Aço Silício Orientado de Laminação a Frio (CRGO) | Propriedades Aplicações
A adição de silício (Si) no ferro (Fe) em proporções adequadas, com a ajuda de certos processos de fabricação, melhora significativamente as propriedades magnéticas e elétricas do ferro. No final do século XIX, descobriu-se que a adição de silício ao ferro melhorava consideravelmente a resistividade do ferro, e assim o aço-silício, ou o que conhecemos hoje como aço elétrico, foi desenvolvido. Isso não apenas reduziu as perdas por correntes parasitas no aço, mas também houve uma melhoria significativa na permeabilidade magnética e uma redução na magnetorestricção. A tabela abaixo mostra como certos comportamentos elétricos e magnéticos do ferro mudam com a adição de silício.
N. P. Goss, o inventor inicial do processo de fabricação de aço-silício orientado a grãos laminado a frio (CRGO) em 1933, expressou sua ideia com suas próprias palavras: “Tenho evidências experimentais que me levam a acreditar que existe uma relação aparente entre o tamanho dos grãos e a ductilidade de uma amostra e suas propriedades magnéticas. Essas evidências mostram que grãos pequenos e uniformes, juntamente com alta ductilidade, acompanham alta permeabilidade”. Essa ideia levou a uma revolução na indústria siderúrgica, resultando na produção de aços de alta qualidade. Com base na orientação dos grãos, existem dois tipos de aços-silício:
Aço-silício Orientado a Grãos (GO).
Aço-silício Não Orientado a Grãos (GNO).
Nas seções seguintes, discutiremos o aço GO. Especificamente, abordaremos o aço-silício orientado a grãos laminado a frio (CRGO) e suas aplicações.
Laminagem a Frio do Aço
Isso é feito para reduzir a espessura do aço na faixa de 0,1 mm a 2 mm, o que não pode ser alcançado com a laminagem a quente. Durante esse processo, sob condições cuidadosamente controladas, são obtidas características magnéticas ótimas na direção da laminagem. Essa direção também é conhecida como textura Goss (110)[001], que é a direção de fácil magnetização na direção da laminagem. Isso pode ser mostrado na figura abaixo. O aço orientado a grãos não é usado em máquinas elétricas rotativas nas quais o campo magnético está no plano das chapas, mas o ângulo entre o campo magnético e a direção de laminagem continua mudando. Para este propósito, usa-se aço-silício não orientado a grãos.
Representação esquemática da textura de laminagem (110)[001] ou textura Goss
Propriedades do Aço CRGO
É um material magnético mole e tem as seguintes propriedades:
Alta permeabilidade magnética.
Redução da magnetorestricção.
Alta resistividade.
Fator de empilhamento ou laminagem elevado permite designs de núcleo compactos.
Baixas perdas.
Classes de Aço CRGO
As primeiras classes de aço eram conhecidas como M7 (0,7 watts /lb a 1,5T/60Hz) e M6 (0,6 watts/lb a 1,5T/60Hz).
Da mesma forma, as classes M5, M4 e M3 foram desenvolvidas no final dos anos sessenta.
Um novo material chamado Hi-B possui um grau notável de orientação e é 2 a 3 classes superior aos produtos de aço CRGO convencionais.
Aplicação do Aço-silício CRGO como Núcleo de Transformador
O aço de grau CRGO encontra principalmente aplicações como material de núcleo para transformadores de potência e transformadores de distribuição. Isso pode ser explicado como segue:
A alta permeabilidade magnética leva a correntes de excitação baixas e induções menores.
Baixas perdas por histerese e perdas por correntes parasitas.
Excelente fator de lâmina permite designs melhores e mais compactos, e, portanto, menor quantidade de material necessário.
Características de saturação de joelho elevadas.
Nível muito baixo de magnetorestricção leva à redução de ruído.
Facilita o enrolamento e melhora a produtividade.
Perspectivas Futuras do Aço-silício CRGO
Embora tenham surgido alternativas às classes de aço CRGO, como níquel-ferrite, mu-metal, fita de boro amorfo, superglass, etc., o aço CRGO ainda é a escolha superior na indústria de transformadores. Ligas como o metal amorfo Fe78-B13-Si9 mostraram ter perdas de núcleo muito menores quando usadas como núcleo de transformadores de distribuição, em comparação com o aço CRGO. Uma composição ótima de adição de silício no aço pode alterar a textura para atingir propriedades magnéticas desejáveis quando fabricado sob condições controladas.
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