Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Качество холоднокатаной листовой стали. Стандарты на электротехническую сталь. Методические указания для студентов 3 курса направления 22.03.02 «Метал
.pdf
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра обработки металлов давлением
КАЧЕСТВО ХОЛОДНОКАТАНОЙ ЛИСТОВОЙ СТАЛИ
СТАНДАРТЫ НА ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКУЮ СТАЛЬ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
для студентов 3 курса направления 22.03.02 «Металлургия»
профиля подготовки «Обработка металлов давлением»
Объем п.л.
Тираж 100 экз.
А.А. ЧАБОНЕНКО, В.А. ЧЁРНЫЙ
Рукопись и графический
материал утверждаю:
Зав. кафедрой ОМД
Ю.А.Мухин
Липецк
Липецкий государственный технический университет
2016
УДК 621.771(07)
Ч-122
Рецензент – В.Н. Соловьев, канд. техн. наук, доцент
Чабоненко, А.А.
Ч-122 Качество холоднокатаной листовой стали. Стандарты на
электротехническую сталь [Текст]: методические указания для
студентов 3 курса направления 22.03.02 «Металлургия» профиля
подготовки «Обработка металлов давлением» / А.А. Чабоненко, В.А.
Чѐрный. – Липецк: Изд-во Липецкого государственного технического
университета, 2016. – 22 с.
Настоящие методические указания предназначены для студентов ЛГТУ,
обучающихся по программе дополнительного профессионального обучения
(ДПО) в ПАО «НЛМК», направления 22.03.02 «Металлургия» профиля
подготовки «Обработка металлов давлением». Работа соответствует учебной
дисциплине «Система менеджмента качества ПАО «НЛМК».
Методические указания могут быть рекомендованы студентам других
направлений для самостоятельного изучения требований стандартов,
предъявляемых к холоднокатаному листу из электротехнической стали.
Табл.7. Ил. 9.
© ФГБОУ ВПО «Липецкий
государственный технический
университет», 2016
2
Содержание
1. Холоднокатаный лист из электротехнической стали ........................................ 4
2. Трансформаторная сталь ГОСТ 21427.1-83 и ГОСТ Р 53934-2010 ............. 12
3. Динамная сталь ГОСТ 21427.2-83 и ГОСТ Р 54480-2011 ............................. 16
Нормативные ссылки ................................................................................................ 21
3
Наряду с углеродистой и малоуглеродистой качественной сталью,
предназначаемой для изготовления деталей, от которых требуется в высокая
прочность и пластичность, холодной прокаткой получают лист и других видов,
например, жаропрочный, нержавеющий и др. Особую группу здесь
представляет холоднокатаный лист из электротехнической стали (ЭТС) –
сплава железа с кремнием, массовая доля которого доходит до 5%, и
используемый для создания магнитопроводов (сердечников)
электротехнического оборудования (трансформаторов, генераторов,
электродвигателей, дросселей, реле и других электроприборов).
1. Холоднокатаный лист из электротехнической стали
Листы из ЭТС характеризуются следующими параметрами (свойствами):
- электромагнитные свойства (удельные потери, коэрцитивная сила,
магнитная индукция и др.);
- анизотропность магнитных свойств (разница в значениях физических
свойств металла вдоль и поперек направления прокатки);
- геометрические размеры (толщина и ее отклонения, ширина листа);
- механические свойства (предел текучести и временное сопротивление);
- параметры электроизоляционного покрытия (сопротивление
электрическому току, стойкость).
Перечисленные и некоторые другие свойства ЭТС определяются
условиями эксплуатации магнитопроводов. Наиболее общим является то, что
сердечники магнитопроводов работают в условиях переменных магнитных
полей, т.е. подвергаются быстрому перемагничиванию и, как следствие,
наводкой в них вихревых токов, приводящих к снижению коэффициента
полезного действия (КПД) электрических машин.
Сила вихревых токов зависит от электрического сопротивления
материала листа ЭТС, его покрытия и толщины.
4
Потери мощности на перемагничивание пропорциональны ширине петли
гистерезиса материала листа ЭТС: чем уже петля гистерезиса и меньше
коэрцитивная сила, тем меньше потери мощности, теряемой на
перемагничивание.
Для оценки качества (степени соответствия требованиям назначения)
ЭТС используются различные показатели, основным из которых является
сумма потерь мощности, отнесенная к единице массы электротехнической
стали. Эти потери измеряются в Вт/кг и называются удельными или
ваттными потерями.
Комплекс необходимых свойств листовой холоднокатаной ЭТС
формируется химическим составом и определенными физико-
кристаллическими параметрами материала листа, получаемыми в результате
сложной механической и термической его обработки на переделах.
Металлы в твердом состоянии, как и другие кристаллические тела
обладают кристаллической структурой – упорядоченным повторяющимся
расположением составляющих вещество частиц (электронов, ионов, атомов,
молекул), образуя кристаллическую решетку, состоящую из первичных ячеек
одного вида (типа).
Тип решетки определяется геометрической фигурой образующейся
пространственным расположением элементарных частиц одной ячейки,
основными из которых являются: тетрагональная, кубическая и гексагональная.
Металлы имеют относительно сложенные типы кубических решеток – объѐмно-
центрированную (ОЦК) и гранецентрированную (ГЦК) кубические решетки
(рис.1).
Основу ОЦК – решетки составляет элементарная кубическая ячейка, в
которой положительно заряженные ионы металла находятся в вершинах куба, и
еще один атом в центре его объема, т.е. на пересечении его диагоналей. У ГЦК
– решетки элементарной ячейкой служит куб с центрированными гранями.
5
Рис. 1. Ячейки кубической решѐтки
Пространственное построение кристаллографической решетки,
характеризуется кристаллографическими плоскостями (рис.2) и направлениями
(рис.3).
Рис. 2. Плоскости кристаллографической решѐтки
Рис. 3. Обозначения кристаллографических направлений
6
Если кристаллическая решетка без искажений и непрерывно
распространяется по всему объему тела, то образуется «одиночный кристалл» -
монокристалл. Монокристаллы имеют форму правильных симметричных
многоугольников подробные ячейкам кристаллической решетки. Примерами
природных монокристаллов могут служить кварц, алмаз, халцедон и др.
В связи с тем, что на разных плоскостях и вдоль различных направлений
плотность атомов кристаллической решетки неодинакова, физические свойства
монокристалла (механические, электрические, магнитные, тепловые,
оптические и др.) изменяются от максимального значения по одним
направлениям до минимального – по другим, т.е. монокристалл обладает
анизотропией свойств.
Металлы и сплавы, получаемые в обычных условиях являются
поликристаллами. Поликристалл – совокупность произвольным образом
ориентированных мелких монокристаллов разного размера неправильной
формы, называемых кристаллитами или кристаллическими зернами и
межзеренных границ. Наличие границ зерен, состоящих из примесей,
загрязняющих металл, и хаотичность пространственной ориентации
(отсутствие единой кристаллической направленности) зерен снижает уровень
значений физических свойств поликристалла, по сравнению с
монокристаллами его составляющими, т.е. поликристаллы изотропны.
Однако, если кристаллиты получают ту или иную преимущественную
кристаллографическую ориентацию (направленность) зерен, т.е. поликристалл
получает текстуру, он становится анизотропным.
Текстурой называется преимущественная ориентация кристаллических
решеток зерен в поликристалле, возникающая в металлах при кристаллизации,
пластической деформации, рекристаллизации и некоторых других обработках.
Наибольшее повышение электротехнических свойств ЭТС достигается
при создании в объеме материала листа ребровой (110) [001] или кубической
текстуры (110) [001] (рис. 4).
7
К листам из ЭТС предъявляются два противоположных требования по
однородности ее магнитных свойств. Так лист, используемый для набора
Рис. 4. Виды текстуры
сердечников силовых трансформаторов, должен обладать высокими
электротехническими свойствами в одном из направлений в пределах его
плоскости и низкими во всех остальных.
Высокая направленная магнитная проводимость для анизотропной
электротехнической стали достигается ее текстурированием на всех этапах
производства, начиная от выплавки и горячей прокатки и заканчивая
термообработкой. Наибольшее снижение ваттных потерь и достижение
высоких значений других качественных показателей трансформаторной стали
обеспечивается созданием в ней ребровой текстуры. Поэтому ЭТС, имеющую
преимущественную (повышенную) магнитную проницаемость в направлении
прокатки, называют электротехнической анизотропной сталью (ЭАС) или
трансформаторной.
Магнитная анизотропия в изотропной электротехнической стали весьма
нежелательна. Она вызывает пульсацию магнитного потока во вращающихся
срдечниках электрических машин, что приводит к неравномерному ходу
машины и дополнительным потерям электроэнергии. При изготовлении ЭИС
8
не всегда удается устранить магнитную анизотропию, поэтому в стандартах
устанавливают допустимые пределы магнитной анизотропии для изотропных
электротехнических сталей. Применение больших деформаций при холодной
прокатке способствует уменьшению магнитной анизотропии и приводит к
увеличению кубической составляющей текстуры. Листы электротехнической
стали предназначаемые для изготовления магнитопроводов вращающихся
машин и некоторых других устройств, где требуется минимальная анизотропия,
называют электротехнической изотропной сталью (ЭИС) или динамной.
Развитие электромашиностроения требует от металлургов постоянного
совершенствования качественных показателей ЭТС. Основные исследования в
этом направлении направлены на:
– поиск новых легирующих элементов и их дозировки;
– определение оптимальных режимов горячей и холодной прокатки;
– разработку температурно-скоростных условий термообработки и др.
Например, уменьшения содержания кремния и алюминия в изотропной
стали увеличивает не только магнитную индукцию, но и относительную
пиковую магнитную проницаемость. Легирование изотропной
электротехнической стали фосфором снижает удельные магнитные потери,
коэрцитивную силу, коэффициент старения, увеличивает магнитную индукцию,
магнитную проницаемость. Добавки фосфора способствуют увеличению доли
кубической составляющей текстуры готовой стали. Кроме этого, низкая цена и
меньший расход феррофосфора по сравнению с ферросилицием, снижает
себестоимость стали,
Повышение суммарных обжатий в холодном состоянии свыше 90% и
переход на однократную прокатку снижают расходы на передел и
способствуют достижению современной ребровой текстуры анизотропной
электротехнической стали, повышая ее проницаемость.
Листы из ЭТС согласно ГОСТ 21427.0 маркируются (кодируются)
цифровым кодом, задающим тип стали и порядковый номер типа. Обозначение
9
типа стали включает: класс, указывающий на структурное состояние и вид
Тип
стали
Номер
типа
Класс
стали
Нормируемая
характеристика
Группа
легирования
прокатки, номер диапазона содержания кремния (группа легирования) и
условный шифр нормирующей характеристики в виде:
Первая (левая) цифра шифра типа стали обозначает класс и имеет
следующие значения:
1 – горячекатаная изотропная;
2 – холоднокатаная изотропная;
3 – холоднокатаная анизотропная с ребровой текстурой.
Вторая цифра – номер группы легирования (диапазона содержания
кремния в стали):
0– до 0,4% вкл. (нелегированная);
1 – св. 0,4 до 0,8% вкл.;
2 – св. 0,8 до 1,8% вкл.;
3 – св. 1,8 до 2,8% вкл.;
4 – св. 2,8 до 3,8% вкл.;
5 – св. 3,8 до 4,8% вкл.
Третья цифра – шифр, задающий условия оценки и основную
нормируемую характеристику:
0 – удельные потери при магнитной индукции 1,7Тл и частоте 50Гц (Р
1 – удельные потери при магнитной индукции 1,5Тл и частоте 50Гц (Р
10
1,7/50
1,5/50
);
);
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]