Углерод и изотропная сталь

Одним из основных факторов, влияющих на свойства изотропной стали, является содержание углерода. Уменьшение содержания углерода в стали, увеличивает склонность к росту зерен, снижению общих удельных ваттных потерь, повышает полноту и снижает длительность операции обезуглероживания при обезуглероживающем отжиге, вследствие чего возрастает производительность непрерывных агрегатов. Для уменьшения содержания углерода при выплавке используют способы внепечной обработки - вакуумирование, аргонно-кислородное рафинирование.

Марганец отрицательно воздействует на магнитные свойства. Кремний уменьшает растворимость углерода и азота в феррите, повышение содержания кремния в стали, увеличивает электросопротивление металла, ограничивая развитие вихревых токов. Фосфор улучшает штампуемость стали, и способствует получению равномерного распределения твердости и механических свойств по ширине и длине рулона. Сера и кислород оказывают отрицательное действие на пластичность стали при высоких температурах. Увеличение содержания серы повышает полные удельные ваттные потери в стали и температуру рекристаллизационного отжига, увеличивая его длительность.

В целом можно отметить, что основными физико-химическими предпосылками, обеспечивающими получение высоких магнитных свойств в изотропной стали, являются: повышение содержания легирующих элементов (Si, P, Al); снижение в металле концентрации C, N, O, S.

Выше были названы два основных вида холоднокатаных ЭТС: анизотропная сталь и изотропная сталь. Основное различие между ними в особенностях магнитных свойств: анизотропная ЭТС имеет высокие магнитные свойства (высокую магнитную индукцию и низкие удельные магнитные потери) в одном направлении - вдоль направления прокатки; в направлении поперек прокатки магнитные свойства невысоки; изотропная ЭТС имеет примерно одинаковые магнитные свойства во всех направлениях.

Это различие в свойствах анизотропной и изотропной ЭТС определяет и различие в их применении и должно правильно учитываться при конструировании магнитопроводов.

В действующих стандартах на холоднокатаные анизотропные (ГОСТ 21427. 1-83) и изотропные (ГОСТ 21427. 2-83) стали нормируются удельные магнитные потери при частоте тока 50 Гц и магнитной индукции В=1, 0; 1, 5 и 1, 7 Тл (P1, 0/50, Р1, 5/50 и P1, 7/50 Вт/кг соответственно (последняя характеристика только для анизотропной стали) и по величине магнитной индукции при напряженности магнитного поля Н= 100; 1000, 2500 А/м B100, B1000, B2500 Тл соответственно (первая характеристика только для анизотропной стали). Для изотропной стали гарантируется однородность магнитных свойств в плоскости листа - установлена максимальная допустимая разность магнитной индукции B2500 Тл при измерении в продольном и поперечном направлениях.

Изотропные электротехнические стали, предназначены для электрических машин с вращающимися магнитопроводами: генераторов, машинных преобразователей и др. Небольшая часть этих сталей используется также в сварочных трансформаторах, некоторых видах малых распределительных трансформаторов реле и других изделиях, где магнитный поток не вращается, но охватывает все направления в плоскости листа.