Klassifisering av ikke-orientert silisiumstål: karakterer, prosesser og anvendelser

Klassifisering av silisiumstål etter silisiuminnhold

Silisium elektrisk stål er en myk magnetisk legering av jern og silisium, og silisiuminnholdet er det første klassifiseringskriteriet. Lave-silisiumkvaliteter inneholder omtrent 0,5 til 2,5 prosent silisium og gir bedre mekanisk styrke; de brukes hovedsakelig til motor- og generatorkjerner, og det er derfor de vanligvis kalles motorsilisiumstål. Høye-silisiumkvaliteter inneholder omtrent 2,5 til 4,5 prosent silisium og gir lavere kjernetap og høyere permeabilitet, men materialet blir sprøere og vanskeligere å stanse. Høye-silisiumkvaliteter foretrekkes for transformatorkjerner og kalles vanligvis transformator-silisiumstål. Grensen mellom de to gruppene er ikke en streng linje: store motorer bygges ofte av høye-silisiumkvaliteter når tapsbesparelsen rettferdiggjør vanskeligere stansing, og noen små transformatorer bruker lave-silisiumkvaliteter av kostnadsgrunner.

Klassifisering etter produksjonsprosess: Varm-valset og kald-valset

Det andre klassifiseringskriteriet er rullende prosessen. Varmvalset-silisiumstål var det tradisjonelle produktet, men det lider av ujevn tykkelse, dårlig overflatekvalitet og inkonsekvente magnetiske egenskaper. Kaldt-valset silisiumstål er produsert med presis tykkelseskontroll, bedre overflatefinish og høyere magnetisk ytelse, og har nesten fullstendig erstattet det varmvalsede-produktet i nytt utstyr. Kina faset ut produksjonen av varmt-silisiumstål på slutten av 1990-tallet under den nasjonale kald-erstatte-varmpolitikken, og i dag er det store flertallet av elektrisk stål som forbrukes over hele verden kaldvalset-.

Kald-valsede karakterer: ikke-orientert og korn-orientert

Kaldt-valset silisiumstål er delt inn i to familier etter korntekstur. Kaldt-valset ikke-orientert stål, forkortet CRNGO, har en tilfeldig kornorientering slik at dets magnetiske egenskaper er like i alle retninger i plateplanet; den brukes der fluksretningen endres, for eksempel i roterende maskiner. Kaldt-valset korn-orientert stål, forkortet CRGO, har korn rettet inn i rulleretningen ved en kontrollert sekundær rekrystalliseringsprosess, noe som gir svært lavt tap i den retningen; den brukes der fluksbanen er fast, for eksempel transformatorkjerner. Innen CRGO oppnår høy-permeabilitet Hi-B-kvaliteter med laserdomeneforfining de laveste tapene, for eksempel 0,65 til 0,85 W/kg ved 1,7 T og 50 Hz i tykkelsesområdet 0,20 til 0,27 mm.

Vanlige CRNGO-karakterer og deres typiske bruk

Tabellen viser representative CRNGO-karakterer og deres typiske bruksområder. I karakterbetegnelsen er det første tallet den nominelle tykkelsen i hundredeler av en millimeter, og det andre tallet er hundre ganger det maksimale garanterte kjernetap ved 1,5 T og 50 Hz, for eksempel betyr 50W470 0,50 mm tykkelse og et maksimalt tap på 4,70 W/kg.

Hvordan velge riktig karakter

Å velge en silisiumstålkvalitet starter med driftsfrekvensen og det nødvendige tapsbudsjettet. For 50 eller 60 Hz roterende maskiner brukes CRNGO mellom 0,35 og 0,65 mm, og tynnere materiale velges kun når tap eller støy må reduseres. For transformatorkjerner som opererer med nettfrekvens er CRGO standardvalget fordi fluksen er ensrettet. I begge familier reduserer en høyere ytelsesgrad energitapet, men øker materialkostnadene, så beslutningen er normalt basert på den kapitaliserte verdien av tapene over utstyrets levetid. Nasjonale og internasjonale standarder å referere til er GB/T 2521.1 for ikke-orientert elektrisk stål, GB/T 2521.2 for kornorientert-elektrisk stål, og IEC 60404-8-1 og IEC 60404-8-7 for klassifisering av magnetiske materialer.

Vanlige misforståelser

To punkter er ofte forvekslet. For det første er ikke-orientert stål ikke en versjon av kornorientert-lav-kvalitet; det er en annen produktfamilie optimalisert for roterende felt, og bruk av CRGO i en motor vil faktisk øke tapet fordi den roterende fluksen ikke kan følge rulleretningen. For det andre er tykkelsen på lamineringen et designvalg, ikke en direkte indikator på kvalitet: en 0,20 mm CRNGO-kvalitet er ikke nødvendigvis bedre enn en 0,50 mm CRNGO-kvalitet for en motor, fordi stablefaktor, kostnad og stanseatferd endres med tykkelsen.

FAQ

Hva er forskjellen mellom ikke-orientert og korn-orientert silisiumstål?

Ikke-orientert stål har tilfeldig kornorientering og nær-isotropiske magnetiske egenskaper, egnet for roterende maskiner; korn-orientert stål har justert korn i rulleretningen, noe som gir svært lavt tap i den retningen, og brukes til transformatorkjerner.

Hvilket silisiuminnhold brukes i transformator silisiumstål?

Korn-orientert transformatorstål inneholder vanligvis ca. 3,0 til 3,5 prosent silisium, som balanserer lavt tap, høy permeabilitet og bearbeidbarhet etter den endelige glødeprosessen.

Hvorfor ble varmt-valset silisiumstål erstattet med kaldvalset-stål?

Kaldt-valset materiale gir jevn tykkelse, bedre overflatekvalitet og overlegne magnetiske egenskaper, og det kan produseres som nøyaktig orienterte kornstrukturer. Kina krevde utfasing- av varmt-silisiumstål på slutten av 1990-tallet.

Hvordan tolkes karaktertallet som 50W470?

50 indikerer en nominell tykkelse på 0,50 mm, W identifiserer den som en ikke-orientert grad, og 470 betyr at det maksimale garanterte kjernetapet er 4,70 W/kg ved 1,5 T og 50 Hz, per GB/T 2521.1.

Kan lavt-silisiumstål brukes i transformatorkjerner?

Små og lave-transformatorer bruker av og til lav-silisium eller ikke-orienterte kvaliteter, men korn-orientert høy-silisiumstål er standarden for distribusjons- og krafttransformatorer på grunn av det langt lavere ingen-lasttapet ved 50 eller 60 Hz.