СВОЙСТВА ХОЛОДНОКАТАНОЙ ТРАНСФОРМАТОРНОЙ СТАЛИ

Холоднокатаную листовую трансформаторную сталь поставляют следующих размеров: толщиной 0,28; 0,30; 0,35 и 0,5 мм, шириной в основном 750, 860 и 1000 мм. Использование протяжных печей для обезуглероживающей обработки позволило поставлять сталь в рулонах такой же толщины и ширины, как и листовой прокат. Ленточный прокат, полученный роспуском рулонов на заданную ширину, поставляют шириной 170, 190, 200, 240, 250, 300 и до 500 мм. Ленту трансформаторной стали толщиной 0,04-0,08 мм и шириной 5-240 мм (в зависимости от толщины) ряд заводов поставляет по специальным техническим условиям. Магнитные свойства трансформаторной стали должны соответствовать требованиям стандартов.

У поликристаллических материалов, кристаллы которых ориентированы случайно, магнитные свойства в различных направлениях практически одинаковы. В процессе производства листовой холоднокатаной трансформаторной стали в ней создается преимущественная ориентировка кристаллов - текстура стали, вызывающая анизотропию магнитных свойств. Текстура характеризуется совмещением диагональной плоскости куба с плоскостью прокатки и ориентацией ребра куба вдоль направления прокатки.

Благодаря тому, что в решетке железа ребро куба является направлением легкого намагничивания вдоль направления прокатки, при такой текстуре магнитные свойства будут тем лучше, чем резче выражена текстура.

Следовательно, лучшие магнитные характеристики холоднокатаной трансформаторной стали получаются в направлении прокатки. В направлении, перпендикулярно прокатке, т. е. под углом 90° к направлению прокатки, располагается диагональ грани куба, т. е. направление более трудного намагничивания, и в этом направлении сталь обладает значительно худшими магнитными свойствами. Чем более текстурована сталь, тем выше анизотропия магнитных свойств.

Холоднокатаная трансформаторная сталь имеет в направле­нии прокатки меньшие потери на гистерезис и вихревые токи и более высокую магнитную индукцию, чем горячекатаная сталь. Это объясняется текстурой стали. Высокие магнитные свойства холоднокатаной трансформаторной стали объясняются также крупным зерном феррита, которое получается в результате высоко­температурного отжига. Различают электротехническую сталь с ребровой текстурой или текстурой Госса и электротехническую сталь с кубической текстурой. В ребровой текстуре (110) [100] диагональная плоскость куба (110) совпадает с плоскостью про­катки, а направление — ребро куба [100] совпадает с направле­нием прокатки (рис,). Таким образом, направление легкого намагничивания в решетке к-железа [100] совпадает с направле­нием прокатки, направление трудного намагничивания [111] находится под углом 45° к направлению прокатки, а направление среднего намагничивания [110] — под углом 90° к направлению прокатки. Следовательно, магнитные свойства стали с ребровой текстурой зависят от направления, в котором они измеряются. Более высокая магнитная индукция и низкие ваттные потери у та­кой стали будут в направлении холодной прокатки.

Направление прокатки>> Направление прокатки>>

Рис.4. Ребровая (а) и кубическая (б) текстуры электротехнической стали

Анизотропия магнитных свойств трансформаторной стали учитывается при производстве трансформаторов. Конструкция должна быть такова, чтобы магнитный поток в ней совпадал с направле­нием прокатки, т. е. с направлением наименьших ваттных потерь и максимальной магнитной индукции.

Для изготовления электрических машин и аппаратов с круго­вым магнитным потоком трансформаторная сталь со значительной анизотропией магнитных свойств не применяется. В настоящее время освоено производство малотекстурованной холоднокатаной трансформаторной стали толщиной 0,35 и 0,5 мм, у которой раз­ница в значениях магнитных свойств вдоль и поперек листа неве­лика.

В кубической текстуре (100) [100] грань куба—плоскость (100) — совпадает с плоскостью прокатки, а ребро куба — на­правление [100]—совпадает с направлением прокатки. Таким образом, в сталях с кубической текстурой вдоль и поперек про­катки ориентируются ребра куба — направления легкого намаг­ничивания [100], а направление средней трудности намагничи­вания [110] находится под углом 45° к направлению прокатки. Следовательно, магнитные свойства у сталей с кубической тексту­рой одинаковы вдоль и поперек направления прокатки или мало зависят от направления прокатки. Это позволяет без значительных потерь изменять направление магнитного потока Е трансформато­рах и электрических машинах. Холоднокатаную трансформатор­ную сталь прокатывают с меньшими допусками, чем горячеката­ную. Она имеет более чистую и гладкую поверхность, что позво­ляет улучшить конструкцию трансформаторов. При холодной прокатке трансформаторной стали предъявляют повышенные тре­бования к допускам по ширине и толщине, а также по геометрии полос. Волнистость и коробоватость, характеризующие плоскост­ность готовой стали, не допускаются. От плоскостности листов зави­сит коэффициент заполнения объема при изготовлении магнито-проводов.

В настоящее время для травления подката трансформаторной стали применяют сернокислотные растворы (150-200 г/дм3) при температуре 75-95° С. В эти растворы добавляют поваренную соль из расчета 40-50 г/дм2.

При определении производительности непрерывных травильных линий и установлении скорости движения полосы необходимо учитывать, что скорость травления трансформаторной стали ниже, чем углеродистой, так как из-за повышенного содержания окислов кремния в окалине требуется более длительное пребывание полосы в травильном растворе.

На ряде заводов скорость движения полосы трансформаторной стали на непрерывных травильных линиях находится в пределах 20-40 м/мин. Скорость травления можно значительно увеличить применением комбинированного метода очистки поверхности полосы от окалины, при котором окалина предварительно механически разрыхляется и частично удаляется.

При травлении трансформаторной стали сернокислотный раствор насыщается кремнием, в результате чего выделяется кремневая кислота, затрудняющая процессы травления металла и извлечения железного купороса из отработавших растворов. При переработке отработавших растворов кремневая кислота задерживает выпадение кристаллов железного купороса.

В связи с указанным для нормальной работы травильного и купоросного отделений при круговом процессе использования травильных растворов необходимо предварительно выделять из них кремневую кислоту.

Холодная прокатка трансформаторной стали на отечественных заводах осуществляется на одноклетевых реверсивных, трехклетевых и пятиклетевом непрерывных и многовалковых станах. Обязательным условием прокатки трансформаторной стали с большим обжатием является наличие мощного прокатного оборудования пятнклетевых непрерывных либо одноклетевых многовалковых станов и применение высокоэффективных технологических смазок.

Сопоставление данных о силовых условиях деформации трансформаторной и малоуглеродистой сталей на одном и том же стане при относительно одинаковых условиях прокатки позволяет сделать вывод, что давление и расход энергии при прокатке трансформаторной стали на 10-15% больше, чем при прокатке малоуглеродистой стали.

Обжатие, %

Рис.5. Изменение удельного давления при холодной прокатке кремнистой стали.

При увеличении содержания кремния в стали значительно повышается сопротивление металла деформации. Удельное давление металла на валки при холодной прокатке стали с содержанием 4% Si; в четыре раза, а с содержанием 3,5 Si в 2,5 раза больше, чем при прокатке стали 1 % Si.

На рис.5. и в табл.6 показаны величины удельного давления при холодной прокатке кремнистой стали.

Принятые при холодной прокатке трансформаторной стали интенсивные обжатия в первом пропуске (35-45%) в результате значительной деформации обеспечивают нагрев полосы до 100- 150° С, что благоприятно влияет на процесс прокатки рулона в последующих пропусках, так как нагрев полосы до такой температуры (в результате деформации) приводит к значительному снижению сопротивления деформации при прокатке.

ТАБЛИЦА 6. УДЕЛЬНОЕ ДАВЛЕНИЕ ПРИ ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКЕ КРЕМНИСТОЙ СТАЛИ

Для обезжиривания полосы после холодной прокатки могут быть применены различные способы, в том числе электролитический, химический, ультразвуковой.

В настоящее время для обезжиривания рулонов химическим способом применяют растворы следующего состава, г/дм3:

Сода кальцинированная…50

Тринатрийфосфат………..20

Каустическая сода….……5

Эмульгатор ОП-7…….…..3