Elektrisch staal: productie en toepassing

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-17 10:36

De productie van dit type staal neemt een leidende positie in tussen andere magnetische materialen. Elektrisch staal is een legering van ijzer met silicium, waarvan het aandeel 0,5% tot 5% is. De grote populariteit van dit soort producten kan worden verklaard door de hoge elektromagnetische en mechanische eigenschappen. Dergelijk staal wordt gemaakt van veelgebruikte componenten, waaraan geen gebrek is. Dit verklaart de lage kosten.

Invloed van silicium

Deze component vormt in interactie met ijzer een dichte oplossing met een hoge soortelijke weerstand, waarvan de waarde afhangt van het percentage silicium in de legering. Bij blootstelling aan puur ijzer verliest het zijn magnetische eigenschappen.

Maar als het het technische beïnvloedt, heeft het juist een positief effect. De doorlaatbaarheid van ijzer neemt toe en er is een verbetering van de stabiliteit van het metaal. Het gunstige effect van silicium (Si) kan als volgt worden verklaard. Onder invloed van dit element wordt koolstof overgebracht naar grafiet vanuit de toestand van cementiet, dat minder magnetische eigenschappen heeft. Het element Si heeft een ongewenst effect opafname van inductie. Zijn invloed strekt zich uit tot thermische geleidbaarheid en tot de dichtheid van ijzer.

Onzuiverheden in samenstelling

In zijn samenstelling kan elektrisch staal andere componenten bevatten: zwavel, koolstof, mangaan, fosfor en andere. De meest schadelijke daarvan is koolstof (C). Het kan in de vorm van zowel cementiet als grafiet zijn. Dit beïnvloedt de legering anders, evenals het percentage koolstof. Om ongewenste insluitingen van element C te voorkomen, mag het staal niet snel worden afgekoeld voor de volgende veroudering en stabilisatie.

De volgende componenten hebben een negatieve invloed op de eigenschappen van het materiaal: zuurstof, zwavel, mangaan. Ze verminderen de magnetische eigenschappen ervan. Technisch ijzer heeft in zijn samenstelling noodzakelijkerwijs onzuiverheden. Hier moeten ze als aggregaat in aanmerking worden genomen, niet op dezelfde manier als voor puur ijzer.

Je kunt de eigenschappen van staal verbeteren door onzuiverheden te verwijderen. Maar deze methode is niet altijd gunstig bij grootschalige productie. Maar met behulp van koudwalsen vormt elektrisch plaatstaal magnetische eigenschappen in zijn structuur. Hierdoor bereik je de beste resultaten. Maar verder schieten is vereist.

Koudwalsen

Van silicium is lang gedacht dat het de broosheid van staal verhoogt. De productie vond voornamelijk plaats door middel van warmwalsen. De winstgevendheid van koudwalsen was laag.

Pas nadat werd ontdekt dat koud werken in de richting van het materiaal de magnetische eigenschappen verhoogt, is het op grote schaal gebruikt. Andere richtingen toonden zich alleen metde slechtste kant. Koudwalsen heeft een gunstig effect op de mechanische eigenschappen en verbetert de kwaliteit van het plaatoppervlak, verhoogt de golving en maakt het mogelijk om te stempelen.

De onderscheidende eigenschappen die elektrisch staal kreeg door het gebruik van koudbewerking, kunnen worden verklaard door de vorming van een kristallografische textuur erin. Het verschilt in verschillende gradaties. Ze zijn op hun beurt afhankelijk van de temperatuur waarbij het walsen plaatsvindt, evenals van de dikte van de vereiste plaat en van de mate waarin deze wordt verkleind.

De kosten van een plaat van één dikte van warmgewalst staal zijn 2 keer lager dan die van koudgewalst staal.

Maar deze negatieve kwaliteit wordt volledig gecompenseerd door lage warmteverliezen (er zijn minder dan ongeveer twee keer), hoge kwaliteit en de mogelijkheid van goed stempelen van koudgewalste legering. Het verschil in deze staalsoorten is het siliciumgeh alte. Het bedrag is respectievelijk 3,3% tot 4,5%.

GOST

Fabrikanten produceren slechts twee soorten staal die voldoen aan GOST.

Eerste aanzicht - 802-58 "Elektrotechnisch blad". De tweede is elektrisch staal GOST 9925-61 "Koudgewalste opgerolde strip gemaakt van elektrisch staal".

Aanduiding

Gemarkeerd met de letter "E", gevolgd door een nummer waarvan de cijfers een specifieke betekenis hebben:

• Het eerste cijfer in de markeringswaarde betekent de mate van legering van staal met silicium. Van laaggelegeerd tot hooggelegeerd, respectievelijk in aantallen van 1 tot 4. Dynamisch - dit zijn staalsoorten uit de groepen E1 en E2. Transformator - E3 en E4.
• Het tweede cijfer van de markering heeft een bereik van 1 tot 8. Het toont de elektromagnetische eigenschappen van het materiaal bij gebruik in bepaalde bedrijfsomstandigheden. Door deze markering kunt u zien in welke gebieden dit of dat staal kan worden gebruikt.

Het cijfer nul na het tweede cijfer betekent dat het staal getextureerd is. Als er twee nullen zijn, is het niet gestructureerd genoeg.

Aan het einde van de markering vindt u de volgende letters:

• "A" - zeer laag specifiek materiaalverlies.
• "P" is een materiaal met een hoge rolsterkte en een hoge oppervlakteafwerking.

Bedrijfsgebied

De legering is verdeeld in drie typen, afhankelijk van het toepassingsgebied:

• geschikt voor werk in sterke en medium magnetische velden (remagnetisatiezuiverheid 50 Hz);
• geschikt voor het werken in middelgrote velden tot 400Hz;
• staal dat wordt gebruikt in middelgrote en lage magnetische velden.

Platen van elektrisch staal worden geproduceerd in de volgende maten: breedte van 240 tot 1000 mm, lengte kan van 720 mm tot 2000 mm zijn, dikte - in het bereik van 0,1 tot 1 mm. Bovenal worden korrelgeoriënteerde staalsoorten gebruikt, omdat deze een hoge waarde aan elektromagnetische eigenschappen hebben. Vellen van dit materiaal worden vaak gebruikt in de elektrotechniek.

Elektrisch staal - eigenschappen

Legering eigenschappen:

• Weerstand. De kwaliteit van het materiaal hangt rechtstreeks af van deze indicator. Staal wordt gebruikt waar het nodig is om elektriciteit in de geleider te houden en op zijn bestemming af te leveren.
• Dwangkracht. Verantwoordelijk voor het vermogen van het interne magnetische veld om te demagnetiseren. Voor bepaalde apparaten is deze eigenschap in verschillende mate vereist. Transformatoren en elektromotoren maken gebruik van onderdelen met een hoog demagnetiseervermogen. Voor staal heeft deze indicator een lage waarde. Maar bij elektromagneten is juist een hoge dwangkracht nodig. Om de magnetische eigenschappen te corrigeren, wordt het vereiste percentage silicium aan de staallegering toegevoegd.

• De breedte van de hysteresislus. Deze indicator moet zo laag mogelijk zijn.
• Magnetische permeabiliteit. Hoe hoger deze indicator, hoe beter het materiaal "doet" met zijn taken.
• De dikte van het vel. Voor de vervaardiging van veel apparaten en onderdelen worden materialen gebruikt waarvan de dikte niet groter is dan één millimeter. Indien nodig wordt deze indicator echter teruggebracht tot een waarde van 0,1 mm.

Toepassing

Eerste klas plaatmateriaal kan worden gebruikt om verschillende soorten magnetische circuits voor relais en regelaars te maken.

Elektrisch staal van tweede kwaliteit kan worden gebruikt voor AC- en DC-starters, rotorkernen.

De derde klasse zal geschikt zijn voor de vervaardiging van magnetische circuits voorstroomtransformatoren, evenals starters van grote synchrone machines.

Om een frame voor een elektrische machine te maken, moet je gietstaal gebruiken, waarin het koolstofgeh alte niet meer dan 1% is. Producten gemaakt van dergelijk materiaal worden geleidelijk uitgegloeid. Koolstofstaal wordt gebruikt bij de vervaardiging van machineonderdelen die zijn gelast.

Hoofdpolen voor DC-machines zijn gemaakt van dit soort materialen.

Voor die machineonderdelen die de maximale belasting dragen (veren, rotoren, ankerassen), worden legeringen met hoge mechanische eigenschappen gebruikt. Dergelijk materiaal kan nikkel, chroom, molybdeen en wolfraam bevatten. Het is mogelijk om magnetische schakelingen te vervaardigen uit elektrisch staal. Ze worden gebruikt voor laagfrequente transformatoren - 50Hz.

Stand magnetisch circuit

Magnetische kernen zijn verdeeld in pantser en staaf. Elke soort heeft zijn eigen kenmerken.

Staaf: voor zo'n magnetisch circuit is de staaf verticaal en heeft een getrapt gedeelte dat in een cirkel is ingeschreven. De wikkelingen van het magnetische circuit bevinden zich erop in een speciale cilindrische vorm.

Gepantserd

Producten van dit ontwerp zijn rechthoekig van vorm en hun staven hebben een dwarsdoorsnede, ze bevinden zich horizontaal. Dit type magnetisch circuit wordt alleen gebruikt in complexe apparaten en structuren. Daarom worden dergelijke ontwerpen niet veel gebruikt.

Dus we hebben uitgezocht wat staal iselektrisch en waar het wordt gebruikt.