Ocel s křemíkem pro studené valení s orientovanou zrnitostí (CRGO) | Vlastnosti Aplikace
Přidání křemíku (Si) do železa (Fe) v přesných poměrech s pomocí určitého výrobního procesu značně zlepšuje magnetické a elektrické vlastnosti železa. Do konce 19. století bylo objeveno, že přidání křemíku do železa značně zlepšuje odpor železa, a tak bylo vyvinuto křemíkové železo, které dnes známe jako elektrotechnické železo. To nejen snížilo eddy proudy v oceli, ale bylo pozorováno i značné zlepšení magnetické permeability a snížení magnetostricce. Tabulka níže ukazuje, jak se určité elektrické a magnetické chování železa mění při přidání křemíku.
N. P. Goss, raný vynálezce výrobního procesu studeného valení orientované křemíkové oceli (CRGO) v roce 1933, vysvětlil svůj názor slovy: „Mám experimentální důkazy, které mi vedou k přesvědčení, že existuje zřejmý vztah mezi velikostí zrn a tvarivostí vzorku a jeho magnetickými vlastnostmi. Tyto důkazy ukazují, že malá, rovnoměrná zrna a vysoká tvarivost jsou spojeny s vysokou permeabilitou.“ Tento nápad vedl k revoluci v ocelářském průmyslu, což vedlo ke vzniku vysokokvalitních ocelí. Na základě orientace zrn existují dva typy křemíkových ocelí:
Orientovaná křemíková ocel (GO).
Neorientovaná křemíková ocel (NGO).
V následujících částech budeme diskutovat o GO oceli. Konkrétně se bude jednat o studeně valenou orientovanou (CRGO) křemíkovou ocel a její aplikace.
Studené valení oceli
Je to provedeno pro snížení tloušťky oceli do rozmezí 0,1 mm až 2 mm, což nelze dosáhnout horkým valením. Během tohoto procesu, za pečlivě kontrolovaných podmínek, jsou dosaženy optimální magnetické charakteristiky ve směru valení. Tento směr je také znám jako Goss textura (110)[001], což je směr snadné magnetizace ve směru valení. To lze ukázat na následujícím obrázku. Orientovaná ocel není používána v rotujících elektrických strojích, kde magnetické pole je v rovině plechů, ale úhel mezi magnetickým polem a směrem valení se mění. Pro tento účel se používá neorientovaná křemíková ocel.
Schematické zobrazení (110)[001] valné textury nebo Goss textury
Vlastnosti CRGO oceli
Je to měkký magnetický materiál a má následující vlastnosti:
Vysoká magnetická permeabilita.
Snížená magnetostrukce.
Vysoký odpor.
Vysoký faktor laminace umožňuje kompaktní návrhy jádra.
Nízké ztráty.
Typy CRGO oceli
První typy ocelí byly známé jako M7 (0,7 W/lb při 1,5T/60Hz) a M6 (0,6 W/lb při 1,5T/60Hz).
Podobně byly v posledních šedesátých letech vyvinuty typy M5, M4 a M3.
Nový materiál nazvaný Hi-B má významnou míru orientace a je o 2–3 stupně lepší než konvenční produkty CRGO oceli.
Aplikace CRGO křemíkové oceli jako jádro transformátoru
CRGO ocel se hlavně používá jako materiál jádra pro energetické transformátory a distribuční transformátory. To lze vysvětlit následovně:
Vysoká magnetická permeabilita vede k nízkým excitacním proudům a nižším indukcím.
Nízká hysterese a eddy proudy.
Vynikající faktor laminace vede k lepším a kompaktnějším návrhům a tedy k nižšímu materiálovému nákladu.
Vysoké charakteristiky nasycení kolena.
Velmi nízká úroveň magnetostrukce vede ke snížení hluku.
Zlepšuje snadnost navijení a zvyšuje produktivitu.
Budoucí perspektivy CRGO křemíkové oceli
I když existují alternativy k CRGO typům oceli, jako jsou nikl-železo, mu-metal, amorfní borový pás, superglass atd., stále je CRGO ocel lepší volbou v transformátorovém průmyslu. Sloučeniny, jako je amorfní kov Fe78-B13-Si9, ukázaly, že mají mnohem nižší jádrové ztráty, když se používají jako jádro distribučního transformátoru, než CRGO typ oceli. Optimální obsah křemíku v oceli může změnit texturu tak, aby byly dosaženy požadované magnetické vlastnosti při výrobě za kontrolovaných podmínek.
Prohlášení: Respektujte původ, dobaře články jsou hodny zveřejnění, v případě porušení autorských práv se prosím obraťte pro smazání.
