Koudgewalste Korngeoriënteerd (CRGO) Siliciumstaal | Eigenschappen Toepassingen

Het toevoegen van silicium (Si) aan ijzer (Fe) in de juiste verhoudingen met behulp van bepaalde productieprocessen verbetert de magnetische en elektrische eigenschappen van ijzer aanzienlijk. Tegen het einde van de 19e eeuw werd ontdekt dat het toevoegen van silicium aan ijzer de weerstand van ijzer aanzienlijk verbetert, waardoor siliciumstaal of wat we vandaag de dag elektrostaal noemen, werd ontwikkeld. Het bracht niet alleen de stroomverlies in staal naar beneden, maar er werd ook een aanzienlijke verbetering in de magnetische doorlaatbaarheid en een vermindering van de magnetostrictie waargenomen. De tabel hieronder toont hoe bepaalde elektrische en magnetische gedragingen van ijzer veranderen bij het toevoegen van silicium.

N. P. Goss, de vroege uitvinder van het koudwalste graan-georiënteerd siliciumstaal of CRGO staalproductieproces in 1933, gaf in zijn eigen woorden het idee: "Ik heb experimenteel bewijs dat mij doet geloven dat er een duidelijke relatie is tussen de korrelgrootte en de trekbaarheid van een monster en zijn magnetische eigenschappen. Dit bewijs toont aan dat kleine, uniforme korrels en hoge trekbaarheid gepaard gaan met hoge doorlaatbaarheid". Dit idee leidde tot een revolutie in de staalindustrie, waardoor hoogwaardig staal werd geproduceerd. Op basis van de oriëntatie van de korrels zijn er twee soorten silicium-staal:

1. Graan-georiënteerd siliciumstaal (GO).

2. Niet-graangeoriënteerd siliciumstaal (NGO).

In de komende secties zullen we het GO-staal bespreken. Specifiek zullen we het koudgewalste, graangeoriënteerde (CRGO) siliciumstaal en zijn toepassingen bespreken.

Koudwalst staal

Dit wordt gedaan om de dikte van het staal te verminderen in het bereik van 0,1 mm tot 2 mm, wat met heetwalsten niet kan worden bereikt. Tijdens dit proces worden onder zorgvuldig gecontroleerde omstandigheden optimale magnetische kenmerken bereikt in de richting van het walsten. Deze richting staat ook bekend als Goss-textuur (110)[001], wat de richting van gemakkelijke magnetisatie in de richting van het walsten is. Dit wordt getoond in de figuur hieronder. Graangeoriënteerd staal wordt niet gebruikt in draaiende elektrische machines waarin het magnetisch veld in het vlak van de platen ligt, maar de hoek tussen het magnetisch veld en de richting van het walsten blijft veranderen. Voor dit doel wordt niet-graangeoriënteerd siliciumstaal gebruikt.

Schematische weergave van de (110)[001] walstextuur of Goss-textuur

Eigenschappen van CRGO staal

Het is een zacht magnetisch materiaal en heeft de volgende eigenschappen:

• Hoge magnetische doorlaatbaarheid.

• Vermindering van magnetostrictie.

• Hoge weerstand.

• Hoge stapel- of laminatiefactor die compacte kernontwerpen mogelijk maakt.

• Lage verliezen.

Soorten CRGO staal

• De vroege soorten staal waren bekend als M7 (0,7 watt / lb bij 1,5T/60Hz) en M6 (0,6 watt/lb bij 1,5T/60Hz).

• Op vergelijkbare wijze werden M5, M4 en M3-soorten ontwikkeld in de late jaren zestig.

• Een nieuw materiaal genaamd Hi-B heeft een opmerkelijk niveau van oriëntatie en is 2-3 soorten beter dan conventionele CRGO staalproducten.

Toepassing van CRGO siliciumstaal als transformatorkern

CRGO-kwaliteitsstaal vindt voornamelijk toepassing als kernmateriaal voor krachttransformators en distributietransformators. Dit kan als volgt worden uitgelegd

• Hoge magnetische doorlaatbaarheid leidt tot lage opwekkingsstromen en lagere inducties.

• Lage hysterese en wervelstroomverliezen.

• Uitstekende laminatiefactor leidt tot betere en compacte ontwerpen en dus minder materiaal nodig.

• Hoge knie-saturatiekenmerken.

• Zeer laag niveau van magnetostrictie leidt tot geluidreductie.

• Verhoogt de gemakkelijkheid van winding en verbetert de productiviteit.

Toekomstige toepassingen van CRGO siliciumstaal

Hoewel er alternatieven zijn voor de CRGO-soorten staal zoals nikkel-ijzer, mu-metal, amorfe boronstrip, superglas enz., is CRGO staal nog steeds de superieure keuze in de transformator industrie. Legers zoals het amorfe metaal Fe78-B13-Si9 hebben veel lagere kernverliezen getoond wanneer deze als kern van distributietransformator worden gebruikt, in vergelijking met CRGO staal. Een optimale samenstelling van silicium in staal kan de textuur zo veranderen dat de gewenste magnetische eigenschappen worden bereikt wanneer het onder gecontroleerde omstandigheden wordt geproduceerd.

Verklaring: Respecteer het oorspronkelijke, goede artikelen zijn de moete gedeeld, indien er een inbreuk is neem contact op voor verwijdering.