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. g, 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.