Электротехническая сталь: Сталь электротехническая: производство и применение

Электротехническая сталь — Electrical steel

Электротехническая сталь ( слоистая сталь , кремнистая электротехническая сталь , кремнистая сталь , релейная сталь , трансформаторная сталь ) представляет собой сплав железа, специально созданный для получения определенных магнитных свойств: небольшая площадь гистерезиса, приводящая к низким потерям мощности за цикл, низким потерям в сердечнике и высокой проницаемости .

Электротехническая сталь обычно изготавливается в виде холоднокатаных полос толщиной менее 2 мм. Эти полосы вырежут форму , чтобы сделать ламинации , которые сложены вместе , чтобы сформировать ламинированные сердечник из трансформаторов , а также статор и ротор из электродвигателей . Пластины могут быть вырезаны до их окончательной формы с помощью штампа и штампа или, в меньших количествах, могут быть разрезаны лазером или проволочной электроэрозионной обработкой .

Металлургия

Электротехническая сталь — это сплав железа, который может содержать от нуля до 6,5% кремния (Si: 5Fe). Коммерческие сплавы обычно имеют содержание кремния до 3,2% (более высокие концентрации приводят к хрупкости при холодной прокатке). Марганец и алюминий можно добавлять до 0,5%.

Кремний увеличивает удельное электрическое сопротивление железа примерно в 5 раз; это изменение уменьшает наведенные вихревые токи и сужает петлю гистерезиса материала, тем самым снижая потери в сердечнике примерно в три раза по сравнению с обычной сталью. Однако зернистая структура твердеет и делает металл хрупким; это изменение отрицательно сказывается на удобоукладываемости материала, особенно при его прокатке. При легировании необходимо поддерживать низкий уровень загрязнения, так как карбиды , сульфиды , оксиды и нитриды , даже в частицах диаметром до одного микрометра, увеличивают гистерезисные потери, а также снижают магнитную проницаемость . Присутствие углерода более губительно, чем сера или кислород. Углерод также вызывает магнитное старение, когда он медленно покидает твердый раствор и выделяется в виде карбидов, что со временем приводит к увеличению потерь мощности. По этим причинам уровень углерода поддерживается на уровне 0,005% или ниже. Уровень углерода можно снизить путем отжига сплава в обезуглероживающей атмосфере, такой как водород .

Железо-кремниевые реле стали

Примеры физических свойств

Ориентация зерна

Неориентированная электрокремнистая сталь (изображение, полученное с помощью магнитооптического датчика и поляризационного микроскопа)

Электротехническая сталь, изготовленная без специальной обработки для контроля ориентации кристаллов, неориентированная сталь, обычно имеет уровень кремния от 2 до 3,5% и имеет одинаковые магнитные свойства во всех направлениях, т. Е. Она изотропна . Холоднокатаная сталь без ориентированной зернистости часто обозначается сокращенно CRNGO.

Текстурированная электротехническая сталь обычно имеет уровень кремния 3% (Si: 11Fe). Его обрабатывают таким образом, что оптимальные свойства развиваются в направлении прокатки благодаря жесткому контролю (предложенному Норманом П. Госсом ) ориентации кристаллов относительно листа. Плотность магнитного потока увеличивается на 30% в направлении прокатки рулона, хотя его магнитное насыщение уменьшается на 5%. Используется для сердечников силовых и распределительных трансформаторов , холоднокатаная сталь с ориентированной зернистой структурой часто сокращается до CRGO.

CRGO обычно поставляется производственными заводами в форме катушки и должен быть разрезан на «пластинки», которые затем используются для формирования сердечника трансформатора, который является неотъемлемой частью любого трансформатора. Сталь с ориентированной зернистостью используется в больших силовых и распределительных трансформаторах, а также в некоторых выходных звуковых трансформаторах.

CRNGO дешевле, чем CRGO. Он используется, когда стоимость важнее эффективности, и в приложениях, где направление магнитного потока непостоянно, как в электродвигателях и генераторах с движущимися частями. Его можно использовать, когда недостаточно места для ориентации компонентов, чтобы воспользоваться преимуществами направленных свойств электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой.

• Магнитные домены и доменные стенки из ориентированной кремнистой стали (изображение сделано с помощью CMOS-MagView)

• Магнитные домены и доменные стенки из ориентированной кремнистой стали (изображение сделано с помощью CMOS-MagView)

• Магнитные домены и доменные стенки из неориентированной кремнистой стали (изображение сделано с помощью CMOS-MagView)

Аморфная сталь

Этот материал представляет собой металлическое стекло, полученное путем заливки расплавленного сплава на вращающееся охлаждаемое колесо, которое охлаждает металл со скоростью около одного мегакельвина в секунду так быстро, что кристаллы не образуются. Аморфная сталь ограничивается фольгой толщиной около 50 мкм. Механические свойства аморфной стали затрудняют штамповку пластин для электродвигателей. Поскольку аморфная лента может быть отлита до любой ширины до примерно 13 дюймов и может быть относительно легко разрезана, она является подходящим материалом для намотки сердечников электрических трансформаторов. В 2019 году цена аморфной стали за пределами США составляет примерно 0,95 доллара за фунт по сравнению со сталью HiB с ориентированной зеренной структурой, которая стоит примерно 0,86 доллара за фунт. Трансформаторы с сердечником из аморфной стали могут иметь потери в сердечнике в три раза меньше, чем у обычных электротехнических сталей.

Покрытия для ламинирования

На электротехническую сталь обычно наносят покрытие для увеличения электрического сопротивления между слоями, уменьшения вихревых токов, для обеспечения устойчивости к коррозии или ржавчине и для действия в качестве смазки во время высечки . Существуют различные покрытия, органические и неорганические , и используемое покрытие зависит от области применения стали. Выбор типа покрытия зависит от термообработки пластин, от того, будет ли готовый ламинат погружаться в масло, и от рабочей температуры готового устройства. Очень ранняя практика заключалась в том, чтобы изолировать каждую пластину слоем бумаги или лаковым покрытием, но это уменьшило коэффициент укладки сердечника и ограничило максимальную температуру сердечника.

ASTM A976-03 классифицирует различные типы покрытий для электротехнической стали.

Магнитные свойства

Типичная относительная проницаемость (μ _г ) из электротехнической стали составляет 4000 раз больше , чем в вакууме.

Магнитные свойства электротехнической стали зависят от термической обработки , так как увеличение среднего размера кристалла снижает гистерезисные потери. Потери на гистерезис определяются стандартным тестером Эпштейна и для обычных марок электротехнической стали могут составлять от 2 до 10 Вт на килограмм (от 1 до 5 Вт на фунт) при 60 Гц и напряженности магнитного поля 1,5 тесла.

Электротехническая сталь может поставляться в полуобработанном состоянии, так что после штамповки окончательной формы может быть применена окончательная термообработка для получения обычно требуемого размера зерна 150 микрометров. Полностью обработанная электротехническая сталь обычно поставляется с изоляционным покрытием, полной термообработкой и определенными магнитными свойствами для применений, где штамповка не приводит к значительному ухудшению свойств электротехнической стали. Чрезмерный изгиб, неправильная термообработка или даже грубое обращение могут отрицательно повлиять на магнитные свойства электротехнической стали, а также могут увеличить шум из-за магнитострикции .

Магнитные свойства электротехнической стали проверяются с использованием международного стандартного метода рамы Эпштейна .

Размер магнитных доменов в листовой электротехнической стали можно уменьшить, разметав поверхность листа лазером или механически. Это значительно снижает гистерезисные потери в собранном сердечнике.

Смотрите также

Ссылки

внешние ссылки

Электротехнические стали

Электротехнические стали и сплавы — специальные материалы, которые используются для изготовления различных деталей электрического оборудования. Эти металлы обладают специальными свойствами, которые позволяют минимизировать сопротивление, что снижает затраты энергии на передачу электрических импульсов. Также они обладают повышенной магнитной проницаемостью, узкой петлей гистерезиса и уменьшенной коэрцитивной силой. Перечисленные параметры позволяют материалу не только способствовать нормальной работе электроприборов, но и продляют их эксплуатационный срок.

Маркировка электротехнической стали зависит от ее основных технических характеристик. К ним относятся толщина, удельное сопротивление, магнитная индукция, плотность и массовая доля кремния в сплаве. Разные категории предназначаются для определенного вида изделий. Перед выбором материала лучше всего проконсультироваться со специалистом, который посоветует наиболее подходящий вариант. Если взять сталь, которая не соответствует техническому заданию, во время эксплуатации электроприбора могут возникнуть серьезные проблемы. Марки электротехнической стали являются взаимозаменяемыми лишь в очень узком диапазоне. Эту информацию всегда необходимо уточнять у знающих людей, если отсутствует собственный опыт в подобных вопросах.

Технология производства электротехничсекой стали

Производство электротехнической стали осуществляется несколькими способами. На этапе выплавки технологических отличий между методами изготовления нет. Они начинаются на этапе раскатки материала. Горячекатаная сталь подвергается окончательной обработке под воздействием температурного режима. Это позволяет проще придать ей необходимую толщину, но несколько снижает ее эксплуатационные характеристики. Под воздействием температуры происходит перестроение межмолекулярных связей в структуре сплава, что негативно сказывается на некоторых свойствах.

Холоднокатаная сталь обрабатывается при естественной температуре окружающей среды. На ее производство приходится затрачивать больше времени и ресурсов, но конечный результат оправдывает все издержки. Этот материал обладает наилучшими свойствами и идет на производство деталей для трансформаторов, электродвигателей и других объектов повышенной важности. Обработка электротехнической стали холоднокатаного производства осуществляется в несколько этапов.

Предварительной сжатие и промежуточный отжиг позволяют получить материал толщиной более 0,5 миллиметров. Эта сталь уже готова к производству и нередко отправляется к заказчикам уже в таком виде. Но для изготовления наиболее качественного материала производится дополнительный этап сжатия и обжига. Финальное сжатие после всех процедур составляет порядка 60%. Окончательный отжиг проходит при температурах 1150-1180 градусов по Цельсию в присутствии водорода. Это позволяет не только закалить материал для будущей эксплуатации, но и убирает из его состава лишний кислород и углерод.

Затем тонколистовая сталь сворачивается в рулоны и отправляется на склад готовой продукции. Холоднокатаная обработка дает лучший результат, так как металлическая решетка стали имеет кубическое строение и при прокатке без повышения температуры ребра выстраиваются в оптимальной последовательности, что положительно влияет на магнитные свойства материала. Также повышает качество стали кремний, который во время выплавки образует крупные кристаллы в металлической сетке. Под воздействием температуры они могут распадаться и деформироваться, поэтому горячекатаная сталь обладает более низким качеством.

Основные свойства электротехнической стали

Рассмотрим подробнее свойства электротехнической стали. На первом месте идет удельное сопротивление. Чем выше этот показатель, тем более качественным считается материал. Сопротивление означает способность вещества препятствовать прохождению электрического тока. Для проводников этот показатель должен быть минимальным. Но электротехнические стали используются для изготовления корпусов и экранирования проводников от воздействия внешней среды. Поэтому они наоборот должны сдерживать электричество внутри, чтобы оно не расходовалось понапрасну, а доходило до пункта назначения с минимальными потерями в пути.

Второе значимое свойство — низкая коэрцитивная сила. Этот параметр отвечает за способность внутреннего магнитного поля к размагничиванию. В электродвигателях и трансформаторах наличие магнитной среды ни к чему, поэтому для производства деталей для них используют сталь с высокой способностью к размагничиванию. Для электромагнитов наоборот необходима высокая коэрцитивная сила, поэтому нужна другая марка металла. Она называется анизотропная электротехническая сталь. До нужного уровня магнитные свойства доводят при помощи введения в сплав дополнительного количества кремния. Этот элемент добавляется в виде силицида железа, которое сплавляют со сталью. Кремнистая электротехническая сталь содержит до 4% кремния, который образует крупные кристаллы в структурной решетке металла.

Третий важный показатель — ширина петли гистерезиса. Он влияет на способность всех составляющих элементов электрической цепи возвращаться к своим изначальным состояниям после выключения прибора. Когда прекращается подача электричества в цепь, ее составные части все еще сохраняют так называемое механическое напряжение. Чем уже петля гистерезиса, тем быстрее восстановится нормальное состояние всех деталей в приборе.

Четвертую строчку ключевых показателей занимает магнитная проницаемость. Чем выше этот показатель, тем лучше материал может справляться со своими функциями. И последний значимый показатель — толщина стального листа. Обычно в электротехнике используются материалы толщиной не более 1 миллиметра. Такого уровня вполне достаточно, чтобы добиваться поставленных перед ними целей. Резка электротехнической стали может осуществляться ножницами по металлу или любым другим предназначенным для подобных целей инструментом.

Электротехническая сталь — это… Что такое Электротехническая сталь?

Трансформатор с шихтованным магнитопроводом

Электротехническая сталь — тонколистовая сталь, используемая при изготовлении магнитопроводов электротехнического оборудования — электромагнитов, трансформаторов, генераторов, электродвигателей, дросселей, реле, стабилизаторов и так далее.

Свойства

В зависимости от требуемых свойств, электротехническая сталь содержит различное количество кремния. В зависимости от технологии производства электротехнические стали разделяют на холоднокатаные (изотропные или анизотропные; количество кремния до 3,3% ) и горячекатаные (изотропные; количество кремния до 4,5% ). Нередко в качестве легирующей добавки в электротехнической стали может содержаться алюминий (до 0,5%). Иногда электротехнические стали условно разделяют на динамную (0,8—2,5% кремния) и трансформаторную (3—4,5% кремния).

Электро-магнитные свойства

Как правило электротехнические стали стараются выполнить:

• с возможно более высоким удельным электрическим сопротивлением;
• с возможно более низкой коэрцитивной силой;
• с возможно более узкой петлёй гистерезиса;
• с возможно более высокой магнитной проницаемостью.

Стали для постоянных магнитов выполняют с высокой коэрцетивной силой, с широкой петлёй гистерезиса.

Производство

Электротехническая сталь выпускается в виде листов (часто в рулонах) и узкой ленты толщиной 0,05—1 мм. Качество электротехнической стали характеризуется электромагнитными свойствами (удельными потерями, коэрцитивной силой и индукцией), изотропностью свойств (разницей в значениях свойств металла вдоль и поперёк направления прокатки), геометрическими размерами и качеством листов и полос, механическими свойствами, а также параметрами электроизоляционного покрытия. Снижение удельных потерь в стали обеспечивает уменьшение потерь энергии, а повышение максимальной индукции стали позволяет уменьшить габариты, снижение анизотропии свойств улучшает характеристики устройств с вращающимися магнитопроводом. Электротехническая сталь обычно поставляется в отожжённом состоянии. Для снятия механических напряжений, возникающих при изготовлении деталей проводят дополнительный кратковременный отжиг при 800—850°С. Некоторые электротехнические стали поставляются в неотожжённом виде; в этом случае для обеспечения заданного уровня свойств после механической обработки необходимо проводить термическую обработку деталей.

Для изотропной тонколистовой электротехнической стали в различных странах приняты следующие стандарты: ГОСТ 21427.2-83, ASTM A677/A677M-89, EN 10106-96.

Ссылки

Сталь электротехническая сернистая 2013 — характеристики, свойства, аналоги

На данной страничке приведены технические, механические и остальные свойства, а также характеристики стали марки 2013.

Классификация материала и применение марки 2013

Марка: 2013
Классификация материала: Сталь электротехническая сернистая
Применение: тонколистовая холоднокатаная изотропная сталь, предназначенная для магнитных цепей электрических машин, аппаратов и приборов

Химический состав материала 2013 в процентном соотношении

Механические свойства 2013 при температуре 20^oС

Сортамент	Размер	Напр.	sв	sT	d5	y	KCU	Термообр.
—	мм	—	МПа	МПа	%	%	кДж / м2	—
Лист холоднокатан. , ГОСТ 21427.2-83			290-490		15-35

Расшифровка обозначений, сокращений, параметров

Другие марки из этой категории:

Обращаем ваше внимание на то, что данная информация о марке 2013, приведена в ознакомительных целях. Параметры, свойства и состав
реального материала марки 2013 могут отличаться от значений, приведённых на данной странице. Более подробную информацию о марке 2013 можно уточнить на
информационном ресурсе Марочник стали и сплавов. Информацию о наличии, сроках поставки и стоимости материалов Вы можете уточнить у наших менеджеров.
При обнаружении неточностей в описании материалов или найденных ошибках просим сообщать администраторам сайта, через форму обратной связи. Заранее спасибо за сотрудничество!

Электротехническая сталь — Википедия. Что такое Электротехническая сталь

Трансформатор с шихтованным магнитопроводом из электротехнической стали

Электротехни́ческая сталь, также имеет названия динамная сталь, трансформаторная сталь, кремнистая электротехническая сталь — сплав железа обычно с кремнием, иногда легированный алюминием, готовый продукт выпускается в виде тонких листов толщиной от 0,05 до 2 мм.

Магнитомягкий ферромагнитный материал. Имеет улучшенные ферромагнитные свойства для применения в знакопеременных магнитных полях.

Используется при изготовлении магнитопроводов различного электротехнического оборудования — электромагнитов, трансформаторов, генераторов, электродвигателей, дросселей, магнитопроводов реле, феррорезонансных стабилизаторов напряжения и др.

Свойства

В зависимости от требуемых свойств, электротехническая сталь содержит различное количество кремния. В зависимости от технологии производства электротехнические стали разделяют на холоднокатаные (изотропные или анизотропные; количество кремния до 3,3% ) и горячекатаные (изотропные; количество кремния до 4,5% ). Нередко в качестве легирующей добавки в электротехнической стали может содержаться алюминий (до 0,5%). Иногда электротехнические стали условно разделяют на динамную (изотропную), трансформаторную (анизотропную), релейную (изотропную, нелегированную).

Электромагнитные свойства

Как правило, электротехнические стали стараются выполнить:

Относительная магнитная проницаемость μ/μ₀ электротехнической стали сильно зависит от величины приложенного поля. К примеру, сталь электротехническая сернистая Э43 в слабых полях имеет μ/μ₀ = 600—1000, в средних полях — до 11000.^[2]

Производство

Электротехническая сталь выпускается в виде листов (часто в рулонах) и узкой ленты толщиной 0,05—1 мм. Качество электротехнической стали характеризуется электромагнитными свойствами (удельными потерями, коэрцитивной силой и индукцией), изотропностью свойств (разницей в значениях свойств металла вдоль и поперёк направления прокатки), геометрическими размерами и качеством листов и полос, механическими свойствами, а также параметрами покрытия. Снижение удельных потерь в стали обеспечивает уменьшение потерь энергии, а повышение максимальной индукции стали позволяет уменьшить габариты, снижение анизотропии свойств улучшает характеристики устройств с вращающимися магнитопроводом. Электротехническая сталь обычно поставляется в отожжённом состоянии. Для снятия механических напряжений, возникающих при изготовлении деталей, проводят дополнительный кратковременный отжиг при 800—850°С. Некоторые электротехнические стали поставляются в неотожжённом виде; в этом случае для обеспечения заданного уровня свойств после механической обработки необходимо проводить термическую обработку деталей.

Для изотропной тонколистовой электротехнической стали в различных странах приняты следующие стандарты: ГОСТ 21427.2-83, ASTM A677/A677M-89, EN 10106-96.

Ссылки

• Лит.: Дубров Н. Ф., Лапкин Н. И., Электротехнические стали, М., 1963; Дружинин В. В., свойства электротехнической стали, 2 изд., М., 1974.
• Электротехническая сталь — статья из Большой советской энциклопедии. 
• ГОСТ 3836-83 Сталь электротехническая нелегированная тонколистовая и ленты. Технические условия.
• ГОСТ 21427.1-83 Сталь электротехническая холоднокатаная анизотропная тонколистовая. Технические условия.
• ГОСТ 21427.2-83 Сталь электротехническая холоднокатаная изотропная тонколистовая. Технические условия
• Дружинин В. В. Магнитные свойства электротехнической стали/В. В. Дружинин. — М.: Энергия, 1974 — 240 с.
• Казаджан Л. Б. Магнитные свойства электротехнических сталей и сплавов / Под. ред. В. Д. Дурнева. — М.: ООО «Наука и технологии», 2000 — 224 с.

Примечания

История создания электротехнических сталей

Появление и развитие электротехники постоянного и переменного токов сформировали определенные требования к магнитным материалам. От них стали требовать больших значений магнитной индукции насыщения, малых потерь энергии на гистерезис и вихревые токи и меньшего старения, чем у использовавшейся в то время низкоуглеродистой стали. В самом начале прошлого века был достигнут значительный прогресс в разработке листовых электротехнических материалов. Об этом и об истории создания электротехнических сталей пойдет речь в этой статье.

Железо-кремниевые сплавы Роберта Гадфилда

В 1889 г. Роберт Аббот Гадфилд, владелец сталелитейного завода в Шеффилде, Англия, изобревший в 1882 г. высокомарганцовистую сталь, обладающую повышенной износоустойчивостью и высокой пластичностью (сталь Гадфилда), изучал свойства сплавов железа с кремнием, которые были изготовлены в разных пропорциях их компонентов. Целью этих экспериментов было желание продвинуть исследования по применению марганца в сталях. Однако результаты этих опытов оказались непродуктивными для стали Гадфилда. В 1899 г. английский ученый сэр Вильям Баррет исследовал железо-кремниевые сплавы, ранее изготовленные Гадфилдом, и обнаружил, что они имеют улучшенные магнитные характеристики по отношению к низкоуглеродистой стали. Статья по этому вопросу В. Баррета, В. Брауна и Р. Гадфилда была в 1900 г. опубликована в трудах Дублинского королевского общества. Они отметили, что введение до 2,5 % кремния значительно повышает магнитную проницаемость материала; коэрцитивная сила такого сплава составляет примерно половину коэрцитивной силы стандартного железа, применявшегося ранее для сердечников трансформаторов. Образцы сплавов и результаты своих измерений они передали в Германию на завод Круппа для выяснения возможностей практического применения. От Круппа эти образцы получил немецкий ученый Эрнст Гумлих, профессор Имперского физико-технического института в Берлине, который в 1902 г. проверил результаты английских исследователей и дополнил их своими. Гумлих обратил внимание на высокое электрическое сопротивление сплава железа с кремнием и первым высказал предположение о положительном влиянии этого явления на снижение потерь от вихревых токов в электротехническом железе.

Гумлих не ограничился своими исследованиями, а довел свою идею до промышленной реализации. Фирмой «Капито и Клайн» были выплавлены партии динамного и трансформаторного железа. (Динамомашина — старое название электрогенератора постоянного тока). Затем была проведена горячая прокатка этих заготовок в листы. Первая промышленная партия электротехнического железа с добавкой кремния была выпущена в 1905 г.

Разрабатывается новая сталь для более совершенных электродвигателей — ScienceDaily

В течение нескольких лет министерство энергетики США хочет, чтобы подключаемые к электросети электромобили были такими же доступными и удобными, как машины внутреннего сгорания, которыми сегодня пользуется большинство из нас.

Но мы еще не там.

Когда в 2012 году президент Обама и Министерство энергетики (DOE) запустили инициативу EV (подключаемые электрические транспортные средства) Everywhere, Министерство энергетики заявило, что электромобили должны быть на 30 процентов легче, а стоимость батарей должна снизиться с 500 долларов за киловатт-час до 125 долларов за киловатт-час, а системы электропривода должны упасть с 30 долларов за киловатт до 8 долларов за киловатт.

«Обычно в мире инженерии, когда у вас возникает такая проблема, вы смотрите на систему, например, на конструкцию двигателя», — сказал Джун Цуй, доцент кафедры материаловедения и инженерии Университета штата Айова и старший научный сотрудник Лаборатория Эймса Министерства энергетики.

Но электродвигатели существуют с 1830-х годов. Простые системные решения были найдены давно.

«Твердые вещи связаны с материалами», — сказал Цуй. «Это потребность в лучших материалах.«

Грант на новые автомобильные технологии

Исследовательская группа под руководством Куи работает над удовлетворением спроса на лучшие материалы и характеристики электродвигателей. Чтобы поддержать свою работу, они только что выиграли трехлетний грант в размере 3,8 миллиона долларов от Программы автомобильных технологий Министерства энергетики США. Из них 2,8 миллиона долларов пойдут на поддержку исследований в штате Айова.

В проект также входят партнеры по исследованиям из Исследовательского центра United Technologies в Ист-Хартфорде, Коннектикут; и Университет штата Делавэр в Ньюарке.

Цуй сказал, что проект стал возможным благодаря объединению исследовательского опыта и возможностей штата Айова и лаборатории Эймса. Среди местных сотрудников — Скотт Чамбли, профессор материаловедения и инженерии, а также научный сотрудник лаборатории Эймса; Питер Коллинз, адъюнкт-профессор материаловедения и инженерии Алана и Джули Ренкен и младший научный сотрудник лаборатории Эймса; Ивер Андерсон, старший металлург лаборатории Эймса и адъюнкт-профессор материаловедения и инженерии; Валерий Левитас, профессор аэрокосмической техники Schafer 2050 Challenge и научный сотрудник лаборатории Эймса; Фрэнк Питерс, адъюнкт-профессор и адъюнкт кафедры операций в области проектирования промышленных и производственных систем; и Мэтью Крамер, директор отдела материаловедения и инженерии лаборатории Эймса и адъюнкт-профессор материаловедения и инженерии.

Cui сказал, что моделирование проекта и основные экспериментальные работы будут проводиться в штате Айова, а крупномасштабное литье и формование деталей будут осуществляться в лаборатории Эймса. Цуй сказал, что грант был бы невозможен без его предыдущих исследований стали в Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории Министерства энергетики США в Ричленде, штат Вашингтон.

«Это действительно сотрудничество», — сказал Цуй. «Это не вся лаборатория Эймса или штат Айова, но люди из обеих стран объединились, чтобы реализовать этот проект.«

Согласно заявлению Министерства энергетики США, грант является частью федеральных инвестиций в размере 59,2 миллиона долларов США в 35 исследовательских проектов, направленных на снижение стоимости и повышение эффективности электрических, альтернативных видов топлива и традиционных транспортных средств.

«Электротехническая сталь»

Группа исследователей

Куи работает над разработкой двигателей с сердечником статора (невращающейся магнитной частью), изготовленным из тонких слоев или пластин новой «электротехнической стали.«Новая сталь будет из сплава железа, содержащего 6,5% кремния, что вдвое больше, чем сегодня в электродвигателях. По словам Куи, дополнительный кремний увеличивает удельное электрическое сопротивление материала примерно на 50 процентов. И это снижает вихревые токи, тепловые и энергетические потери. в моторе.

Это очень важно, поскольку исследователи работают над разработкой электродвигателей следующего поколения. Цуй сказал, что он видит, что эти двигатели работают на гораздо более высоких частотах — с сегодняшних 60 Гц до 400 Гц.

Это обеспечивает гораздо более высокую удельную мощность двигателя, сказал Цуй. А это означает, что двигатели могут быть меньше, легче, мощнее и экономичнее.

Работа на более высоких частотах также снижает КПД двигателя. Цуй сказал, что новая электротехническая сталь, которую разрабатывает его команда, может снизить эти потери эффективности.

Но есть проблема: сталь с дополнительным содержанием кремния хрупкая и дорогая в производстве.

«Если уронить, он треснет», — сказал Цуй.

Исследователи из лаборатории штата Айова — Эймс изучат и охарактеризовают различные процессы производства электротехнической стали, чтобы сделать ее более пластичной и более дешевой в производстве.

Цуй сказал, что исследователи также стремятся разрабатывать материалы и двигатели, которые не зависят от магнитов, сделанных из редкоземельных материалов. Это спасает автомобильную промышленность от роста цен на редкоземельные материалы.

«Основной движущей силой этого проекта является то, что нам нужны более экономичные и эффективные электродвигатели», — сказал Цуй. «Примерно через 10 лет, если нам повезет, мы увидим реальный эффект от этой работы. Мы должны увидеть эти двигатели на дороге».

Электротехническая сталь — Infogalactic: ядро ​​планетарных знаний

Электротехническая сталь , также называемая ламинированной сталью , кремнистая электротехническая сталь , кремнистая сталь , релейная сталь или трансформаторная сталь , специальная сталь, специально разработанная для получения определенных магнитных свойств, таких как небольшая область гистерезиса (небольшое рассеяние энергии за цикл или низкие потери в сердечнике) и высокая проницаемость.

Материал обычно изготавливается в виде холоднокатаных полос толщиной менее 2 мм. Эти полосы называются слоистыми, когда они складываются вместе, чтобы сформировать сердцевину. После сборки они образуют многослойные сердечники трансформаторов или детали статора и ротора электродвигателей. Ламинирование может быть вырезано до их готовой формы с помощью штампа и штампа, или в меньших количествах может быть вырезано лазером или проволочным EDM.

Металлургия

Электротехническая сталь — это железный сплав, содержание которого может быть от 0 до 6.5% кремний (Si: 5Fe). Коммерческие сплавы обычно имеют содержание кремния до 3,2% (более высокие концентрации обычно вызывают хрупкость при холодной прокатке). Марганец и алюминий можно добавлять до 0,5%.

Кремний значительно увеличивает удельное электрическое сопротивление стали, что снижает наведенные вихревые токи и сужает петлю гистерезиса материала, тем самым снижая потери в сердечнике. ^[1] Однако зернистая структура твердеет и делает металл хрупким, что отрицательно влияет на обрабатываемость материала, особенно при его прокатке.При легировании уровни концентрации углерода, серы, кислорода и азота должны поддерживаться на низком уровне, поскольку эти элементы указывают на присутствие карбидов, сульфидов, оксидов и нитридов. Эти соединения, даже в виде частиц размером до одного микрометра в диаметре, увеличивают гистерезисные потери, а также снижают магнитную проницаемость. Присутствие углерода более губительно, чем сера или кислород. Углерод также вызывает магнитное старение, когда он медленно покидает твердый раствор и выделяется в виде карбидов, что со временем приводит к увеличению потерь мощности.По этим причинам уровень углерода поддерживается на уровне 0,005% или ниже. Уровень углерода можно снизить путем отжига стали в обезуглероживающей атмосфере, такой как водород. ^[2]

Сталь железо-кремниевое реле

Примеры физических свойств

Температура плавления: ~ 1500 ° C (например, для ~ 3,1% содержания кремния) ^[7]

Плотность: 7650 кг / м ³ (пример для 3% кремния)

Удельное сопротивление: 47.2 × 10 ⁻⁸ (Ом · м) (пример для 3% содержания кремния)

Ориентация зерен

Электротехническая сталь

, изготовленная без специальной обработки для контроля ориентации кристаллов, неориентированная сталь , обычно имеет уровень кремния от 2 до 3,5% и имеет сходные магнитные свойства во всех направлениях, т.е. она изотропна. Холоднокатаная сталь без ориентированной зернистости часто обозначается сокращенно CRNGO.

Электротехническая сталь с ориентированным зерном обычно имеет уровень кремния 3% (Si: 11Fe).Его обрабатывают таким образом, что оптимальные свойства развиваются в направлении прокатки благодаря жесткому контролю (предложенному Норманом П. Госсом) ориентации кристаллов относительно листа. Плотность магнитного потока увеличивается на 30% в направлении прокатки рулона, хотя его магнитное насыщение уменьшается на 5%. Он используется для сердечников силовых и распределительных трансформаторов, холоднокатаная сталь с ориентированной зернистостью часто сокращается до CRGO.

CRGO обычно поставляется производственными заводами в виде катушек и должен быть разрезан на «пластинки», которые затем используются для формирования сердечника трансформатора, который является неотъемлемой частью любого трансформатора.Сталь с ориентированной зернистостью используется в больших силовых и распределительных трансформаторах, а также в некоторых выходных аудио трансформаторах. ^[8]

CRNGO дешевле CRGO. Он используется, когда стоимость более важна, чем эффективность, и для приложений, где направление магнитного потока не является постоянным, как в e

Список глобальных компаний по производству электротехнической стали

Список глобальных компаний по производству электротехнической стали.

The Seville Company

сталь, кремнистая сталь, лист электротехнической стали, трансформаторный кремний….

Адрес: 406 Commerce St Maypearl tx p.o. Box 537, Midlothian, Texas, USA

Young Woo Steel

CRGO, CRNGO, холоднокатаная сталь, лист электротехнической кремниевой стали, рулон….

Адрес: 3F, Room315,8,324Bungil, Sanbonro Gunpo Gyeonggi-do 435050 Korea

Bundok for Trade

электротехническая сталь, медь, измеритель lpanel, кулачковые переключатели.

Адрес: 2 abass st fahama damascus Syria

MetalTradeAsia

Материнские катушки, отрезные листы, алюминий, Crngo, электротехническая сталь, щели….

Адрес: Jurong

ShangHai RiZheng Industry Co., Ltd

CROG, CRNOG, лист кремнистой стали, электротехническая сталь.

Адрес: Room501,3rd HuBan Building, 1st North ZhongShan Road Shanghai Shanghai 200437 China

Kienle-Spiess

электротехническая сталь, статор, ротор, магнитные детали для электродвигателя,….

Адрес:

Tick Tech Electric Machinery (ZheJiang) Co., Ltd

силиконовая сталь, электрический ротор, статор, ротор и продольная резка….

Адрес: Промышленный парк TickTech, Тайчжоу, Чжэцзян, Китай

Jiangyin Yichuan Electric Equipment Co., Ltd.

Лист кремниевой стали, ламинирование ЭИ, электротехническая сталь, светодиоды….

Адрес: No. 38, East Wujing Rad, Yongkanwujingcheng, Jiangyin City

Amba Enterprise Ltd

электротехническая сталь.

Адрес: Махавир Нагар, Мумбаи, Махараштра, Великобритания

SKM TRADE LINK PTE. LTD.

CRGO Электротехническая сталь, вторичная сталь, лом черных металлов ,,,.

Адрес: 10 Anson Road, # 09-21 International Plaza

NS Saigon Coil Center

электротехническая сталь, холоднокатаная жесть, нержавеющая….

Адрес: № 3, VSIP 8, Туан Ань, Вьетнам

Макросталь и сплавы

горячеоцинкованная, предварительно окрашенная оцинкованная сталь в рулонах,….

Адрес: Sunshree Emerald, B-802, NIBM Road, Pune, Maharashtra, India

Filtra Catalysts and Chemicals Ltd.

Катализатор десульфурации, адсорбенты, хромит меди….

Адрес: 3-й этаж, Golden Plaza, Gokul Nagar, Lbs Marg

Al Ertaqa

электротехническая сталь ,.

Адрес: омар бин аль-катаб, Дубай, Дубай, ОАЭ

AANED Global

кремнистая сталь, слоистая сталь, кремний электрический….

Адрес: 201ho 38-3, samsung dong, gang namg gu, seoul, South Korea

Jinan Evershining CNC Machine Co., Ltd.

станки с ЧПУ для электротехнических стальных опор, телекоммуникаций и обработки….

Адрес: Китай

Flash Steel Power, a.s.

Нефтепроводы, топливная арматура, паропровод, тепло….

Адрес: Мартыновская

МеталлЭкспо

карбамид 46, электротехническая сталь, полимеры ,.

Адрес: Карла Маркса 1А, Королев, Россия

Канал Йи Стал Индастри Ко., Лтд

Crgo, Crngo, электротехническая сталь, кремниевая сталь, магнитные….

Адрес: 1ф, № 59, 2-я улица Ян-нань, поселок Ян Чао

Энерго-Металл, ООО

Электротехническая сталь.

Адрес: Громовой 24-20 Тольятти Самарская область Россия

Поиск по регионам

Связанный продукт

определение Electric_steel и синонимов электрического_steel (английский)

Поверхность текстурированной электротехнической стали со снятым покрытием, с видимыми зернами кристаллитов

Электротехническая сталь , также называемая ламинированной сталью , кремнистая электротехническая сталь , кремнистая сталь , релейная сталь или трансформаторная сталь , специальная сталь, специально разработанная для получения определенных магнитных свойств, таких как небольшая область гистерезиса (небольшое рассеяние энергии за цикл или низкие потери в сердечнике) и высокая проницаемость.

Материал обычно изготавливается в виде холоднокатаных полос толщиной менее 2 мм. Эти полосы называются слоистыми, когда они складываются вместе, чтобы сформировать сердцевину. После сборки они образуют многослойные сердечники трансформаторов или детали статора и ротора электродвигателей. Пластины могут быть вырезаны до их окончательной формы с помощью штампа и штампа, или в меньших количествах могут быть разрезаны лазером или проволочной эрозией.

Металлургия

Электротехническая сталь — это железный сплав, содержание которого может быть от 0 до 6.5% кремний (Si: 5Fe). Коммерческие сплавы обычно имеют содержание кремния до 3,2% (более высокие концентрации обычно вызывают хрупкость при холодной прокатке). Марганец и алюминий можно добавлять до 0,5%.

Кремний значительно увеличивает удельное электрическое сопротивление стали, что снижает наведенные вихревые токи и сужает петлю гистерезиса материала, тем самым снижая потери в сердечнике. ^[1] Однако зернистая структура твердеет и делает металл хрупким, что отрицательно влияет на обрабатываемость материала, особенно при его прокатке.При легировании уровни концентрации углерода, серы, кислорода и азота должны поддерживаться на низком уровне, поскольку эти элементы указывают на присутствие карбидов, сульфидов, оксидов и нитридов. Эти соединения, даже в виде частиц размером до одного микрометра в диаметре, увеличивают гистерезисные потери, а также снижают магнитную проницаемость. Присутствие углерода более губительно, чем сера или кислород. Углерод также вызывает магнитное старение, когда он медленно покидает твердый раствор и выделяется в виде карбидов, что со временем приводит к увеличению потерь мощности.По этим причинам уровень углерода поддерживается на уровне 0,005% или ниже. Уровень углерода можно снизить путем отжига стали в обезуглероживающей атмосфере, такой как водород.

Сталь железо-кремниевое реле

Примеры физических свойств

Температура плавления: ~ 1500 ° C (например, для содержания кремния ~ 3,1%) ^[6]

Плотность: 7650 кг / м ³ (пример для 3% кремния)

Удельное сопротивление: 47.2 × 10 ⁻⁸ (Ом · м) (пример для 3% содержания кремния)

Ориентация зерен

Электротехническая сталь

, изготовленная без специальной обработки для контроля ориентации кристаллов, неориентированная сталь , обычно имеет уровень кремния от 2 до 3,5% и имеет сходные магнитные свойства во всех направлениях, т.е. она изотропна. Холоднокатаная сталь без ориентированной зернистости часто обозначается аббревиатурой CRNGO.

Электротехническая сталь с ориентированным зерном обычно имеет уровень кремния 3% (Si: 11Fe).Он обрабатывается таким образом, что оптимальные свойства развиваются в направлении прокатки благодаря жесткому контролю (предложенному Норманом П. Госсом) ориентации кристаллов относительно листа. Плотность магнитного потока увеличивается на 30% в направлении прокатки рулона, хотя его магнитное насыщение уменьшается на 5%. Он используется для сердечников силовых и распределительных трансформаторов. Холоднокатаная сталь с ориентированной зернистостью часто сокращается до CRGO.

CRGO обычно поставляется производителями в форме катушки, и его нужно разрезать на «пластинки», которые затем используются для формирования сердечника трансформатора, который является неотъемлемой частью любого трансформатора.Сталь с ориентированной зернистостью используется в больших силовых и распределительных трансформаторах, а также в некоторых выходных звуковых трансформаторах. ^[7]

CRNGO дешевле, чем CRGO, и используется, когда стоимость важнее эффективности, а также для приложений, где направление магнитного потока непостоянно, как в электродвигателях и генераторах с движущимися частями. Его можно использовать, когда недостаточно места для ориентации компонентов, чтобы воспользоваться преимуществами направленных свойств электротехнической стали с ориентированной зеренной структурой.

Сталь аморфная

Трансформаторы с сердечником из аморфной стали могут иметь потери в сердечнике в три раза меньше, чем у традиционных сталей. Этот материал представляет собой металлическое стекло, полученное путем заливки расплавленной легированной стали на вращающееся охлаждаемое колесо, которое охлаждает металл со скоростью около одного мегакельвина в секунду так быстро, что кристаллы не образуются. Аморфная сталь имеет худшие механические свойства, и по состоянию на 2010 год ^{[обновление]} стоит примерно в два раза больше, чем обычная сталь, что делает ее рентабельной только для некоторых крупных трансформаторов распределительного типа. ^[8]

Покрытия для ламинирования

На электротехническую сталь

обычно наносят покрытие для увеличения электрического сопротивления между слоями, уменьшения вихревых токов, для обеспечения устойчивости к коррозии или ржавчине и для работы в качестве смазки во время высечки. Существуют различные покрытия, органические и неорганические, и используемое покрытие зависит от области применения стали. ^[9] Тип выбранного покрытия зависит от термообработки ламината, от того, будет ли готовый ламинат погружаться в масло, и от рабочей температуры готового устройства.Очень ранняя практика заключалась в том, чтобы изолировать каждую пластину слоем бумаги или лаковым покрытием, но это уменьшило коэффициент укладки сердечника и ограничило максимальную температуру сердечника. ^[10]

Магнитные свойства

Магнитные свойства электротехнической стали зависят от термической обработки, так как увеличение среднего размера кристаллов снижает гистерезисные потери. Потери на гистерезис определяются стандартными испытаниями, и для обычных марок электротехнической стали они могут составлять от 2 до 10 Вт на килограмм (от 1 до 5 Вт на фунт) при 60 Гц и 1.Напряженность магнитного поля 5 тесла. Полуфабрикаты из электротехнической стали поставляются в состоянии, при котором после штамповки окончательной формы при окончательной термообработке достигается желаемый размер зерна 150 микрометров. Полностью обработанные стали обычно поставляются с изоляционным покрытием, полной термообработкой и определенными магнитными свойствами для применений, в которых операция штамповки не приводит к значительному ухудшению свойств материала. Чрезмерный изгиб, неправильная термообработка или даже грубое обращение со стальным сердечником могут отрицательно повлиять на его магнитные свойства, а также могут увеличить шум из-за магнитострикции ^[10]

Магнитные свойства электротехнических сталей испытываются с использованием международно стандартизированного рамочного метода Эпштейна. Ричард де Лорб Steel No Lasers Here , Federal Pioneer BAT, июнь / июль 1981 г.

Внешние ссылки

.