Zimnorolowana Zgrzybiano-Zorientowana (CRGO) Żelazo Krzemu | Właściwości Zastosowania

Dodanie krzemu (Si) do żelaza (Fe) w odpowiednich proporcjach za pomocą pewnych procesów produkcyjnych znacząco poprawia właściwości magnetyczne i elektryczne żelaza. Do końca XIX wieku odkryto, że dodanie krzemu do żelaza znacząco poprawia oporność żelaza, stąd powstała stal krzemu, znana dziś jako stal elektryczna. Nie tylko zmniejszyło to straty wirujące w stali, ale również zaobserwowano znaczną poprawę przepuszczalności magnetycznej i zmniejszenie magnetostrykcji. Poniższa tabela pokazuje, jak niektóre właściwości elektryczne i magnetyczne żelaza zmieniają się po dodaniu krzemu.

N. P. Goss, pierwszy wynalazca procesu produkcji zimnowałkowanej, kierunkowej stali krzemu lub stali CRGO w 1933 roku, wyraził swoje przemyślenia słowami: „Mam dowody eksperymentalne, które skłaniają mnie do przekonania, że istnieje widoczny związek między wielkością ziarn i plastycznością próbki a jej właściwościami magnetycznymi. Te dowody pokazują, że małe, jednorodne ziarna i wysoka plastyczność towarzyszą wysokiej przepuszczalności”. Ta myśl doprowadziła do rewolucji w przemyśle stali, prowadząc do produkcji wysokogatunkowych stali. W zależności od orientacji ziaren wyróżnia się dwa rodzaje stali krzemu:

1. Stal krzemu kierunkowa (GO).

2. Stal krzemu niekierunkowa (GNO).

W kolejnych sekcjach omówimy stal GO. Szczególnie skupimy się na zimnowałkowanej, kierunkowej (CRGO) stali krzemu i jej zastosowaniach.

Zimne walcowanie stali

Zimne walcowanie jest wykonywane, aby zmniejszyć grubość stali w zakresie od 0,1 mm do 2 mm, co nie może być osiągnięte przez gorące walcowanie. W trakcie tego procesu, pod starannie kontrolowanymi warunkami, osiągane są optymalne właściwości magnetyczne w kierunku walcowania. Ten kierunek jest również znany jako tekstura Gossa (110)[001], która jest kierunkiem łatwego namagnesowania w kierunku walcowania. To można pokazać na poniższym rysunku. Stal kierunkowa nie jest używana w obrotowych maszynach elektrycznych, gdzie pole magnetyczne znajduje się w płaszczyźnie arkuszy, ale kąt między polem magnetycznym a kierunkiem walcowania ciągle się zmienia. Do tego celu używa się stali krzemu niekierunkowej.

Schematyczne przedstawienie teksturowania (110)[001] lub tekstury Gossa

Właściwości stali CRGO

Jest to miękki materiał magnetyczny i ma następujące właściwości:

• Wysoka przepuszczalność magnetyczna.

• Zmniejszona magnetostrykcja.

• Wysoka oporność.

• Wysoki współczynnik laminacji umożliwia kompaktowe projekty rdzeni.

• Niskie straty.

Stopnie stali CRGO

• Pierwsze stopnie stali były znane jako M7 (0,7 watów/lb przy 1,5T/60Hz) i M6 (0,6 watów/lb przy 1,5T/60Hz).

• Podobnie, stopnie M5, M4 i M3 zostały opracowane w drugiej połowie lat sześćdziesiątych.

• Nowy materiał zwany Hi-B ma wybitną stopień orientacji i jest o 2-3 stopnie lepszy niż konwencjonalne produkty stali CRGO.

Zastosowanie stali krzemu CRGO jako rdzenia transformatora

Stal stopnia CRGO głównie znajduje zastosowanie jako materiał rdzenia dla transformatorów mocy i transformatorów dystrybucyjnych. Można to wyjaśnić w następujący sposób:

• Wysoka przepuszczalność magnetyczna prowadzi do niskich prądów pobudzających i niższych indukcji.

• Niskie straty hysteresyjne i straty wirujące.

• Doskonały współczynnik laminacji prowadzi do lepszych i kompaktowych projektów, a więc wymaga mniej materiału.

• Wysokie charakterystyki nasycenia kolana.

• Bardzo niski poziom magnetostrykcji prowadzi do redukcji hałasu.

• Ułatwia nawijanie i zwiększa produktywność.

Przyszłość stali krzemu CRGO

Choć istnieją alternatywy dla stali stopnia CRGO, takie jak niklu-żelazo, mu-metal, amorficzny pas boru, superglass itp., stаль CRGO по-прежнему является предпочтительным выбором в отрасли трансформаторов. Сплавы, такие как аморфный металл Fe78-B13-Si9, показали гораздо меньшие потери в ядре при использовании в качестве сердечника распределительного трансформатора по сравнению со сталью CRGO. Оптимальное содержание кремния в стали может изменить текстуру таким образом, чтобы достичь желаемых магнитных свойств при производстве в контролируемых условиях.

Oświadczenie: Szanuj oryginał, dobre artykuły warto dzielić się, w przypadku naruszenia praw autorskich proszę o kontakt w celu usunięcia.