Проект термического отделения высокотемпературного отжига анизотропной электротехнической стали толщиной 0,35 мм. Годовая программа 150 тысяч тонн
Формирование структуры и текстуры анизотропной электротехнической стали. Тепловой расчет термоагрегата, электрических нагревателей и количества оборудования по нормам времени. Влияние скорости нагрева на величину зерна перед вторичной рекристаллизацией.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | дипломная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 20.02.2011 |
| Размер файла | 647,6 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
1
Размещено на http://www.allbest.ru/
Тема "Проект термического отделения высокотемпературного отжига анизотропной электротехнической стали толщиной 0,35 мм. Годовая программа 150 тысяч тонн"
Оглавление
- Аннотация
- 1. Общая часть
- 1.1 Введение
- 1.2 Требования, предъявляемые к электротехническим анизотропным сталям согласно ГОСТ 21427.1 - 83
- 1.3 Патентный поиск
- 1.4 Обоснование строительства отделения
- 2. Технологическая часть
- 2.1 Выбор марки стали
- 2.2 Магнитные свойства
- 2.3 Формирование структуры и текстуры анизотропной электротехнической стали
- 2.3.1 Текстура анизотропной электротехнической стали
- 2.3.2 Фазовые и структурные превращения в анизотропной электротехнической стали
- 2.3.3 Процесс образования ребровой текстуры в электротехнических сталях
- 2.4 Технологический процесс
- 2.4.1 Технико - экономическое обоснование выбранной технологии
- 3. Расчет оборудования и проектирование термического отделения
- 3.1 Технико - экономическое обоснование основного, дополнительного и вспомогательного оборудования
- 3.2 Тепловой расчет термоагрегата
- 3.3 Расчет электрических нагревателей
- 3.4 Расчет количества оборудования по нормам времени и укрупненным показателям
- 3.5 Расчет производственных площадей, планировка отделения
- 4. Влияние скорости нагрева на величину зерна перед вторичной рекристаллизацией
- 4.1 Материал и обработка
- 4.2 Метод исследования микроструктуры
- 4.3 Исследование микроструктуры
- 5. Механизация и автоматизация
- 6. Организация труда и управление отделением
- 6.1 Научная организация труда в проектируемом отделении
- 6.2 Управление проектируемым объектом
- 7. Экономическая часть
- 7.1 Расчет капитальных вложений
- 7.1.1 Капитальные затраты на возведение здания
- 7.1.2 Капитальные затраты на возведение сооружений
- 7.1.3 Капитальные затраты на силовые машины и силовое оборудование
- 7.1.4 Капитальные затраты на рабочее оборудование
- 7.2 Энергетика отделения
- 7.3 Определение штатов обслуживающего персонала
- 7.3.1 Баланс использования рабочего времени
- 7.4 Расчет фонда заработной платы
- 7.4.1 Фонд заработной платы рабочих, работающих по сменам
- 7.4.2 Фонд заработной платы ИТР
- 7.5 Калькуляция себестоимости термической обработки
- 8. Безопасность жизнедеятельности
- 8.1 Краткая характеристика производственных зданий
- 8.1.1 Перечень основного и вспомогательного оборудования
- 8.2 Мероприятия по защите производственного персонала от опасностей и вредностей
- 8.3 Специальные требования безопасности при эксплуатации колпаковых печей
- 8.4 Расчёт сопротивления заземляющего устройства
- 8.5 Опасные и вредные производственные факторы
- 9. Гражданская оборона
- 9.1 Оценка устойчивости здания термического отделения к воздействию ударной волны
- 9.2 Защита производственного персонала в условиях чрезвычайных ситуаций
- Библиографический список
- анизотропный электротехнический сталь рекристаллизация
Аннотация
В представленном дипломном проекте выполнена проектировка, и расчет термического отделения для высокотемпературного отжига анизотропной электротехнической стали применительно к условиям АО НЛМК, с годовой программой 150 тыс. тонн. Представлен обзор действующего парка печей и предложения по техническому перевооружению отделения отжига. В ходе дипломного проектирования была проведена патентная проработка. Выполнен обзор реферативных журналов за 1999 - 2004 гг. Некоторые из них рассмотрены в данном проекте. Рассмотрены вопросы охраны труда и методы организации работы по обеспечению безопасности труда и обеспечению пожаро взрывобезопасности. В дипломном проекте представлено: таблиц - 32; рис. 12, чертежей - 10. Библиографический список литературы - 27 названий. Количество страниц - 114.
Abstract
In this diploma project a design of a thermal compartment of ablest furnace for electro technical steel which is suitable for the Novolipetsk Iron & Steel Corporation, the anmid average output of which is 150 thousand tonn. Here is a review of working furnaces and some proposals concerning the technical re-equipment of this thermal compartment of a blast furnace. A review of all scientific magazines 1999 - 2003 in retrospect is done and some problems are under discussion in this very project. Safely measures are envisaged in order to prevent any case of fine or explosion.
In this diploma project there are 32 harts, fig. 12, 10 working drawings. Bibliography includes 27 items, the project includes 114 pages.
1. Общая часть
1.1 Введение
Электротехнические стали являются основным классом магнитно мягких материалов, используемых в машиностроении и трансформаторостроении. Широкое применение электротехнических сталей в этой области техники обусловлено высоким уровнем магнитных свойств и относительно низкой стоимостью по сравнению с другими магнитно мягкими материалами.
При непрерывном развитии техники, быстром увеличении производства электроэнергии значительно расширяется, область применения электротехнической стали. Сама технология производства электротехнической стали значительно изменилась. Рулонная холоднокатаная текстурованная и нетекстурованная доминирует над листовой горячекатаной сталью. Созданы и проектируются, новые марки стали с улучшенными магнитными свойствами.
Высокие магнитные свойства готовой электротехнической анизотропной стали, обеспечивается наличием в стали совершенной кристаллографической текстуры (110) [001] (ребровая текстура, текстура Госса), которая формируется в процессе вторичной рекристаллизации при высокотемпературном отжиге. Для протекания вторичной рекристаллизации необходимо, во-первых, создание уже при горячей прокатке стали определённой структурной и текстурной неоднородности и, во-вторых, наличие в металле дисперсных частиц ингибиторной фазы.
Получение необходимой кристаллографической текстуры в электротехнической анизотропной стали, достигается посредством реализации механизма структурной наследственности. Ингибиторная фаза задерживает нормальный рост зёрен, позволяя реализоваться процессу вторичной рекристаллизации.
В настоящее время существует три основных варианта производства электротехнической анизотропной стали: сульфидный, нитридный, сульфанитридный. Эти варианты отличаются химическими составами и режимами обработки.
Сульфидный вариант самый распространённый. Ингибиторной фазой в данной стали, является сульфид марганца. Основными технологическими операциями при производстве стали, по сульфидному варианту являются ограничение концентрации марганца, высокотемпературный нагрев перед горячей прокаткой, горячая прокатка, две холодные прокатки, разделённые рекристаллизационным отжигом. Конечная десульфурация металла до содержания серы 0,002% производится при высокотемпературном отжиге. Готовая сталь имеет магнитную индукцию в поле 800 А/м - 1,81 - 1,84 Тл.
Сталь нитридного варианта имеет повышенное содержание углерода, азота и меди. Ингибиторной фазой является нитрид алюминия. Основные операции после горячей прокатке - первая холодная прокатка, вторая холодная прокатка и высокотемпературный отжиг. Магнитная индукция в поле 800 А/м - 1,85 - 1,89 Тл. При этом способе содержание азота в стали, колеблется в пределах 0,006 - 0,010%, алюминия 0,010 - 0,020%, а содержание серы, кислорода и других примесей должно быть минимальным (около 0,002 - 0,003%). Существенным отличием стали нитридного варианта от сульфидного является более низкий нагрев металла перед горячей прокаткой: (1250 °С, против 1400 °С).
Сталь сульфо-нитридного варианта имеет повышенное содержание (по сравнению с сульфидными) углерода и алюминия. Основные операции после горячей прокатки - нормализация, однократная холодная прокатка, обезуглероживающий отжиг и высокотемпературный отжиг. Магнитные индукции в поле 800 А/м - 1,89 - 1,94 Тл - являются самыми высокими для готовой стали, что обеспечивается за счёт формирования сверхплотной дисперсной ингибиторной фазы в процессе термообработок (а не при горячей прокатке) и мощного силового воздействия на текстуру стали, каковой является однократная прокатка. Принципиально важным в данной технологии является наличие высокотемпературного нормализирующего отжига (1120 °С - 1150 °С) с жёстко регламентированным режимом охлаждения.
Производство холоднокатаной электротехнической анизотропной стали, получает все большее распространение за рубежом. В больших количествах холоднокатаная сталь производится в США, Великобритании, ФРГ, Франции, Японии и Швеции.
По выпуску электротехнической анизотропной стали Россия занимает одно из ведущих мест в мире. Из нее делают сердечники для трансформаторов. Сердечники подвергаются перемагничиванию переменными токами. Изготовление сердечников из хорошо текстурованных сталей позволяет сократить габариты и вес трансформаторов, повысить их коэффициент полезного действия.
На первом месте в России по выпуску электротехнической анизотропной стали, находится Новолипецкий металлургический комбинат. Качество стали, выпускаемой НЛМК, удовлетворяет требованиям мировых стандартов. НЛМК экспортирует электротехническую анизотропную сталь во многие страны мира.
Повышение качества стали, связано, прежде всего, с уменьшением общих удельных потерь. Чтобы уменьшить эти потери детали машин и трансформаторов изготавливают из тонких листов толщиной от 0,15 до 0,35 мм. Эти листы имеют электроизоляционную оболочку. Применяют различные типы изоляций на поверхности анизотропных электротехнических сталей [1].
Электроизоляционное покрытие наносится с целью улучшения магнитных характеристик стали, уменьшения общих удельных потерь в стали, снижения шума в сердечниках трансформаторов большой мощности и размеров [1].
В целях более рационального использования электротехнической анизотропной стали, механизации, и автоматизации технологических процессов изготовления трансформаторов требуется, чтобы сталь готовилась в виде ленты. Ввиду этого электротехническая промышленность требует поставлять сталь в виде ленты. [1]. Ввод нового, более современного оборудования, а также совершенствование технологии выплавки стали, и других мероприятий способствует, значительному улучшению качества анизотропной электротехнической стали.
1.2 Требования, предъявляемые к электротехническим анизотропным сталям согласно ГОСТ 21427.1 - 83
Изделия из электротехнической стали, работают в переменных магнитных полях, следовательно, генерируются вихревые токи. Они подвергаются быстрому перемагничиванию. Одним из основных требований, предъявляемых к электротехническим сталям, является минимальная величина потерь мощности на возбуждение вихревых токов и подмагничивание, отнесённая к единице массы стали - это ваттные потери или удельные потери. Свойства стали, определяются величиной и формой зёрен, текстурой, которые зависят от химического состава металла, от величины обжатий при холодной и горячей прокатке и термообработки. У электротехнической анизотропной стали большая величина магнитной проницаемости.
Электротехническую анизотропную сталь подразделяют:
по точности изготовления по толщине:
нормальной точности - Н,
повышенной точности - П
по точности изготовления по ширине:
нормальной точности,
повышенной точности - Ш;
по неплоскостности: на классы 1 и 2;
по серповидности (для рулонной стали и ленты):
нормальной точности,
повышенной точности - С;
по виду покрытия:
без покрытия (с металлической поверхностью),
без электроизоляционного покрытия (без дополнительного нанесения изоляции, но с грунтовым слоем) - БП,
с электроизоляционным термостойким покрытием - ЭТ,
с изоляционным покрытием, не ухудшающим штампуемость - М (мягкое),
с электроизоляционным термостойким покрытием, улучшающим штампуемость - ТШ,
электроизоляционным нетермостойким покрытием, улучшающим штампуемость - НШ;
по коэффициенту заполнения стали с покрытием на группы: А и Б;
по уровню остаточных напряжений:
с нормированными напряжениями - ОН,
без нормирования напряжений.
Рулонную сталь изготовляют толщиной 0,15, 0,27; 0,30; 0,35; 0,50; 0,70 и 0,80 мм и шириной 650, 700, 750, 800, 865 и 1000 мм.
Размеры листов должны соответствовать указанным в таблице 1.
Таблица 1. Размеры листов
|
Толщина, мм |
Длина листов при ширине, мм |
||||||
|
650 |
700 |
750 |
800 |
865 |
1000 |
||
|
0,15 |
1500 |
1500 |
1500 |
1500 |
1500 |
-- |
|
|
0,27 |
1500 |
1500 |
1500 |
1500 |
1500 |
-- |
|
|
0,30 |
1500 |
1500 |
1500 |
1500 |
1500 |
2000 |
|
|
0,35 |
1500 |
1500 |
1500 |
1500 |
1500 |
2000 |
Резаную ленту изготовляют толщиной 0,15, 0,27; 0,30; 0,35 и 0,50 мм, шириной 90; 170; 180; 190; 200; 240; 250; 300; 325; 360; 400; 465 и 500 мм.
К основным требованиям относится также фиксированное содержание химических элементов, включений. Сталь должна содержать как можно меньшее количество вредных примесей.
В настоящее время во всех странах принят следующий химический состав электротехнической анизотропной стали в слитках (слябах):
Таблица 2. Содержание элементов в стали
|
Элемент |
Содержание, % (масс.) |
|
|
C |
0,02 - 0,08 |
|
|
Mn |
<0,20 |
|
|
P |
<0,020 |
|
|
S |
0,004 - 0,025 |
|
|
Cr |
<0,10 |
|
|
Ni |
<0,20 |
|
|
Cu |
<0,30 |
|
|
Si |
2,5 - 4,3 |
Таблица 3. Влияние величины зерна на магнитные свойства электротехнической анизотропной стали
|
Число зерен, см2 |
Макс. магн. прониц. , Гн/м |
Коэрцитивная сила Э, А/м |
|
|
0,5 |
17000 |
0,23 |
|
|
1 |
16150 |
0,24 |
|
|
5 |
12000 |
0,33 |
|
|
10 |
9000 |
0,43 |
|
|
20 |
6050 |
0,65 |
Листы, рулонную сталь и ленты изготавливают с обрезными кромками. Предельные отклонения рулонной стали и листов не должны превышать по ширине: нормальной точности +0,5%; повышенной точности +1,0 мм. Предельные отклонения листов по длине не должны превышать 0,5%.
Таблица 4. Предельные отклонения по ширине ленты
|
Ширина ленты, мм |
Предельные отклонения при точности изготовления, мм |
||
|
нормальной |
повышенной |
||
|
До 250 |
+0,5 |
+0,5 |
|
|
Свыше 250 до 500 |
+1,2 |
+0,5 |
Масса одного отрезка в рулоне ленты должна быть не менее массы, вычисленной из расчёта 0,5 кг на 1 мм ширины ленты. Предельные отклонения по толщине стали должны соответствовать указанным в таблице 5.
Таблица 5. Предельные отклонения по толщине стали
|
Толщина, мм |
Предельные отклонения по толщине стали при точности прокатки, мм |
||
|
нормальной |
повышенной |
||
|
0,15; 0,27; 0,30 |
±0,02 |
±0,01 |
|
|
0,35 |
±0,03 |
±0,02 |
Телескопичность рулонов не должна превышать: 5 мм - при ширине стали до 500 мм; 7 мм - при ширине стали 500 мм и более.
Отдельные витки не должны выступать более чем на пятикратную толщину стали. Один - два внутренних или наружных витка могут выступать над поверхностью торца рулона. Внутренний диаметр рулона должен быть (500 ± 10) мм. Наружный диаметр рулонов лент должен быть не более 1200 мм, рулонной стали - не более 1300 мм. Серповидность рулонной стали и ленты на 1 метр длины должна соответствовать таблице 6.
Таблица 6. Серповидность рулонной стали и ленты на 1 метр длины
|
Ширина, мм |
Точность прокатки по толщине, мм |
||
|
нормальная |
повышенная |
||
|
170 до 250 включительно |
3 |
2 |
|
|
Свыше 250 |
2 |
1 |
Сталь изготовляют:
толщиной 0,15, 0,27; 0,30 и 0,35 мм - с покрытиями ЭТ и БП;
толщиной 0,50 мм - с покрытиями М, ТШ и НШ;
толщиной 0,70 мм - без покрытия и с покрытиями ТШ и НШ;
толщиной 0,80 мм - без покрытия.
Поверхность стали должна быть без ржавчины, отслаивающейся плёнки и окалины. Не допускается, на поверхности стали, изготовляемой без электроизоляционного покрытия, наличие налёта порошкообразных веществ, препятствующих нанесению изоляции. На поверхности стали, допускаются цвета побежалости и отпечатки глубиной или высотой, не превышающей 0,5 суммы предельных отклонений по толщине.
Основные требования по магнитным свойствам, предъявляемые к электротехнической анизотропной стали приведены в таблице 7.
В сталях с кубической текстурой анизотропия магнитных свойств минимальна. В настоящее время расширяется производство холоднокатаного листа с ребровой текстурой, а также с кубической.
Коэффициент старения по удельным магнитным потерям не должен превышать для стали марок 3311, 3411, 3412, 3413, 3414 и 3415 - 4%; для стали марок 3404, 3405, 3406, 3407, 3408 и 3409 - 2%. В случае превышения норм коэффициента старения сталь допускается аттестовывать маркой, соответствующей уровню потерь, измеренных на образцах после старения.
Таблица 7. Основные требования, предъявляемые к электротехнической анизотропной стали по ГОСТ 21427.1-83
|
Толщина , мм |
Марка стали |
Уд. потери, Вт/кг |
Магн. инд., Тл при напр. магн. поля |
|||
|
Р 1,5/50 |
Р 1,7/50 |
100 А/м |
2500 А/м |
|||
|
0,35 |
3411 3412 3413 3414 3415 3404 3405 3406 3407 3408 |
1,75 1,50 1,30 1,10 1,03 -- -- -- -- -- |
-- -- -- -- -- 1,60 1,50 1,43 1,36 1,30 |
-- -- -- -- -- 1,60 1,61 1,62 1,68 - 1,72 1,71 - 1,74 |
1,75 1,80 1,85 1,88 1,90 -- -- -- -- -- |
|
|
0,30 |
3413 3414 3415 3404 3405 3406 3407 3408 |
1,19 1,03 0,97 -- -- -- -- -- |
-- -- -- 1,50 1,40 1,33 1,26 1,20 |
-- -- -- 1,60 1,61 1,62 1,68 - 1,72 1,71 - 1,74 |
1,85 1,88 1,90 -- -- -- -- -- |
Электроизоляционное термостойкое покрытие стали (ЭТ), нейтральное к трансформаторному маслу при 100 °С и маслостойкое при 150 °С, должно удовлетворять следующим требованиям:
толщина на одной стороне - не более 5 мкм;
коэффициент сопротивления - не менее 10 Ом ? см2;
сохранять электроизоляционные свойства после нагрева до 800 °С в течение трёх часов в нейтральной атмосфере или после выдержки при температуре (820 ± 10) °С в течение трёх минут на воздухе;
не отслаиваться при изгибе образца.
Электроизоляционное термостойкое покрытие, улучшающее штампуемость (ТШ), должно удовлетворять требованиям:
не отслаиваться при изгибе образца;
иметь коэффициент сопротивления не менее 1,0 Ом ? см2 (ТШ1);
сохранять указанное значение коэффициента сопротивления после нагрева до 700 °С в течение полутора часов в нейтральной атмосфере или 2 минуты на воздухе. Электроизоляционное нетермостойкое покрытие, улучшающее штампуемость (НШ), должно удовлетворять требованиям:
не отслаиваться при изгибе образца;
иметь коэффициент сопротивления не менее 20 Ом ? см2 (НШ20);
сохранять указанное значение коэффициента сопротивления после нагрева до 200 °С в течение 24 часов.
Листы, рулонную сталь и ленты принимают партиями. Партия должна состоять из одного рулона, пачки листов или бунтов ленты из стали одной марки, одного размера и сопровождаться документом о качестве в соответствии с ГОСТ 7566 - 81. Контроль размеров, разнотолщинности, неплоскостности, серповидности, состояния поверхности и кромок, испытаний на перегиб, магнитных свойств, остаточных напряжений, качества покрытия проводят на каждом рулоне и пачке. Ленту и листы, полученные при разрезке одного рулона на заданную ширину и длину, испытывают как один рулон. Рулон, состоящий из стали двух партий, потребитель контролирует как один рулон. Определение коэффициента старения, коэффициента заполнения и сохранности электроизоляционных свойств покрытия изготовитель проводит периодически не реже одного раза в квартал на десяти рулонах или пачках. При получении неудовлетворительных результатов периодических испытаний, испытания переводят в приёмосдаточные до получения положительного результата на трёх партиях подряд. При изменении основных составов или технологии нанесения электроизоляционного термостойкого покрытия проводят типовые испытания нейтральности к трансформаторному маслу и маслостойкости на одном рулоне или пачке. При получении неудовлетворительных результатов проверки хотя бы по одному из показателей повторную проверку по нему проводят по ГОСТ 7566 - 81.
Для проведения испытаний от начала и конца каждого рулона отрезают длиной 1500 - 2000 мм, от пачки отбирают равномерно по высоте два листа. Размеры стали, проверяют измерительным инструментом, обеспечивающим необходимую точность измерения: толщину - микрометром (ГОСТ - 6507 90 или ГОСТ 4381 - 87), ширину - металлической линейкой (ГОСТ 427 - 75) или другими средствами измерения соответствующей точности.
Толщину каждого из отобранных для контроля отрезков или листов измеряют в четырёх точках, расположенных посередине каждой стороны отрезка или листа на расстоянии не менее 20 мм от кромок. Толщина в каждой измеряемой точке должна соответствовать установленным нормам. Разнотолщинность проверяют по результатам измерения толщины. Серповидность измеряют метровой линейкой в местах наибольшего отклонения боковой кромки отрезка ленты от прямой линии. Отклонение от плоскостности (неплоскостность), серповидность и разнотолщинность определяют по ГОСТ 26877 - 86.
Коэффициент заполнения стали должен соответствовать нормам, указанным в таблице 8.
Таблица 8. Коэффициент заполнения стали
|
Толщина, мм |
Коэффициент заполнения, не менее, для стали |
||||
|
с покрытием БП |
с покрытием ТШ, НШ |
с покрытием ЭТ и М для групп |
|||
|
А |
Б |
||||
|
0,30 |
0,96 |
-- |
0,96 |
0,95 |
|
|
0,35 |
0,97 |
-- |
0,97 |
0,96 |
Таблица 9. Влияние содержания неметаллических включений на магнитные свойства электротехнической анизотропной стали
|
Содержание неметаллических вкл., % |
Коэрцитивная сила Н, А/м |
Мин. прониц., Гн/м |
Мах. прониц., Гн/м |
Потери на гистерезис, эрг/см3 |
|
|
0,004 |
0,22 |
4200 |
15000 |
900 |
|
|
0,006 |
0,29 |
1500 |
12500 |
1200 |
|
|
0,036 |
0,48 |
650 |
7500 |
2400 |
|
|
0,050 |
0,52 |
600 |
6500 |
2800 |
Магнитные свойства стали марок 3405, 3406, 3407, 3408 и 3409 определяют на двух образцах, изготовленных отдельно из каждого отобранного отрезка. Марку стали, устанавливают по образцу, имеющему худшие магнитные свойства.
Полосы, составляющие образец, перед определением магнитных свойств должны быть подвергнуты отжигу. Рекомендуемый режим отжига: нагрев до температуры (800 - 820) °С с пребыванием до 10 минут в атмосфере, предохраняющей от окисления, или 3 минуты на воздухе, или отжиг в муфельной печи в нейтральной атмосфере при 780 - 800 °С, выдержка 1 час, охлаждение с печью до 300 °С.
При возникновении разногласий нагрев до температуры 800 - 820 °С с пребыванием в нейтральной защитной атмосфере от 1,5 до 3 минут для стали с электроизоляционным покрытием, не ухудшающим штампуемость, и стали без электроизоляционного покрытия и от 1,5 до 3 минут на воздухе для стали с электроизоляционным термостойким покрытием. Магнитные свойства определяет в аппарате Эпштейна по ГОСТ 12119-80. Для определения остаточных напряжений от любого отрезка отрезают образец испытаний магнитных потерь в листовых аппаратах по ГОСТ 12119 - 80. Остаточные напряжения по разности магнитных потерь до и после отжига образца, отнесённой к магнитным потерям отожжённого образца.
Для определения коэффициента старения образец после определения магнитных свойств подвергают старению по режиму: нагрев до 120 °С, выдержка 120 часов и вновь определяют удельные магнитные потери.
Коэффициент старения (Кст), %, вычисляют по формуле
Кст = (Р2 - Р1)/Р1 ? 100,(1)
где Р1 и Р2 - удельные магнитные потери до и после старения.
Для определения прочности сцепления покрытия с металлом образец плотно прижимают к стержню диаметром 20 мм и плавно изгибают на 90° вокруг стержня. Образец считается выдержавшим испытания, если с его наружной стороны нет трещин и отслоений покрытия. Отслоения и трещины определяются визуально. Коэффициент заполнения определяют на образце, составленном не менее чем из 100 взятых для определения магнитных свойств полос, с которых перед испытанием снимают заусенцы. Образец спрессовывают равномерно по всей поверхности под давлением 0,35 Н/мм2. Высоту спрессованного образца измеряют с погрешностью не более 0,1 мм в четырёх противоположных местах. За высоту принимают среднее арифметическое результатов четырёх измерений.
Коэффициент заполнения (К) вычисляют по формуле
К=m/V ? q, (2)
где m - масса образца, кг, определённая с погрешностью не более 0,005 кг;
V - объём образца после опрессовывания, определённый по результатам измерения пачки, м3;
q - плотность стали, кг/м3.
Маркировка, упаковка, транспортирование и хранение
Маркировка, упаковка, транспортирование и хранение - по ГОСТ - 7566 - 81 с дополнениями. Отдельные отрезки в рулоне должны быть соединены стыковой сваркой. Витки рулона в месте сварки не должны выступать более чем на пятикратную толщину стали и должны быть отмечены. Толщина сварки в месте сварки не должна увеличиваться более чем на ? номинальной толщины. Резаную ленту, смотанную на одну моталку, допускается упаковывать без прокладок между рулонами. Допускается упаковывание в одну пачку листов и смотка в рулон двух полос разных партий одной марки и одного размера при условии надёжного разделения партий. На внутренний и наружный виток рулона и ленты наклеивают этикетки с указанием товарного знака предприятия - изготовителя, марки стали. Рулоны и пачки листов упаковывают в тару, обеспечивающую сохранность продукции, в соответствии с нормативно - технической документацией. Прокат транспортируется транспортом всех видов в соответствии с правилами перевозки грузов, действующими на транспорте данного вида. Транспортирование стали, железнодорожным транспортом, производят в крытых вагонах, на платформах или полувагонах всеми видами отправок.
Методика испытаний электроизоляционных покрытий электротехнической стали на нейтральность к трансформаторному маслу
Испытания проводят, путём выдержки пакета пластин стали с исследуемым покрытием в сосуде с трансформаторным маслом при температуре (100 ± 1) °С течение 1000 часов. Масса пакетов полос размером 280 ? 30 мм составляет 0,5 кг, масса масла - 0,3 кг. Одновременно проводится при тех же условиях старения проб чистого масла. Покрытие считается нейтральным к трансформаторному маслу, если тангенс угла диэлектрических потерь, кислотное число и содержание водорастворимых кислот и щелочей для масла, в котором находилась сталь с покрытием, не увеличились более чем на 15% по сравнению с характеристиками состаренного чистого масла.
Методика испытаний электроизоляционных покрытий электротехнической стали на маслостойкость
Маслостойкость электроизоляционного покрытия электротехнической стали, оценивается после выдержки в течение 168 часов пакета пластилин стали массой 0,5 кг и размером 280 ? 30 мм в сосуде, содержащем 0,4 кг трансформаторного масла при температуре (150 ± 2) ?С. После выдержки пластины образца обезжириваются, и проверяется прочность сцепления покрытия со сталью при изгибе и коэффициент сопротивления изоляционного покрытия.
1.3 Патентный поиск
Сведения по патентному поиску патентов по теме проекта за последние 4 года, т.е. за 1999 - 2004 года, представлены в таблице 10.
Таблица 10. Патентная проработка
|
Автор |
Страна |
Год опубликования, класс, номер патента |
Название. Краткое описание патента |
|
|
1.Фритц Беллинг, Андреас Беттхер, Манфред Эспенхан, Кристоф Хольцапфель |
Германия |
№2126452 С; 20.02.99г. Бюл.№5 |
Способ изготовления листовой электротехнической стали (толщина полосы от 0,1 до 0,5 мм). Изобретение отличается тем, что плоские заготовки наряду с марганцем и медью имеют повышенное содержание серы и пониженное содержание алюминия, плоские заготовки перед горячей прокат-кой нагреваются до пониженной температуры и выдерживаются при этой температуре достаточно длительное время, которое ниже температуры растворения сульфидов марганца и выше температуры растворения сульфидов меди, вслед за этим плоские заготовки при необходимости вначале прокатываются в горячем состоянии начерно и затем с пониженной конечной температурой прокатки, предпочтительно в диапазоне от 900 °С |
|
|
2.Настич В.П., Казаджан Л.Б., Барятинский В.П., Поляков Н.Ю., Савенков А.В., Долматов А.П., Рындин В.А., Тищенко А.Д., Говоров С.М., Шляхов Н.А. |
Россия |
№2152278 С1; 10.07.00г. Бюл.№19 |
Способ горячей прокатки анизотропной электротехнической стали. Технический эффект при использовании предлагаемого изобретения заключается в повышении плотности мелкодисперсных включений фазы - ингибитора в кремнистой стали конечной толщины перед высокотемпературным отжигом путём предотвращения процессов выделения включений нитридов AIN в интервале температур 980 °С - 850 °С при горячей деформации в последних пропусках в чистовой группе клетей стана. |
|
|
3. Настич В.П., Казаджан Л.Б., Барятинский В.П., Поляков М.Ю., Тищенко А.Д., Говоров С.М., Долматов А.П., Рындин В.А. |
Россия |
№2166386 С2; 10.05.01г. Бюл.№13 |
Способ горячей прокатки анизотропной электротехнической стали. Техническим эффектом достигают сохранением температуры раската на выходе из черновой группы клетей непрерывного стана, который производят так: в первой клети черновой группы сляб подвергают обжатию не более 5%, достаточному для взрыхления печной окалины; прокатку во второй клети черновой группы осуществляют с обжатием не более 35%; обжатия в клетях 3 и 4 черновых групп увеличивают на 5 - 10% в каждой последующей клети по отношению к предыдущей, а обжатие в 5-ой в клети выбирают исходя из толщины раската, определяемой в зависимости от массовой доли кремния в стали. Изобретение обеспечивает возможность увеличения температуры конца горячей прокатки полос. |
|
|
4. Настич В.П., Чернов П.П., Ларин Ю.И., Поляков М.Ю., Шляхов Н.А., Мамонов В.Н., Ковалевский В.С., Бубнов С.Ю., Евсюков В.Н., Поляков В.Н. |
Россия |
№2184157 С2; 27.06.02.г. Бюл.№18 |
Способ производства стопы рулонов анизотропной электротехнической стали перед их отжигом в колпаковой печи. Техническим результатом является устранение повреждаемости витков в торцевой части рулона и повышение качества электроизоляционного покрытия. Новым в способе является то, что создают антифрикционный слой между торцевыми поверхностями рулона и кольцевого диска подставки путём установки не менее четырёх полуколец со смещением линии разъёма каждой пары полуколец относительно друг друга, а на верхний торец рулона укладывают, по меньшей мере, три полукольца с перекрытием их концов, при этом полукольца выполняют из анизотропной электротехнической стали; три полукольца укладывают с перекрытием их концов не менее 100 мм. |
|
|
5. Цырлин М.Б., Шевелёв В.В., Кавтрев А.В., Лобанов М.А., Каган В.Г., Мельников М.Б., Быков Г.В. |
Россия |
№2182181 С1; 10.05.02.г. Бюл.№13 |
Способ производства анизотропной электротехнической стали. Сущность изобретения состоит в том, сталь; проходящую обезуглероживающий отжиг между холодными прокатками, после второй холодной деформации подвергают правке растяжением. |
|
|
6. Цырлин М.Б., Шевелёв В.В., Кавтрев А.В., Лобанов М.Л., Каган В.Г., Мельников М.Б. |
Россия |
№2181786 С1; 27.04.02.г. Бюл.№12 |
Анизотропная электротехническая сталь и способ её получения. Предложена сталь, содержащая компоненты в следующем соотношении, масс.%: кремний 2,6 - 3,6, медь 0,4 - 0,6, марганец от 0,3 до 0,5, железо и неизбежные примеси - остальное. Этот способ включает выплавку стали, непрерывную разливку, горячую прокатку двухстадийную или одностадийную холодную прокатку, обезуглероживающий, высокотемпературный и выпрямляющий отжиги. Причём при выплавке стали, содержание углерода корректируют в зависимости от содержания марганца в пределах 0,30 - 0,50 масс.% согласно выражению: [C] = (0,095 - 0,15{Mn]) ± 0,005, где [C] и [Mn] - содержание марганца и углерода соответственно, масс.%. Техническим результатом изобретения являются улучшения качества грунтового слоя, стабилизация и улучшение абсолютного уровня магнитных свойств анизотропной стали, производимой по нитридному варианту технологии. |
|
|
7. Цырлин М.Б., Лобанов М.Л., Кавтрев А.В., Шевелёв В.В. |
Россия |
№2180356 С1; 10.03.02.г. Бюл.№7 |
Способ производства холоднокатаной электротехнической анизотропной стали. Технической задачей изобретения является получение стабильных высоких магнитных свойств стали за счёт оптимального сочетания технологических процессов, ответственных за формирование текстуры и ингибиторной фазы. Для достижения технического результата при производстве стали с AlN - фазой в качестве ингибитора нормального роста зерна осуществляют дополнительную обработку для укрупнения зеренной структуры. После полосу подвергают дополнительному отжигу в колпаковой печи при 750 °С - 900 °С. |
|
|
8. Чернов П.П., Ларин Ю.И., Поляков М.Ю., Шляхов Н.А., Ковалевский В.С., Мамонов В.Н., Бубнов С.Ю., Евсюков В.Н., Поляков В.Н., Парахин В.И., Завьялов О.А. |
Россия |
№2178005 С1; 10.01.02.г. Бюл.№1 |
Техническим результатом изобретения является повышения качества электроизоляционного покрытия, полосы анизотропной электротехнической стали путём замедления процесса влагоудаления из прикромочных областей рулона. Способ термической обработки включает формирование стопы рулонов путём их установки в один или два яруса с размещением на кольцевых дисках подставки, укладку на верхние торцы рулонов элементов, выполненных из материала, аналогично материалу рулона, с возможностью перекрытия ими упомянутых торцов, и высокотемпературный отжиг. Новым в способе является то, что перед отжигом рулонов создают дополнительную распределённую нагрузку на верхние торцы рулонов величиной 0,15 - 0,60 г/см2; на элементы, перекрывающие верхние торцы рулонов, слоя сыпучего материала. |
|
|
9. Чернов П.П., Ларин Ю.И., Поляков М.Ю., Шляхов Н.А., Чуйнов В.В., Мамонов В,Н., Завьялов О.А., бубнов С.Ю., Евсюков В.Н., Поляков В.Н., Ковалевский В.С., Долматов А.П., Кузьмин А.В. |
Россия |
№2190026 С2; 27.09.02.г. Бюл.№27 |
Способ высокотемпературного отжига рулонов анизотропной электротехнической стали. Технический результат: повышения качества поверхности анизотропной электротехнической стали за счёт снижения количества дефекта "излом". Указанный способ высокотемпературного отжига рулонов анизотропной электротехнической стали толщиной 0,25 - 0,5 мм включает формирование стоп рулонов, установку нагревательного колпака, нагрев до температуры отжига, выдержку, отключение нагревательных элементов и снятие колпака. Новым в способе является то, что снятие колпака при достижении температуры 105 °С - 175 °С в отстающей зоне печи. |
|
|
10. Настич В.П., Чернов П.П., Ларин Ю.И., Поляков М.Ю., Шляхов Н.А., Мамонов В.Н., Ковалевский В.С., Бубнов С.Ю., Евсюков В.Н., Поляков В.Н. |
Россия |
№2184157 С2; 27.06.02.г. Бюл.№18 |
Способ формирования стопы рулонов анизотропной электротехнической стали перед их отжигом в колпаковой печи. Техническим результатом является устранение повреждаемости витков в торцевой части рулона и повышения качества электроизоляционного покрытия. Упомянутый способ включает установку рулонов в один или два яруса с размещением их на кольцевых дисках подставки. Новым в способе является то, что создают антифрикционный слой между торцевыми поверхностями рулона и кольцевого диска подставки путём установки не менее четырёх полуколец со смещением линии разъёма каждой пары полуколец относительно друг друга, а на верхний торец рулона укладывают, по меньшей мере три полукольца с перекрытием их концов, при этом полукольца выполняют из анизотропной электротехнической стали, три полукольца укладывают с перекрытием их концов не менее 100 мм. |
|
|
11. Настич В.П., Чернов П.П., Ларин Ю.И., Поляков М.Ю., Шляхов Н.А., Мамонов В.Н., Ковалевский В.С., Бубнов С.Ю., Евсюков В.Н., Поляков В.Н. |
Россия |
№2184157 С2; 27.06.02.г. |
Способ производства стопы рулонов анизотропной электротехнической стали перед их отжигом в колпаковой печи. Техническим результатом является устранение повреждаемости витков в торцевой части рулона и повышение качества электроизоляционного покрытия. Новым в способе является то, что создают антифрикционный слой между торцевыми поверхностями рулона и кольцевого диска подставки путём установки не менее четырёх полуколец со смещением линии разъёма каждой пары полуколец относительно друг друга, а на верхний торец рулона укладывают, по меньшей мере, три полукольца с перекрытием их концов, при этом полукольца выполняют из анизотропной электротехнической стали; три полукольца укладывают с перекрытием их концов не менее 100 мм. |
|
|
11. Настич В.П., Казаджан Л.Б., Барятинский В.П., Поляков М.Ю., Тищенко А.Д., Говоров С.М., Долматов А.П., Рындин В.А. |
Россия |
№2166386 С2; 10.05.01г. |
Способ горячей прокатки анизотропной электротехнической стали. Техническим эффектом достигают сохранением температуры раската на выходе из черновой группы клетей непрерывного стана, который производят так: в первой клети черновой группы сляб подвергают обжатию не более 5%, достаточному для взрыхления печной окалины; прокатку во второй клети черновой группы осуществляют с обжатием не более 35%; обжатия в клетях 3 и 4 черновых групп увеличивают на 5 - 10% в каждой последующей клети по отношению к предыдущей, а обжатие в 5-ой в клети выбирают исходя из толщины раската, определяемой в зависимости от массовой доли кремния в стали. Изобретение обеспечивает возможность увеличения температуры конца горячей прокатки полос. |
|
|
12. Настич В.П., Чернов П.П., Ларин Ю.И., Поляков М.Ю., Шляхов Н.А., Мамонов В.Н., Ковалевский В.С., Бубнов С.Ю., Евсюков В.Н., Поляков В.Н. |
Россия |
№2184157 С2; 27.06.02.г. |
Способ производства стопы рулонов анизотропной электротехнической стали перед их отжигом в колпаковой печи. Техническим результатом является устранение повреждаемости витков в торцевой части рулона и повышение качества электроизоляционного покрытия. Новым в способе является то, что создают антифрикционный слой между торцевыми поверхностями рулона и кольцевого диска подставки путём установки не менее четырёх полуколец со смещением линии разъёма каждой пары полуколец относительно друг друга, а на верхний торец рулона укладывают, по меньшей мере, три полукольца с перекрытием их концов, при этом полукольца выполняют из анизотропной электротехнической стали; три полукольца укладывают с перекрытием их концов не менее 100 мм. |
|
|
13. Цырлин М.Б., Лобанов М.Л., Кавтрев А.В., Шевелёв В.В. |
Россия |
№2180356 С1; 10.03.02.г. |
Способ производства холоднокатаной электротехнической анизотропной стали. Технической задачей изобретения является получение стабильных высоких магнитных свойств стали за счёт оптимального сочетания технологических процессов, ответственных за формирование текстуры и ингибиторной фазы. Для достижения технического результата при производстве стали с AlN - фазой в качестве ингибитора нормального роста зерна осуществляют дополнительную обработку для укрупнения зеренной структуры. После полосу подвергают дополнительному отжигу в колпаковой печи при 750 °С - 900 °С. |
|
|
14. Чеглов А.Е., Кондратков Д.А., Слюсар Н.Ю., Заверюха А.А. |
Россия |
№ 6428632 И 01; 13.03.03.г |
Лист из неориентированной электротехнической стали, обладающей пониженной магнитной анизотропией при высоких частотах и отличной штампуемостью. Предлагают тонкие листы из электромагнитной стали, обладающей низкой магнитной анизотропией при повышенных частотах, высокими магнитными характеристиками при работе в конструкции электродвигателя и высокой способностью к штамповке. Сталь содержит (в %) углерод до 0,0050, кремний 0,5 - 4,5, марганец 0,1 - 2,5, алюминий 0,2 - 2,5, сера до 0,01, возможно дополнительное легирование сурьмой 0,005 - 0,12. Листы обладают магнитными свойствами (определены на образцах Эпштейна в направлении прокатки (L), в поперечном (С) и под углом 45О (Д),удовлетворяющим соотношение: B50 (L + C) > 0.03 W15/50 (L + C) + 1,63 W10/400 (D) / W10/400 (L + C) < 1,2, где B - магнитная индукция, W - потери в железном сердечнике, цифровые значения - условия обозначения B и W. |
|
|
15. Лисин В.С., Скороходов В.Н. Настич В.П., Ярошенко А.В., Чеглов А.Е., Минькин В.П. |
Россия |
№ 1281778 С 21; С 38/02; 05.03.03.г. |
Способ получения листа из электротехнической стали с ориентированными зернами. Предлагают много стадийный способ получения листа из электротехнической стали с ориентированными зернами. Стадия вторичной рекристаллизации и стадия нанесения покрытия из форстеритового стекла подразделены на 1 отжиг в камерной печи для протекания вторичной рекристаллизации и на 2 отжиг в камерной печи для формирования форстеритового покрытия, с непрерывным отжигом, проводимым между этими двумя стадиями, в камерной печи для получения листа из электротехнической стали с ориентированными зернами, превосходящего известный лист как по магнитным характеристикам, так и по качеству покрытия. |
|
|
16. Лисин В.С., Скороходов В.Н. Настич В.П., Чернов П.П., Ларин Ю.Н., Ярошенко А.В., Тищенко А.Д., Чеглов А.Е., Черненилов Б.И. Лебедев В.И. |
Россия |
№ 2228386 С 22 С 38/50 12.09.04г. |
Анизотропная электротехническая сталь. Задача изобретения заключается в повышении индукции и понижении удельных ватных потерь трансформаторов, изготовленных из заявляемой стали. Указанный технологический эффект достигается тем, что анизотропная электротехническая сталь содержит: углерод, кремний, фосфор, алюминий, азот, сера, никель, хром, марганец, медь. Сталь дополнительно содержит титан, кислород и кальций при следующем соотношении компонентов, мас. % :углерод 0,020 - 0,050, кремний 2,8 - 3,3, фосфор 0,0005 - 0,020, алюминий 0,011 - 0,021, азот 0,007 - 0,015, кремний 0,10, хром 0,10. Марганец 0,10 - 0,30, медь 0,3 - 0,6, титан 0,0005 - 0,005, кислород 0,001 - 0,0005, кальций 0,0002 - 0,001, остальное железо. Изобретение обеспечивает возможность контроля, структуру и текстурообразования при нагреве и горячей обработки стали. |
|
|
17. Настич В.П., Чернов П.П., Ларин Ю.И., Поляков М.Ю., Шляхов Н.А. |
Россия |
№ 1375693 с 22; с 38/00; 20.08.04г. |
Лист с ориентированной микроструктурой из электротехнической стали, обладающей чрезвычайно низкими потерями в сердечнике и способ его получения. Предлагают способ получения листа с ориентированной структурой зерен из магнитной стали, обладающими малыми потерями в сердечнике и рекомендуемой для изготовления трансформаторов и силовых генераторов. Способ включает нанесение в вакууме при давлении кислорода меньше или равно 0,1 ат, плазменное напыление. На лист с ориентированной микроструктурой со скоростью 0,02 - 50 нм/с при 200 оС слоя покрытия (силициды, бориды, нитриды), толщиной 0,01 - 10 мкм с применением порошковых материалов со средним размером частиц меньше или равно 5 мкм с обеспечением шероховатости поверхности меньше или равно 0,5 мкм. После нанесения покрытия проводят термическую обработку. Материалы применяемые для поверхностного осаждения, обладают пониженной по сравнению с подложкой коэффициентом термического расширения и имеют пористость меньше 10 %. Описаны технологические схемы осуществления предложенного метода, характеристики адгезии поверхностных слоев и магнитные свойства предлагаемого листа. |
|
|
18. Цырлин М.Б., Шевелев В.В., Лобанов М.Л. |
Россия |
№ 2180924 С 21 Д 8/12 11.02.04г. |
Предложен способ производства электротехнической текстурированной стали с ограниченной _асс_тропиией магнитной индукции В2500 = 0,17 - 0,25 Тл., включающей выплавку металла, содержащего компоненты при следующим соотношении, _асс. %: углерода до 0,006, кремний 2,5 - 3,5, марганец 0,1 - 0,3, медь до 0,6, алюминий 0,006 - 0,036, азот до 0,013,железо и неизбежные примеси остальное, разливку, горячую прокатку, холодную прокатку с величиной деформации 60 - 80 % на конечную толщину полос 0,7 - 1,0 мм, обезуглероживающий, высокотемпературные и выпрямляющие отжиги. Техническим результатом изобретения является получение электротехнической текстурированной стали с ограниченной (пониженной) анизотропии магнитной индукции в интервале В2500 = 0,17 - 0,25 Тл. И повышение конструктивной прочности магнитопровода и других изделий, полученных из этой стали. |
|
|
19. Лисин В.С., Скороходов В.Н. Настич В.П., Чернов П.П., Ларин Ю.И., Лапшин А.А., Цырлин М.Б., Аглямова Г.А., Кукарцев В.М., Цейтлин Г.А., Поляков М.Ю., Лобанов М.Л., Шевелев В.В. |
Россия |
№ 2216601 С 21; Д 8/12; 21.02.04г. |
Способ включает выплавку металла, непрерывную разливку расплава, нагрев сляба, черновую и чистовую горячие прокатки, две холодные прокатки, разделенные рекристаллизационно-обезуглероживающим отжигом, высокотемпературный и выпрямляющий отжиги, причем нагрев сляба производится до температуры, гарантирующих получение ферритной структуры, а горячую прокатку проводят в диапазоне температур фазовой перекристаллизации б-г-б, так, что на завершающей стадии чистовой горячей прокатки объемная доля аустенита в стали составляет не более 3 %. Кроме того, расплав перед разливкой предварительно содержит, мас. % :углерода 0,020 - 0,028, кремний 3,03 - 3,15,марганец 0,1 - 0,3, медь 0,4 - 0,6, кислорастворенного алюминия 0,011 - 0,025, азот 0,008 - 0,016, остальное железо, а перед разливкой концентрацию углерода в расплаве корректируют в зависимости от концентрации кремния: при увеличении концентрации кремния на 0,1 мас. % свыше 3,15 мас. % концентрацию углерода увеличивают на 0,003 мас. % сверх 0,028 мас. %. Изобретение позволяет повысить в стали значение магнитной индукции и уменьшить удельные потери. |
1.4 Обоснование строительства отделения
Важнейшими характеристиками, определяющими, качество анизотропной электротехнической стали, являются: высокая магнитная проницаемость и магнитная индукция, низкие удельные магнитные потери [2].
Резкое снижение ваттных потерь достигается путем повышения чистоты металла и получения совершенной текстуры в процессе передела литого металла на лист; в текстурированной стали ваттные потери более чем в два раза ниже, чем в нетекстурированных листах. Высокие электромагнитные свойства, низкие удельные ваттные потери и высокая магнитная индукция обусловливаются совершенной ребровой (110)[001] или кубической (100)[001] текстурой.
Наиболее распространенные анизотропные стали с ребровой текстурой (110)[001], в которых преимущественное направление намагничивания совпадает с направлением прокатки. Основным процессом, обуславливающим получение указанной текстуры, является вторичная рекристаллизация. В холоднокатаной анизотропной стали, вторичная рекристаллизация протекает при соответствующей термообработке - высокотемпературном отжиге (ВТО). В результате ВТО получают кристаллографическую магнитную текстуру высокой степени совершенства и оптимальный размер зерна. Кроме того, ВТО обеспечивает рафинирование металла от примесей и исключение возможности образования дисперсных частиц, снижающих магнитные свойства [2].
Таким образом, наличие отделения ВТО в прокатных цехах по производству анизотропной электротехнической стали, обосновывается необходимостью получения требуемых магнитных характеристик в стали.
2. Технологическая часть
2.1 Выбор марки стали
Анизотропная электротехническая сталь, как и другие электротехнические стали, относится к классу ферромагнитных магнитно-мягких сплавов, которые характеризуются узкой петлей гистерезиса, малой коэрцитивной силой, высокой магнитной индукцией и проницаемостью, низкими потерями на гистерезис и вихревые токи. Она применяется в различных машинах и приборах, которые работают в переменных магнитных полях. Это говорит о том, что работа, затрачиваемая на перемагничивание, должна быть минимальной, так как она обуславливает потерю мощности и снижает коэффициент полезного действия машины [3]. Развитие электротехнической промышленности и радиотехники обусловило весьма широкое, и разнообразное использование анизотропной электротехнической стали, в связи, с чем в каждом отдельном случае к металлу предъявляют различные дополнительные требования [3]. Свойства анизотропной электротехнической стали, в значительной степени определяются чистотой по неметаллическим включениям, величиной и формой зерен, кристаллографической текстурой листа, которые, в свою очередь зависят, от особенностей химического состава стали и термообработки. С увеличением размеров зерен удельные потери снижаются. Границы зерен всегда имеют искаженную структуру (кристаллографическую решетку) и в промежутках между зернами распределяется магнитотвердая прослойка цементита и неметаллических включений, поэтому границы являются препятствием для прохождения магнитного поля [3]. Химический состав анизотропной электротехнической стали (заводской) после выплавки и после проведения высокотемпературного отжига приведен в таблице 11.
Таблица 11. Химический состав стали после выплавки и после проведения ВТО
|
Марки сталей |
Массовая доля элементов, % |
||||||||||
|
C |
Si |
N2 |
P |
S |
Cr |
Ni |
Mn |
Cu |
Al |
||
|
3311 |
0,042 |
1,8 - 2,8 |
0,010 |
0,020 |
0,012 |
0,10 |
0,05 |
0,20 |
0,15 |
0,010 |
|
|
готового проката 3404 - 3414 |
0,006 |
2,8 - 3,8 |
не более |
0,15 - 0,10 |
0,10 |
0,010 |
|||||
|
0,010 |
0,012 |
0,005 |
0,005 |
0,05 |
Удельное электрическое сопротивление марок готового проката 3404 - 3414 составляет: 0,45 - 0,50 Ом ? мм2/м; для марки 3311 составляет: 0,40 Ом ? мм2/м.
Удельные ваттные потери Р1,5/50 для марок 3411 - 3414 составляет: 1,30 - 1,03 Вт/кг.
Магнитная индукция при намагничивании в магнитном поле для марок 3413 - 3415 В2500 составляет: 1,85 - 1,90 А/м.
Коэффициент старения по удельным магнитным потерям для марок 3404 - 3414 не более 6. Коэффициент заполнения в пакете составляет: 94 - 97%.
Плотность стали, марки 3311 составляет: 7650 кг/м3, а для марок 3404 - 3414 составляет: 7750 кг/м3.
2.2 Магнитные свойства
Электротехнические железокремнистые стали относятся к классу ферромагнитных магнитно мягких сплавов, которые характеризуются узкой петлей гистерезиса, малой коэрцитивной силой, высокой магнитной индукцией и проницаемостью, низкими потерями на гистерезис и вихревые токи, а также минимальными общими удельными потерями. Ферромагнетиками называются твердые вещества, обладающие при не слишком высоких температурах самопроизвольной (спонтанной) намагниченностью, которая сильно изменяется под влиянием внешних воздействий - магнитного поля, деформации, изменения температуры.
Ферромагнетики в отличие от слабомагнитных диа - и парамагнетиков являются сильномагнитными средами: внутреннее магнитное поле в них может в сотни и тысячи раз превосходить внешнее поле.
Большой вклад в экспериментальное изучение свойств ферромагнетиков внес А. Г. Столетов. В своей докторской диссертации он исследовал зависимость намагниченности мягкого железа от напряженности магнитного поля. Предложенный им способ заключался в измерении магнитного потока в ферромагнитных кольцах при помощи баллистического гальванометра.
Ферромагнитные материалы в большой или меньшей степени обладают магнитной анизотропией, т.е. свойством намагничиваться с различной степенью трудности в различных направлениях.
Магнитные свойства ферромагнитных материалов сохраняются до тех пор, пока их температура не достигнет значения, называемого точкой Кюри. При температурах выше точки Кюри ферромагнетик ведет себя во внешнем магнитном поле как парамагнитное вещество. Он не только теряет свои ферромагнитные свойства, но у него изменяется теплоемкость, электропроводимость и некоторые другие физические характеристики.
Точка Кюри для различных материалов различна:
- для железа +770 С;
- для никеля +365 С;
- для кобальта +1130 С.
При намагничивании ферромагнетиков происходит небольшое изменение их линейных размеров, т.е. увеличение или уменьшение их длины с одновременным уменьшением или увеличением поперечного сечения. Это явление называется магнитострикцией, оно зависит от строения кристаллической решетки ферромагнетика.
2.3 Формирование структуры и текстуры анизотропной электротехнической стали
Свойства анизотропной электротехнической стали, в значительной степени определяются величиной и формой зерен, кристаллографической текстурой листа, которые в свою очередь зависят, от особенностей химического состава стали и термообработки.
С увеличение размера зерен оптимальные удельные потери снижаются. Границы зерен всегда имеют, искаженную кристаллическую решетку и в промежутках между зернами распределяется магнитотвердой прослойкой цементита и неметаллических включений, поэтому границы зерен являются препятствием для прохождения магнитного поля. Наряду с уменьшением магнитных и общих удельных потерь при увеличении размера зерен несколько возрастают электрические потери [3].
Подобные документы
Технологический процесс производства изотропной электротехнической стали, влияние легирующих элементов и примесей на свойства металла. Расчет оборудования и проектирование отделения. Контроль качества продукции; механизация и автоматизация; охрана труда.
дипломная работа [2,6 M], добавлен 05.02.2012Проект термического отделения для производства изотропной электротехнической стали четвертой группы легирования в условиях ЛПЦ–5 ОАО "НЛМК". Требования предъявляемые к изотропной стали. Анализ опасностей и вредных факторов в термическом отделении.
дипломная работа [1,1 M], добавлен 05.02.2012Проект отделения для нормализационной обработки изотропной электротехнической стали IV группы легирования. Влияние температуры нормализации на структуру и свойства стали. Годовой экономический эффект и нормативный срок окупаемости капитальных затрат.
дипломная работа [454,6 K], добавлен 20.02.2011Классификация изотропных электротехнических сталей. Влияние химического состава на магнитные свойства. Технология производства изотропных сталей в условиях ОАО "НЛМК". Исследование влияния углерода на формирование структуры и текстуры изотропной стали.
дипломная работа [1,8 M], добавлен 05.02.2012Диаграмма распада переохлажденного аустенита стали 40Х. Расчет времени нагрева цилиндрической заготовки. Тепловой баланс рабочего пространства печи. Коэффициент полезного действия для термических печей. Величина перепада температуры по толщине изделия.
контрольная работа [634,0 K], добавлен 19.04.2013Термическая обработка углеродистой стали. Влияние скорости охлаждения аустенита на характер образующихся продуктов. Изменение зерна перлита в зависимости от температуры нагрева аустенитного зерна. Дисперсионное твердение, естественное старение.
реферат [362,9 K], добавлен 26.06.2012Проектирование термического отделения для непрерывного отжига автолистовой стали с последующим цинкованием с заданной годовой программой. Общая характеристика и расчеты технологических процессов, технические характеристики агрегатов, их эффективность.
дипломная работа [469,2 K], добавлен 20.02.2011Выбор стали для заготовки, способа прокатки, основного и вспомогательного оборудования, подъемно-транспортных средств. Технология прокатки и нагрева заготовок перед ней. Расчет калибровки валков для прокатки круглой стали для напильников и рашпилей.
курсовая работа [2,6 M], добавлен 13.04.2012Расчет теплового баланса четырехзонной методической печи. Определение времени нагрева и томления металла в методической и сварочной зонах. Тепловой баланс печи и расход топлива. Требования техники безопасности при обслуживании, пуске и эксплуатации печей.
курсовая работа [505,2 K], добавлен 11.01.2013Металлургия стали как производство. Виды стали. Неметаллические включения в стали. Раскисление и легирование стали. Шихтовые материалы сталеплавильного производства. Конвертерное, мартеновское производство стали. Выплавка стали в электрических печах.
контрольная работа [37,5 K], добавлен 24.05.2008
