На поверхности листов горячекатаной электротехнической стали в процессе нагрева металла перед прокаткой и при окончательном отжиге в окислительной среде образуется слой окалины. Для листов повышеннолегированной и высоколегированной стали окалина стравливается, а в листах слаболегированной и среднелегированной стали — сохраняется.
Кроме слоя окалины, в листах еще имеется зона внутреннего окисления [Л. 2-46]. Наличие окалины на поверхности листов снижает магнитную проницаемость в сильных магнитных полях и приводит к заметному увеличению удельных потерь при индукции 1,5 тл. В [Л. 2-47] рассматривались свойства стали с окалиной, стали без окалины и самой окалины. Плотность окалины определяется из соотношения
Плотность окалины составляет 6 000—7 000 кг/м3 для динамной стали и 5 000—6 000 кг/м3 для трансформаторной стали. Разница в плотности для разных образцов стали с окалиной и без окалины составляет 30—70 кг/м3 и зависит от толщины и состава окалины. Среднее снижение плотности стали за счет окалины по ГОСТ 802-58 принято считать равным 50 кг/м3. Так как в состав окалины после отжига входит в основном восстановленное железо (75—80%), то удельное электрическое сопротивление окалины на 30—40% меньше, чем самого железокремнистого сплава. Толщина окалины на листах меняется от 0,01 до 0,04 мм и зависит от условий обработки стали.
На рис. 2-51 и 2-52 представлены кривые намагничивания динамной и трансформаторной стали без окалины, с окалиной и самой окалины. В слабых магнитных полях до 4 а/м кривая
незначительно снижена по отношению к кривой
.В области средних и сильных магнитных полей кривая
заметно снижена по отношению к кривой
).
Рис. 2-51. Кривые намагничивания дипам ней стали.
без окалины; с окалиной; - - - - - - окалины.
Сравнение циклов гистерезиса образцов стали с окалиной и без окалины, снятых в постоянном поле, показывает, что в стали с окалиной площадь цикла гистерезиса увеличивается, хотя величина коэрцитивной силы не изменяется. Степень расширения петли вдоль оси Н зависит от магнитной индукции. Так, при В=1 тл возрастание намагничивающего поля является малым (5—10%), поэтому площадь циклов гистерезиса для стали с окалиной и без окалины близки между собой. При индукции 1,5 тл это различие усиливается. Сравнение статических и динамических циклов гистерезиса показывает, что увеличение удельных потерь происходит не только за счет потерь от гистерезиса, но и от вихревых токов, что видно из табл. 2-19.
Рис. 2-53. Циклы гистерезиса образцов стали Э11 после окислительного отжига при 1 100 °C.
1 — неокисленный; 2 — глубина ЗВО 50 мкм; 3 — глубина ЗВО 95 мкм; 4 — окисленный насквозь.
В образцах электротехнической стали в некоторых случаях имеется зона внутреннего окисления, которая также может привести к ухудшению магнитных свойств стали. По данным [Л. 2-48] на рис. 2-53 приведены циклы гистерезиса.
Удельные потери в электротехнической стали с окалиной и без окалины
