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

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

Таблица 3. Влияние величины зерна на магнитные свойства электротехнической анизотропной стали

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

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

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

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

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

Таблица 9. Влияние содержания неметаллических включений на магнитные свойства электротехнической анизотропной стали

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 (К_ст), %, вычисляют по формуле

К_ст = (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.