурой зерен с четко выраженным направлением параллельно оси течения металла при прокатке. Текстура создается в процессе прокатки и термообработки при выделении по границам зерен ингибиторной фазы (AlN, MnS), сдерживающей рост зерен на этих стадиях производства.

Анизотропная сталь имеет более высокие электротехнические свойства, но только в определенных направлениях. Поэтому она при-меняется только для аппаратов, не имеющих движущихся электротехнических элементов – трансформаторов и т.п. Для изготовления вращающих изделий применяют изотропную сталь. Важнейшим показателем свойств электротехнической стали являются удельные ваттные потери, Вт/кг. В листе толщиной 0,30 мм они составляют: в анизотропной стали Р1,7/50 = 0,80–2,00 Вт/кг, в изотропной – Р1,5/50 = 2,0–6,0 Вт/кг.

Применяют два варианта ингибирования электротехнической стали – сульфидный и нитридный. Возможен и смешанный вариант.
При сульфидном варианте ингибирования электротехнической стали ингибиторной фазой являются включения MnS, имеющие размеры 25–50 нм. Поэтому в стали должно быть достаточное количество серы. Однако сера ухудшает пластические свойства стали, и содержание ее не должно превышать 0,025–0,030 %. Марганец, находясь в растворе в феррите, ухудшает электротехнические свойства. Поэтому желательно иметь его в стали ≤ 0,1 %; оптимальное содержание марганца 0,06–0,08 %. Содержание азота должно быть < 0,005 %.

При нитридном варианте ингибирования ингибиторной фазой являются включения AlN, имеющие размеры 10–50 нм. Поэтому содержание азота должно быть 0,010–0,012 %, а содержание серы ≤ 0,003 %.

Кремний, увеличивая удельное электросопротивление, снижает потери на вихревые токи, уменьшает потери на гистерезис, увеличивает магнитную проницаемость. Вместе с тем он повышает прочностные свойства стали и понижает пластичность. В связи с тем, что кремний улучшает электротехнические свойства стали, он используется как легирующий элемент и его содержание в электротехнической стали разных марок составляет 0,8–3,2 %.
Одним из основных факторов, влияющих на свойства электротехнической стали, является углерод. Растворяясь в феррите и создавая там напряженное состояние, он значительно ухудшает электротехнические свойства стали, повышая ваттные потери. Это отрицательное влияние углерода проявляется уже при весьма низком его содержании. Так, в изотропной электротехнической стали понижение содержания углерода с 0,060 до 0,002 % приводит к снижению ваттных потерь на 25–40 %, а с 0 025 до 0,002 % – на 10–15 %. Поэтому одной из главных задач производства электротехнической стали явля-ется получение возможно низкого содержания углерода – ≤ 0,03 %, а для стали особо высокого качества ≤ 0,003 %.