2.1.3 Відпалення і ізолювання пластин
Різання і транспортування пластин сполучене зі збільшенням питомих втрат і зниженням магнітної проникності в порівнянні з відповідними характеристиками вихідної сталі. Негативне впливи механічних впливів на електромагнітні характеристики активної сталі може бути усунуто лише за допомогою спеціального термічного опрацювання - відпалення. Встановлено, що відпалення для сталі 3414 знижує втрати в сталі на 8%, струм неробочого хода - на 25-30% в порівнянні з втратами в невідпаленій сталі.
Застосування відпалення досягає найбільшого ефекту при використанні високоякісних марок холоднокатаної сталі.
Для відпалення використовують спеціальні печі. У загальному циклі відпалення сталі має три фази (нагрів, витримка й охолодження), кожна з яких характеризується визначеними режимами. Основним параметром є швидкість нагрівання, температура, час витримки в нагрітому стані і швидкість охолодження.
Найбільший ефект відпалення електротехнічної сталі досягається при температурі відпалення в межах 800-830°С. Витримка при цій температурі зміцнює внутрішню напругу і приводить до деяких змін в структурі, що виникнули при механічному опрацюванні стали. Зниження швидкості нагрівання і охолодження позитивно впливає на електромагнітні властивості, але подовжує цикл відпалення, зменшує продуктивність, збільшує витрати енергії.
Відпалення відбувається при температурі 810°С зі швидкістю 7-10 м/хв. Широке поширення у вітчизняному трансформаторобудуванні одержала рольгангова піч типу ОКБ-885. Вона складається з завантажувального столу, форкамери, камери нагрівання, камери охолодження і складального столу. Прямування пластин здійснюється рольгангами. Основне устаткування печі:
завантажувальний стіл;
ділянка холодного рольганга;
форкамера (розташована перед камерою нагрівання, має шторки);
камера нагрівання (має п’ять теплових зон, температура в кожній зоні регулюється автоматично);
рольганги (прохолоджуються водою),
камера охолодження (складається з двох частин: перша - водяне охолодження, друга - охолодження повітрям і водою).
Крім основного устаткування є ще додаткове:
- установка захисної атмосфери, що складає з балонів газу, блока спалювання газу, блока охолодження газу, блока очищення газу, блока сушіння газу;
- задатчик пластин (завантаження пластин);
- укладальник пластин.
1-піднімальний стіл; 2-задатчик пластин; 3-приймальний стіл печі відпалення;
4-камера нагріву; 5-камера охолодження; 6-проміжний рольганг;
7-очисне пристосування; 8-лаконаносний агрегат; 9-холодний рольганг; 10-камера нагрівання; 11-камера охолодження; 12-пластиновкладальник; 13-піднімальний стіл
Рисунок 13 – Схема потоково-механізованої лінії відпалення та ізолювання пластин
Для створення межлистової ізоляції магнітопроводу поверхню пластин ізолюють шляхом нанесення ізоляційного матеріалу.
Рулонна електротехнічна сталь випускається промисловістю з вже нанесеним жаростійким ізоляційним покриттям і, іноді (для трансформаторів I-III габаритів) може застосовуватися без додаткової ізоляції. При відсутності ізоляційного покриття на листах або необхідності додаткової ізоляції сталі, що має жаростійке покриття (трансформатори й автотрансформатори великих потужностей і високої напруги), пластини магнітопроводів підлягають ізолюванню. Найбільше поширеним засобом ізолювання є нанесення плівки лаку на пластини і її запіканням.
Вимоги до ізоляції: мінімальна товщина; достатні електрична міцність і опір; висока механічна міцність; стійкість проти впливу гарячого масла; нагрівостійкість, що забезпечує нормальну роботу трансформатора; технологічність при нанесенні її на сталь.
Крім того, ізоляція повинна бути дешевою і не дефіцитною.
При ізолюванні лаком плівка наноситься або на готові пластини, або взагалі на листи сталі. У якості ізоляційних лаків застосовують головним чином масляні лаки на основі рослинних масел із тривкою плівкою: лак У 302 - на тунговому маслі й У 202 - на льняному маслі. Через те, що тунгове масло висихає швидко і дає більш тривку в електричному відношенні плівку, чим льняне, має більш високу водонепроникність плівки, лак У 302 кращий. Лаки після висихання утворюють тривку і еластичну лакову плівку. Електричний опір стандартного пакета повинний бути не менше 5ОО Ом/см2, при тиску на пакет 5400 Н. Пробивна напруга лакової плівки джорівнює 150 В.
В якості розріджувачів лаків для надання їм необхідної грузькості застосовують газ або уайт-спирт. Застосування легких розчинників (бензин, бензол і ін.) неприпустимо, щоб уникнути вибуху і пожежі при випалюванні їх у лакувальній машині. Лакове покриття має гарні ізоляційні властивості, достатню механічну тривкість і нагрівостійкість, стійкість до гарячого трансформаторного масла.
Нанесення лаку проводиться на спеціальній лакувальній машині. Пластини подають на гумові валики. Верхній валик постійно змочується ізоляційним лаком по всій довжині з розташованої над ним трубки з отворами. Розчинений лак подається насосом у видатковий бачок, відкіля самопливом надходить у трубку. Довжина гумових валиків 600 мм. Для збільшення пропускної спроможності машини пластини подаються в декілька рядів із мінімальним зазором між ними.
Товщина лакової плівки регулюється зміною натискання верхнього гумового валика на нижній. Лак, що знаходиться в трубці, капає з отворів на верхній валик і потрапляє на нижній валик, перед гумовими валиками утвориться деякий запас лаку, що добре змочує поверхню пластини. Пластини, покриті по обидва боки лаком, холодним транспортером подаються в пекти тунельного типу, де вони потрапляють на гарячий транспортер. При проходженні по тунельній пені розчинник вигорає, а лак на пластинах полімеризується (спікається), утворюючи тривку лакову плівку.
Піч являє собою металевий каркас, викладений вогнетривкою цеглиною. У передньої частині печі розташовані газові пальники. Продукти згорання і гази віддаляться через витяжну вентиляцію. Після проходження через пекти пластини потрапляють на холодний транспортер, де вони охолоджуються інтенсивною притокою повітря, що надходити через повітропровідник, а також проточною водою, що надходити із форсунки, установленої наприкінці холодного конвеєра, Охолоджені до 30-40°С сухі пластини складають у стопи або спрямовують на повторне лакування. У найбільш відповідальних випадках застосовують триразове лакування. Товщина лакової плівки при однократному лакуванні дорівнює 10 мкм, двократної - 10-20 мкм на один бік.
Якість лакованих і запечених пластин повинна відповідати визначеним вимогам. Плівка лаку повинна мати суцільну блискучу однотонну і гладку поверхню, без пропускань і обгорілих місць, мати тривке зчеплення зі сталлю і не мати відлипа в холодному стані, при натисканні пальцем на плівці не повинно залишатися відбитка. Опір ізоляції лакової плівки повинний відповідати нормам для даного типу магнітопроводу.