Kaltgewalztes kornorientiertes (CRGO) Siliziumstahl | Eigenschaften Anwendungen
Die Hinzufügung von Silizium (Si) zu Eisen (Fe) in den richtigen Proportionen mit Hilfe bestimmter Fertigungsprozesse verbessert die magnetischen und elektrischen Eigenschaften des Eisens erheblich. Bis Ende des 19. Jahrhunderts wurde entdeckt, dass die Zugabe von Silizium zum Eisen die Widerstandsfähigkeit des Eisens signifikant verbessert, so dass Siliziumstahl oder was wir heute als Elektrostahl kennen, entwickelt wurde. Dies senkte nicht nur die Wirbelstromverluste im Stahl, sondern es wurde auch eine erhebliche Verbesserung der magnetischen Permeabilität und eine Reduzierung der Magnetostriction beobachtet. Die folgende Tabelle zeigt, wie sich bestimmte elektrische und magnetische Verhaltensweisen des Eisens durch die Zugabe von Silizium ändern.
N. P. Goss, der frühe Erfinder des Herstellungsprozesses für kaliberglasierten körnungsorientierten Siliziumstahl oder CRGO-Stahl im Jahr 1933, gab seine Idee in seinen eigenen Worten wieder: „Ich habe experimentelle Beweise, die mich glauben lassen, dass es einen scheinbaren Zusammenhang zwischen der Korngröße und der Zähigkeit eines Probestücks und seinen magnetischen Eigenschaften gibt. Diese Beweise zeigen, dass kleine, gleichmäßige Körner und hohe Zähigkeit mit hoher Permeabilität einhergehen“. Diese Idee führte zu einer Revolution in der Stahlindustrie und zur Produktion hochwertiger Stähle. Basierend auf der Ausrichtung der Körner gibt es zwei Arten von Siliziumstählen:
Körnungsorientierter Siliziumstahl (GO).
Nicht-körnungsorientierter Siliziumstahl (GNO).
In den kommenden Abschnitten werden wir den GO-Stahl besprechen. Insbesondere werden wir den kaliberglasierten körnungsorientierten (CRGO) Siliziumstahl und seine Anwendungen diskutieren.
Kaltwalzen von Stahl
Dies wird durchgeführt, um die Dicke des Stahls im Bereich von 0,1 mm bis 2 mm zu reduzieren, was beim Warmwalzen nicht erreicht werden kann. Während dieses Prozesses werden unter sorgfältig kontrollierten Bedingungen optimale magnetische Eigenschaften in Richtung des Walzens erzielt. Diese Richtung ist auch bekannt als Goss-Textur (110)[001], die die Richtung der einfachen Magnetisierung in der Walzrichtung ist. Dies wird in der nachfolgenden Abbildung dargestellt. Der körnungsorientierte Stahl wird nicht in rotierenden elektrischen Maschinen verwendet, in denen das Magnetfeld in der Ebene der Bleche liegt, aber der Winkel zwischen dem Magnetfeld und der Walzrichtung ständig wechselt. Für diesen Zweck wird nicht-körnungsorientierter Siliziumstahl verwendet.
Schematische Darstellung der (110)[001] Walztextur oder Goss-Textur
Eigenschaften von CRGO-Stahl
Es handelt sich um ein weichmagnetisches Material und hat die folgenden Eigenschaften:
Hohe magnetische Permeabilität.
Verringerte Magnetostriction.
Hoher spezifischer Widerstand.
Hoher Stapel- oder Laminierungsfaktor, der kompakte Kernentwürfe ermöglicht.
Geringe Verluste.
Qualitäten von CRGO-Stahl
Die frühen Qualitäten des Stahls waren bekannt als M7 (0,7 Watt/lb bei 1,5T/60Hz) und M6 (0,6 Watt/lb bei 1,5T/60Hz).
Ähnlich wurden in den späten Sechzigern die Qualitäten M5, M4 und M3 entwickelt.
Ein neues Material namens Hi-B hat eine bemerkenswerte Grad der Ausrichtung und ist 2 – 3 Qualitätsstufen besser als herkömmliche CRGO-Stahlprodukte.
Anwendung von CRGO-Siliziumstahl als Transformatorkern
CRGO-Qualität Stahl findet hauptsächlich Anwendung als Kernmaterial für Stromversorgungstransformatoren und Verteilungstransformatoren. Dies lässt sich wie folgt erklären:
Hohe magnetische Permeabilität führt zu geringen Anregungsströmen und niedrigeren Induktionen.
Geringe Hysterese und Wirbelstromverlusten.
Hervorragender Laminierungsfaktor führt zu besseren und kompakten Entwürfen und daher zu geringerem Materialbedarf.
Hohe Sättigungskennlinie.
Sehr geringes Maß an Magnetostriction führt zu einer Verringerung des Geräusches.
Erhöht die Leichtigkeit des Wickelns und verbessert die Produktivität.
Zukunftsaussichten von CRGO-Siliziumstahl
Obwohl es Alternativen zu den CRGO-Qualitäten des Stahls wie Nickel-Eisen, Mu-Metall, amorphen Borstreifen, Superglass usw. gibt, ist CRGO-Stahl weiterhin die überlegene Wahl in der Transformatorenindustrie. Legierungen wie das amorphe Metall Fe78-B13-Si9 haben gezeigt, dass sie bei der Verwendung als Kern von Verteilungstransformatoren deutlich geringere Kernverluste aufweisen als CRGO-Qualität Stahl. Eine optimale Zusammensetzung von Silizium in Stahl kann die Textur so verändern, dass wünschenswerte magnetische Eigenschaften bei der Herstellung unter kontrollierten Bedingungen erreicht werden.
Aussage: Respektiere das Original, gute Artikel sind der Teilung wert, bei Verletzung von Rechten bitte kontaktieren zum Löschen.
