EN
Қазіргі заманғы өнеркәсіптік қолданбалар электромагниттік қасиеттерді тиімді түрде ұстап, конструкциялық бүтіндікті сақтай алатын материалдарды талап етеді. Электр сталь трансформаторлар, қозғалтқыштар мен генераторлар жасауда ең маңызды материалдардың бірі болып табылады. Бұл арнайы болат қорытпасы магниттік қасиеттердің ерекшелігін механикалық беріктікпен үйлестіреді, осылайша электр энергиясын өндіру мен тарату жүйелерінде маңызы зор болып табылады. Оның күрделі қасиеттері мен өндіру процестерін түсіну электр сталь электр және энергетика саласындағы инженерлер мен өндірушілер үшін маңызды.
Электр болатының негізгі қасиеттері
Магниттік сипаттамалар мен өткізгіштік
Электр болатының магниттік қасиеттері оны дәстүрлі болат құймаларынан ерекшелендіреді. Жоғары магниттік өткізгіштік материалдың магниттік ағынды тиімді жүргізуіне және энергия шығынын азайтуына мүмкіндік береді. Электр болатындағы кремний мөлшері әдетте 0,5% -дан 6,5% -ға дейінгі шекте болады, бұл материалдың магниттік деформациясын (магнитострикция) айтарлықтай төмендетеді және электрлік кедергісін арттырады. Бұл құрам электрлік жүктемелердің және температура жағдайларының өзгеруі кезінде материалдың магниттік қасиеттерін сақтауына мүмкіндік береді.
Дәннің бағыты электр болатының магниттік қасиеттерін анықтауда маңызды рөл атқарады. Дәнді бағытталған электр болаты бірқалыпты магнит ағыны бар трансформатор орамалары үшін идеалды болып табылатын, домалау бағытында жоғары магниттік қасиеттер көрсетеді. Бақыланатын дән құрылымы гистерезис шығындарын ең аз деңгейде сақтайды және магниттік ағын тығыздығын оптималды деңгейде қамтамасыз етеді, нәтижесінде электр жабдықтарының жоғары тиімділік көрсетуіне қол жеткізіледі.
Электрлік кедергі және өзекше шығынының азаюы
Электрлік қарсылық — электрлік болатты электромагниттік қолданыстарға жарамды ететін тағы бір негізгі қасиет. Кремнийдің мөлшерін арттыру электрлік қарсылықты көтереді, бұл материал айнымалы магнит өрістеріне ұшыраған кезде вихрьлық токтардың шығынын азайтады. Егер оларды бақылау жүргізбесе, бұл вихрьлық токтар электр жабдықтарында маңызды энергия шығыны мен жылу бөлінуіне әкелуі мүмкін. Электрлік болаттың жоғары қарсылығы осындай қажетсіз токтарды тиімді түрде азайтады және жүйенің жалпы пайдалы әрекет коэффициентін арттырады.
Электрлік болаттағы өзекті шығындар негізінен гистерездік шығындар мен айналымдық ток шығындарынан тұрады. Қазіргі электрлі болат өндіру процестері химиялық құрамын, дәндік құрылымын және бетін өңдеуді мұқият бақылау арқылы шығындарды азайтуға бағытталған. Алдын ала электрлік болат түрлері 1,5 Тесла мен 50 Гц температурада 0,23 Вт/кг-қа дейін төмен негізгі шығындар мәндеріне қол жеткізе алады, бұл электр жабдықтарының энергия тиімділігінің елеулі жақсаруын білдіреді.
Өндірістік процесс және өндіріс техникасы
Шикізатты дайындау және балқыту
Электр болатының өндіру процесі шикізатты мұқият таңдаудан және дайындаудан басталады. Негізгі материал ретінде таза темір алынады, ал негізгі легірлеуші элемент ретінде кремний қосылады. Магниттік қасиеттерді алу үшін алюминий, марганец және көміртегі сияқты басқа элементтер белгілі деңгейде бақыланады. Балқыту процесі үшін көбінесе электр доғалы пештер немесе негізгі оттегілі пештер қолданылады, онда дәл температура мен атмосфералық жағдайлар химиялық құрамның оптималды болуын қамтамасыз етеді.
Балқыту кезеңінде магниттік қасиеттерге теріс әсер етуі мүмкін ластануларды алу үшін декарбонизациялау және десульфуризациялау процестері жүргізіледі. Сұйық болат сутегі мен азотты алып тастау үшін газдардан тазартылады, себебі олар сынғыштық туғызуы және соңғы өнімнің магниттік сипаттамаларына әсер етуі мүмкін. Материалдың қалыңдығы бойынша біркелкі химиялық құрам алу үшін үздіксіз құю әдістері қолданылады.
Қыздырып және суықтап илемдеу операциялары
Қыздырып илемдеу операциялары материалдың химиялық біртектілігін сақтай отырып, құйыманың қалыңдығын азайтады. Қыздырып илемдеу температурасы әдетте 1100°C-тан 1200°C-қа дейін жетеді, бұл болаттың бүтіндігін бұзбай қалыңдықты едәуір азайтуға мүмкіндік береді. Илемдеу станы арқылы бірнеше рет өткізу арқылы қажетті аралық қалыңдыққа қол жеткізіледі және соңғы магниттік қасиеттерге әсер ететін дәнекер құрылымының дамуы бақыланады.
Суық илемдеу — электр болаты өзінің соңғы қалыңдығы мен бетінің өңделуін қамтамасыз ететін маңызды кезең. Бұл процесс дәлме-дәл илемдеу стандары арқылы бірнеше рет өтуден тұрады және материалдың қалыңдығын көбінесе 0,18 мм-ден 0,65 мм-ге дейінгі ауқымдағы талап етілетін сипаттамаларға дейін азайтады. Суық илемдеу процесі материалды қатайтады және кейінгі жылумен өңдеу процестері арқылы мұқият басқарылуы тиіс ішкі кернеулер туғызады.
Жылумен өңдеу және шайқау процестері
Десульфуризациялық отжиг
Декарбондау бейімдеуі электр болатынан көміртегі мазмұнын алып тастайтын және қажетті дәнекер құрылымды қалыптастыратын маңызды жылу өңдеу процесі. Бұл процесс әдетте сутегі мен су буынан тұратын бақыланатын атмосферада 800°C мен 850°C арасындағы температурада жүреді. Декарбондау атмосферасы кремний мазмұнын сақтай отырып, көміртегіні таңдамалы түрде алып тастайды, нәтижесінде магниттік қасиеттер жақсарып, өзекшелердегі шығындар азаяды.
Декарбондау бейімдеу процесі сонымен қатар балқытудан кейін пайда болған қиындалған құрылымды алмастыру үшін жаңа, кернеусіз дәндердің пайда болуымен бірге бірінші реттік рекристалдануды бастайды. Бұл рекристалдану процесі температура, уақыт және атмосфералық жағдайлар арқылы қажетті дән өлшемі мен бағытты алу үшін мұқият бақыланады. Пайда болған микроскопиялық құрылым электр болатының соңғы магниттік қасиеттеріне үлкен әсер етеді.
Жоғары температуралық бейімдеу және дән өсуі
1150°C-тан жоғары температурада жүргізілетін жоғары температуралық аннеалинг, екінші реттік рекристалдануды ынталандырады дәні бағытталған электр болаты бұл процесс кристаллографиялық бағдарлауы қолайлы дәндердің қоршаған дәндердің шығынына орнына өсуіне мүмкіндік береді, сондықтан қатты бағдарланған дән құрылымы пайда болады. Нәтижесінде пайда болатын текстура Госс текстурасы деп аталады және ол домалату бағыты бойынша жақсы магниттік қасиеттер қамтамасыз етеді.
Жоғары температуралық аннеалинг процесі оптималды дән бағдарлауын қол жеткізу үшін қыздыру жылдамдығын, ең жоғары температураны және суыту циклдарын дәл реттеуді талап етеді. Сутегі немесе азоттан тұратын қорғаныш атмосферасы жоғары температура әсері кезінде тотығуды және көміртектің жойылуын болдырмау үшін қажет. Соңғы дән құрылымы сонымен қатар өткізгіштік, өзекшелердегі шығындар және аяқталған электр болатының магниттік сызықтық ұзару сипаттамаларын анықтайды.
Бетін өңдеу және изоляциялық қаптамалар
Изоляциялық қаптаманың қолданылуы
Бетін өңдеу электр болатының жұмыс сапасына ерекше әсер етеді, әсіресе пластиналардан жиналған өзектер қажет болатын қолдануларда. Изоляциялық қаптамалар электр құрылғылардың соңғы бұйымдарындағы айналмалы ток шығынын азайту үшін көршілес болат пластинкалар арасындағы электрлік контактіні болдырмақ үшін қолданылады. Бұл қаптамалар әдетте фосфаттар, хроматтар немесе органикалық-бейорганикалық гибридті материалдар сияқты бейорганикалық қосылыстардан тұрады және электрлік изоляция мен коррозиядан қорғауды қамтамасыз етеді.
Изоляциялық қаптаманың қолданылуы әдетте 1-ден 5 микрометрге дейінгі қалыңдықты дәл реттеуді талап етеді. Қаптама процесі желімделуді арттыру, электрлік изоляция немесе бетін қорғау сияқты нақты функцияларды орындайтын бірнеше қабаттан тұруы мүмкін. Кейбір дамыған қаптама жүйелері сонымен қатар матрицалық кесу сапасын жақсарту, қысымды төмендету және коррозияға төзімділікті арттыру сияқты қосымша артықшылықтарды ұсынуы мүмкін.
Бетінің тегістігі және пластиналық коэффициент
Бетінің сапасы ламинаттық негіз қолданбаларындағы электр болатының өнімділігіне үлкен әсер етеді. Тегіс беттер бірнеше ламинаттар жиналған кезде біркелкі қаптау қабығын және оптималды жинау коэффициентін қамтамасыз етеді. Негіздің жалпы көлеміне болат көлемінің қатынасын көрсететін ламинирлеу коэффициенті электр құрылғыларының магниттік өнімділігі мен тиімділігіне тікелей әсер етеді.
Дамыған беттік өңдеу процестері 97%-дан астам ламинирлеу коэффициентіне қол жеткізуі мүмкін, яғни изоляциялық қаптау және беттің дұрыс еместігі жалпы негіз көлемінің 3%-дан аспайды. Бұл жоғары ламинирлеу коэффициенті ламинаттар арасындағы электрлік оқшаулануды сақтай отырып, магниттік материал мазмұнын максималдандырады және негіз шығынын азайтады.
Сапаны бақылау және сынақ әдістері
Магниттік қасиеттерді бағалау
Электр болатын өндіруде сапаны бақылау өнеркәсіптік стандарттар мен тұтынушылардың талаптарына сәйкестігін қамтамасыз ету үшін магниттік қасиеттердің толық тексерілуін қамтиды. Негізгі жоғалтулар, өткізгіштік және магниттік индукция сипаттамаларын өлшеу үшін кеңінен Эпштейн рамкасы мен жеке парақ тестері қолданылады. Бұл тестер нақты жұмыс жағдайларын модельдейді және материалдың электромагниттік сипаттамаларын дәл өлшейді.
Дамыған тестілеу құралдары әртүрлі жиіліктер мен магниттік индукция деңгейлеріндегі негізгі жоғалтуларды өлшеуге мүмкіндік береді және материалдың әртүрлі жұмыс жағдайларындағы сипаттамаларын егжей-тегжейлі анықтайды. Магниттік старение тестері жылулық және механикалық кернеулер әсерінде магниттік қасиеттердің ұзақ мерзімді тұрақтылығын бағалайды және жабдықтың пайдалану өмірі бойы сенімді жұмыс істеуін қамтамасыз етеді.
Микроқұрылымды талдау және дән бағытталуын бағалау
Оптикалық микроскопия, электрондық микроскопия және рентгендік сәулелердің дифракциясы сияқты микробықтамалық талдау әдістері дәнекерлердің құрылымы, бағдарлауы және химиялық құрамының таралуы туралы нақты ақпарат береді. Бұл талдаулар магниттік қасиеттерге әсер етуі мүмкін сапа мәселелерін шешу және өндірістік процестерді оптимизациялауға көмектеседі. Рентгендік сәулелердің дифракция әдістерін пайдаланып дәндердің бағдарлануын өлшеу өндірістік процесс барысында жетістікке жеткен кристаллографиялық туралаудың дәрежесін сандық түрде бағалайды.
Автоматтандырылған кескін талдау жүйелері үлкен үлгі аймақтары бойынша дән өлшемінің таралуын, бағдарлау статистикасын және микробықтамалық біртектілікті тез бағалауға мүмкіндік береді. Микробықтамалық толық сипаттама тұрақты сапаны қамтамасыз етеді және соңғы өнімнің магниттік өнімділігіне әсер етуі мүмкін процесс вариацияларын анықтауға көмектеседі. Статистикалық процесс бақылау әдістері осы өлшемдерді өндірістік процестің оптимизациялануына және сапаны қамтамасыз ету бағдарламаларына интеграциялайды.
Қолданыстар және сала талаптары
Трансформатор өзегінің қолданылуы
Электр болаты трансформатор өзектерінде негізгі қолданыс табады, мұнда оның ерекше магниттік қасиеттері электр тізбектері арасындағы энергияны тиімді түрде беруге мүмкіндік береді. Күштік трансформаторлар, тарату трансформаторлары және арнайы трансформаторлар энергия шығынын азайту және сенімді жұмыс істеуді қамтамасыз ету үшін жоғары сапалы электр болатына сүйенеді. Дәндері бағытталған маркалар магниттік қасиеттерінің жоғары деңгейіне байланысты трансформаторларға арналған өзектерге ерекше бейімделген.
Қазіргі заманғы электр желілерінің талаптары энергия шығынын және қоршаған ортаға әсерін азайту үшін барынша тиімді трансформаторларды талап етеді. Өте төменгі өзек шығыны бар жетілдірілген электр болаты маркалары осындай тиімділік стандарттарын орындауға маңызды үлес қосады. Электр болатының тиісті маркасын таңдау халықаралық стандарттар мен нормативтік құжаттармен белгіленген трансформатор конструкциясының талаптарына, жұмыс жиілігіне және тиімділік мақсаттарына байланысты.
Электр қозғалтқыштар мен генераторларды өндіру
Трансформатор қолданыстарымен салыстырғанда электр қозғалтқыштары мен генераторлар әр түрлі қасиеттерге ие электр болатын қажет етеді. Айналушы машиналар үшін изотропты магниттік қасиеттеріне байланысты бағытталмаған электр болатының маркалары жиірек қолданылады. Бұл материалдар магнит ағынының бағытына қарамастан тұрақты жұмыс істеуді қамтамасыз етеді, ал айналушы жабдықтарда магнит ағынының үлгілері үнемі өзгеріп отырады.
Автокөлік өнеркәсібінің электр көліктеріне өтуі тартылыс қозғалтқыштары үшін жоғары өнімді электр болатына жаңа талаптар қойды. Бұл қолданбалар жоғары жиілікте тиімді жұмыс істеуге, сонымен қатар механикалық беріктікті және жылулық тұрақтылықты сақтауға қабілетті материалдарды талап етеді. Осы пайда болып жатқан талаптарға сай келу үшін химиялық құрамы мен өңдеу параметрлері оптимизацияланған арнайы электр болатының маркалары әзірленуде.
ЖИІ ҚОЙЫЛАТЫН СҰРАҚТАР
Грань бағытталған және бағытталмаған электр болаты арасындағы айырмашылық неде
Градиентті электр болатында магнит ағыны алдын ала болжанатын бағытта жүретін трансформатор орамалары үшін идеалды нұсқа болып табылатын бір бағытта ерекше магнит қасиеттерін қамтамасыз ететін өте жоғары дәрежеде бағытталған кристалл құрылымы бар. Бағытталмаған электр болатында гранулалар кездейсоқ бағытталған, сондықтан барлық бағыттарда тұрақты магнит қасиеттері қамтамасыз етіледі және магнит өрісінің бағыты үздіксіз өзгеріп отыратын электр қозғалтқыштар мен генераторлар сияқты айналатын машиналар үшін қолайлы.
Неліктен электр болатына кремний қосылады
Электр болатына кремний негізінен материал айнымалы магнит өрістеріне ұшыраған кезде вихрьлы ток шығындарын азайтатын электрлік кедергіні арттыру үшін қосылады. Кремний сонымен қатар материалдың магнит өткізгіштігін жақсартады, магнитострикцияны азайтады және өндіру кезінде гранулалар құрылымын жетілдіруге көмектеседі. Қоспаның құрамы қолданылуына байланысты әдетте 0,5% -дан 6,5% -ға дейінгі ауқымда болады.
Электр болаты трансформаторлардағы энергия шығынын қалай азайтады
Электр болаты оның жоғары электрлік кедергісі арқылы вихрьдық токтардан болатын шығынды азайтады, сонымен қатар гистерезистік шығындарды төмендететін оптимизацияланған дәнекер құрылымы бар. Материалдың жоғары магниттік өткізгіштігі энергияның ең аз шығынымен тиімді магнит ағынын өткізуге мүмкіндік береді. Алдыңғы қатарлы өндірістік процестер мен беттік өңдеулер осы қасиеттерді одан әрі арттырады, нәтижесінде жоғары сортты материалдарда трансформатор орамасының шығыны 0,23 Вт/кг-ға дейін төмендейді.
Электр болатының негізгі сапа көрсеткіштері қандай
Электр болаты үшін негізгі сапа параметрлеріне белгілі магниттік индукция мен жиілік деңгейлеріндегі өзекше шығыны, магниттік өткізгіштік, электрлік кедергі, дән бағытталу дәрежесі, бетінің сапасы және қаптаманың бүтіндігі жатады. Сонымен қатар, өндіру мен жинау процестері үшін созылу беріктігі мен иілу қабілеті сияқты механикалық қасиеттер де маңызды. Бұл параметрлер электр жабдықтарының қолданылуында тұрақты жұмыс істеуін қамтамасыз ету үшін стандартталған сынақ әдістері арқылы өлшенеді.