Acciaio elettrico e sue proprietà

La lamiera di acciaio elettrico era più ampiamente utilizzata in ingegneria elettrica... Questo acciaio è una lega di ferro con silicio, il cui contenuto è compreso tra lo 0,8 e il 4,8%. Tali acciai, che vengono introdotti in una piccola quantità di qualsiasi sostanza per migliorarne le proprietà, sono chiamati legati.

Il silicio viene introdotto nel ferro sotto forma di ferrosilicio (una lega di cissilide di ferro FeSi con ferro) ed è in esso in uno stato disciolto.Il silicio reagisce con l'impurità più dannosa (per le proprietà magnetiche del ferro): l'ossigeno, riducendo il ferro da i suoi ossidi FeO e forma biossido di silicio SiO2, che passa parzialmente nelle scorie.

Il silicio favorisce anche il rilascio di carbonio dal composto Fe3C (cementite) con la formazione di grafite. In questo modo il silicio elimina i composti del ferro (FeO e Fe3C) che provocano un aumento della forza coercitiva e un aumento della — perdita di isteresi… Inoltre, la presenza di silicio nel ferro in quantità pari o superiore al 4% aumenta la resistenza elettrica rispetto al ferro puro, con conseguenti perdite di correnti parassite.

Nonostante il fatto che l'induzione di saturazione Bs del ferro con un aumento del silicio in esso aumenti in modo significativo e raggiunga un valore elevato al 6,4% di silicio (Bs = 2800 gauss), ma il silicio viene comunque introdotto non più del 4,8%. L'aumento del contenuto di silicio di oltre il 4,8% porta al fatto che gli acciai acquisiscono una maggiore fragilità, cioè le loro proprietà meccaniche si deteriorano.

L'acciaio elettrico viene fuso nei forni a martora. I fogli vengono prodotti laminando un lingotto di acciaio a freddo oa caldo. Distinguere quindi tra acciaio elettrico laminato a freddo e a caldo.

Il ferro ha una struttura cristallina cubica. Secondo lo studio della magnetizzazione, si è scoperto che può essere irregolare in diverse direzioni di questo cubo.Il cristallo ha la magnetizzazione più grande lungo il bordo del cubo, la più piccola lungo la diagonale della faccia e la più piccola lungo il diagonale del cubo. Pertanto, è auspicabile che tutti i cristalli di ferro nel foglio siano disposti durante il rotolamento in file nella direzione dei bordi del cubo.

Ciò si ottiene laminando ripetutamente lamiere di acciaio, con una forte riduzione (fino al 70%) e successiva ricottura in atmosfera di idrogeno. Ciò favorisce la purificazione dell'acciaio dall'ossigeno e dal carbonio, nonché l'espansione dei cristalli e il loro orientamento in modo che i bordi dei cristalli coincidano con la direzione di laminazione. Tali acciai sono chiamati testurizzati... Hanno proprietà magnetiche più elevate nella direzione di laminazione rispetto all'acciaio laminato a caldo convenzionale.

Le lamiere di acciaio testurizzate sono prodotte mediante laminazione a freddo. Permeabilità magnetica sono maggiori e le perdite per isteresi sono inferiori a quelle delle lamiere laminate a caldo.Inoltre, per l'acciaio laminato a freddo, l'induzione in campi magnetici deboli aumenta più fortemente che per l'acciaio laminato a caldo, cioè la curva di magnetizzazione nei campi deboli è significativamente più alta della curva per l'acciaio laminato a caldo.

Riso. 1. Processo di fabbricazione della lamiera di acciaio elettrico

Va notato, tuttavia, che a causa dell'orientamento dei grani dell'acciaio a grani orientati lungo la direzione di laminazione, la permeabilità magnetica in altre direzioni è inferiore a quella dell'acciaio laminato a caldo. Quindi, con induzione 6 = 1,0 T nella direzione del rotolamento, la permeabilità magnetica μm = 50.000 e nella direzione perpendicolare al rotolamento μm - 5500. A questo proposito, quando si assemblano i nuclei del trasformatore a forma di W, vengono utilizzate strisce di acciaio separate , tagliati lungo la lunghezza di laminazione, che vengono poi miscelati in modo che la direzione del flusso magnetico coincida con la direzione di laminazione dell'acciaio o formi con essa un angolo di 180°.

Nella fig. 2 mostra le curve di magnetizzazione dell'acciaio elettrico EZZOA e E41 per tre intervalli di intensità del campo magnetico: 0 — 2,4, 0 — 24 e 0 — 240 A / cm.

Riso. 2. Curve di magnetizzazione degli acciai elettrici: a — acciaio E330A (strutturato), b — acciaio E41 (senza struttura)

La lamiera di acciaio elettrico ha buone caratteristiche magnetiche: elevata induzione di saturazione, bassa forza coercitiva e bassa perdita di isteresi. A causa di queste proprietà, è ampiamente utilizzato nell'ingegneria elettrica per la produzione di nuclei di statore e rotore di macchine elettriche, nuclei di trasformatori di potenza, trasformatori di corrente e nuclei magnetici di vari dispositivi elettrici.

L'acciaio elettrico domestico si differenzia per il contenuto di silicio, per il modo in cui vengono realizzati i fogli e per le proprietà magnetiche ed elettriche.

La lettera D con la designazione acciaio significa «acciaio elektrotekhnikanichnaya», il primo numero dopo la lettera (1, 2, 3 e 4) indica il grado di lega dell'acciaio con il silicio e il contenuto di silicio rientra nei seguenti limiti in%: per acciaio basso legato (E1) da 0,8 a 1,8, per acciaio medio legato (E2) da 1,8 a 2,8, per acciaio alto legato (EZ) da 2,8 a 3,8, per acciaio alto legato (E4) da 3,8 a 4,8.

La resistenza elettrica media per diventare ρ dipende anche dalla quantità di silicio. Maggiore è, maggiore è il contenuto di silicio dell'acciaio. Gli acciai Mirok E1 hanno resistenza ρ =0.25 Ohm NS mm2/m, gradi E2 — 0.40 Ohm NS mm2/m, gradi EZ — 0.5 Ohm NS mm2/m e gradi E4 — 0.6 Ohm NS mm2/m.

NSmagnetizzazione (W/kg). Queste perdite sono minori quanto maggiore è il numero, cioè maggiore è il grado di lega dell'acciaio con il silicio. Zeri dopo questi numeri ОznSupponiamo che l'acciaio sia struttura laminata a freddo (0) e struttura bassa laminata a freddo (00). La lettera A indica perdite specifiche particolarmente basse all'inversione della magnetizzazione dell'acciaio.

L'acciaio elettrico viene prodotto sotto forma di fogli con una larghezza da 240 a 1000 mm, una lunghezza da 720 a 2000 mm e uno spessore di 0,1, 0,2, 0,35, 0,5 e 1,0 mm. Gli acciai testurizzati sono i più utilizzati, in quanto presentano i più alti valori di caratteristiche magnetiche.

Riso. 3. Acciaio elettrico