L'acier électrique et ses propriétés

La tôle d'acier électrique était la plus utilisée en génie électrique... Cet acier est un alliage de fer et de silicium dont la teneur est de 0,8 à 4,8%. Ces aciers, qui sont introduits dans une petite quantité de substances quelconques pour améliorer leurs propriétés, sont appelés alliés.

Le silicium est introduit dans le fer sous forme de ferrosilicium (un alliage de fer cissilide FeSi avec du fer) et s'y trouve à l'état dissous.Le silicium réagit avec l'impureté la plus nocive (pour les propriétés magnétiques du fer) - l'oxygène, réduisant le fer de ses oxydes FeO et forme du dioxyde de silicium SiO2, qui passe partiellement dans le laitier.

Le silicium favorise également la libération du carbone du composé Fe3C (cémentite) avec formation de graphite. De cette façon, le silicium élimine les composés de fer (FeO et Fe3C) qui provoquent une augmentation de la force coercitive et une augmentation de — perte d'hystérésis… De plus, la présence de silicium dans le fer à raison de 4% ou plus augmente la résistance électrique par rapport au fer pur, entraînant des pertes de courants de Foucault.

Malgré le fait que l'induction de saturation Bs du fer avec une augmentation du silicium augmente considérablement et atteint une valeur élevée à 6,4% de silicium (Bs = 2800 gauss), mais le silicium n'est toujours pas introduit à plus de 4,8%. L'augmentation de la teneur en silicium de plus de 4,8% conduit au fait que les aciers acquièrent une fragilité accrue, c'est-à-dire que leurs propriétés mécaniques se détériorent.

L'acier électrique est fondu dans des fours à martre. Les tôles sont produites par laminage d'un lingot d'acier à froid ou à chaud. Par conséquent, faites la distinction entre l'acier électrique laminé à froid et à chaud.

Le fer a une structure cristalline cubique. Selon l'étude de l'aimantation, il s'est avéré qu'elle peut être inégale dans différentes directions de ce cube.Le cristal a la plus grande aimantation le long du bord du cube, la plus petite le long de la diagonale de la face et la plus petite le long du diagonale du cube. Par conséquent, il est souhaitable que tous les cristaux de fer de la feuille soient disposés au cours du laminage en rangées dans la direction des bords du cube.

Ceci est réalisé par laminage répété de tôles d'acier, avec une forte réduction (jusqu'à 70%) et un recuit ultérieur dans une atmosphère d'hydrogène. Cela favorise la purification de l'acier de l'oxygène et du carbone, ainsi que l'expansion des cristaux et leur orientation de sorte que les bords des cristaux coïncident avec la direction du laminage. De tels aciers sont appelés texturés... Ils ont des propriétés magnétiques plus élevées dans le sens du laminage que l'acier laminé à chaud conventionnel.

Les tôles d'acier texturées sont produites par laminage à froid. Perméabilité magnétique elles sont plus élevées et les pertes par hystérésis sont plus faibles que celles des tôles laminées à chaud.De plus, pour l'acier laminé à froid, l'induction dans les champs magnétiques faibles augmente plus fortement que pour l'acier laminé à chaud, c'est-à-dire la courbe d'aimantation en champ faible est significativement plus élevée que la courbe de l'acier laminé à chaud.

Riz. 1. Processus de fabrication de la tôle d'acier électrique

Il convient toutefois de noter qu'en raison de l'orientation des grains de l'acier à grains orientés le long de la direction de laminage, la perméabilité magnétique dans les autres directions est inférieure à celle de l'acier laminé à chaud. Ainsi, avec induction 6 = 1,0 T dans le sens du laminage, la perméabilité magnétique μm = 50 000 et dans la direction perpendiculaire au laminage μm - 5500. À cet égard, lors de l'assemblage des noyaux de transformateur en forme de W, des bandes d'acier séparées sont utilisées , coupés le long de la longueur de laminage, qui sont ensuite mélangés de manière à ce que la direction du flux magnétique coïncide avec la direction de laminage de l'acier ou fasse un angle de 180° avec celle-ci.

En figue. La figure 2 représente les courbes d'aimantation des aciers électriques EZZOA et E41 pour trois gammes d'intensité de champ magnétique : 0 — 2,4, 0 — 24 et 0 — 240 A/cm.

Riz. 2. Courbes d'aimantation des aciers électriques : a — acier E330A (texturé), b — acier E41 (sans texture)

La tôle d'acier électrique présente de bonnes caractéristiques magnétiques - induction à saturation élevée, faible force coercitive et faible perte d'hystérésis. En raison de ces propriétés, il est largement utilisé en génie électrique pour la production de noyaux de stator et de rotor de machines électriques, de noyaux de transformateurs de puissance, de transformateurs de courant et de noyaux magnétiques de divers appareils électriques.

L'acier électrique domestique diffère par sa teneur en silicium, par la façon dont les tôles sont fabriquées, ainsi que par leurs propriétés magnétiques et électriques.

La lettre D avec la désignation acier signifie «acier elektrotekhnikanichnaya», le premier chiffre après la lettre (1, 2, 3 et 4) signifie le degré d'alliage de l'acier avec du silicium, et la teneur en silicium se situe dans les limites suivantes en%: pour acier faiblement allié (E1) de 0,8 à 1,8, pour acier moyennement allié (E2) de 1,8 à 2,8, pour acier fortement allié (EZ) de 2,8 à 3,8, pour acier fortement allié (E4) de 3,8 à 4,8.

La résistance électrique moyenne pour devenir ρ dépend également de la quantité de silicium. Plus elle est élevée, plus la teneur en silicium de l'acier est élevée. Les aciers Mirok E1 ont une résistance ρ =0,25 Ohm NS mm2/m, les nuances E2 — 0,40 Ohm NS mm2/m, les nuances EZ — 0,5 Ohm NS mm2/m et les nuances E4 — 0,6 Ohm NS mm2/m.

NSmagnétisation (W/kg). Ces pertes sont d'autant plus faibles que le nombre est élevé, c'est-à-dire que le degré d'alliage de l'acier au silicium est élevé. Des zéros après ces chiffres ОznSupposons que l'acier est de texture laminée à froid (0) et de texture basse laminée à froid (00). La lettre A indique des pertes spécifiques particulièrement faibles lors de l'inversion de l'aimantation de l'acier.

L'acier électrique est produit sous forme de tôles d'une largeur de 240 à 1000 mm, d'une longueur de 720 à 2000 mm et d'une épaisseur de 0,1, 0,2, 0,35, 0,5 et 1,0 mm. Les aciers texturés sont les plus utilisés, car ils ont les valeurs les plus élevées de caractéristiques magnétiques.

Riz. 3. Acier électrique