Τι είναι ο χάλυβας πυριτίου;
Ο χάλυβας πυριτίου είναι ένα μαλακό μαγνητικό κράμα πυριτίου-σιδηρού με πολύ χαμηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα, που έχει συνήθως 1,0 τοις εκατό – 4,5 τοις εκατό συστατικά κραμάτων πυριτίου. Το πυρίτιο είναι ένας χρήσιμος αποοξειδωτικός παράγοντας για τον χάλυβα επειδή αντιδρά με το οξυγόνο για να δημιουργήσει σταθερό SiO2 που δεν ανάγεται σε άνθρακα, αποφεύγοντας έτσι την παραμόρφωση του πλέγματος σιδήρου που προκαλείται από το ντόπινγκ των ατόμων οξυγόνου. Το πυρίτιο στερεοποιείται σε Fe, αυξάνοντας την ειδική αντίσταση ενώ βοηθά επίσης στον διαχωρισμό του επιβλαβούς άνθρακα ακαθαρσίας. Ως αποτέλεσμα, η συμπερίληψη πυριτίου ενισχύει την ειδική αντίσταση και τη μέγιστη διαπερατότητα του σιδήρου, μειώνει την καταναγκασμό, την απώλεια πυρήνα (απώλεια σιδήρου) και τη μαγνητική γήρανση και απαιτεί έναν ορισμένο βαθμό ευελιξίας για την ικανοποίηση των αναγκών επεξεργασίας διάτρησης και διάτμησης κατά την κατασκευή συσκευών. Είναι απαραίτητο να υπάρχει μικρότερη ποσότητα επιβλαβών ρύπων, καθώς και σχήμα επίπεδης πλάκας και αποδεκτή ποιότητα επιφάνειας, προκειμένου να βελτιωθεί η μαγνητική επιδεκτικότητα και να μειωθεί η απώλεια υστέρησης. Ωστόσο, η αύξηση του ποσοστού πυριτίου καθιστά το υλικό σκληρό και εύθραυστο μειώνει τη θερμική αγωγιμότητα και η σκληρότητα μειώνει τη διάχυση θερμότητας και καθιστά δύσκολη τη μηχανική επεξεργασία. Έτσι, η γενική περιεκτικότητα σε πυρίτιο των φύλλων χάλυβα δεν πρέπει να υπερβαίνει το 4,5 τοις εκατό.
Ταξινομήσεις πυριτίου χάλυβα
- Σύμφωνα με την τεχνική κατασκευής, ο χάλυβας πυριτίου μπορεί να ταξινομηθεί ως θερμής ή ψυχρής έλασης. Ο χάλυβας πυριτίου θερμής έλασης έχει περιορισμένη διαθεσιμότητα και σημαντική απώλεια ενέργειας και σταδιακά καταργείται. Σύμφωνα με τον εσωτερικό προσανατολισμό των κόκκων, ο χάλυβας πυριτίου ψυχρής έλασης ταξινομείται ως χάλυβας πυριτίου με προσανατολισμό ή μη προσανατολισμένο χάλυβα πυριτίου.
- Ο ηλεκτρικός χάλυβας ταξινομείται σε δύο τύπους με βάση την περιεκτικότητά του σε πυρίτιο: φύλλα χαμηλής περιεκτικότητας σε πυρίτιο (χαμηλής ποιότητας) και φύλλα υψηλής πυριτίου (υψηλής ποιότητας). Το φύλλο χάλυβα χαμηλής περιεκτικότητας σε πυρίτιο έχει μια ορισμένη μηχανική αντοχή και αναφέρεται συνήθως ως "φύλλο χάλυβα δυναμό πυριτίου". Το φύλλο χάλυβα υψηλής περιεκτικότητας σε πυρίτιο είναι μαγνητικά καλό αλλά πιο εύθραυστο και χρησιμοποιείται συνήθως στην κατασκευή πυρήνων μετασχηματιστών και αναφέρεται ως "φύλλο χάλυβα από πυρίτιο μετασχηματιστή".
| Τύπος | Περιεκτικότητα σε πυρίτιο ( ποσοστό ) | Ονομαστικό πάχος (mm) | Εφαρμογές | ||
| Χάλυβας πυριτίου θερμής έλασης (μη προσανατολισμένος) | Χάλυβας θερμής έλασης χαμηλής πυριτίου (Dynamo Steel) | 1.0-2.5 | 0.5 | Οικιακά μοτέρ και μικροκινητήρες | |
| Χάλυβας υψηλής πυριτίου θερμής έλασης (Transformer Steel) | 3.0-4.5 | 0.35, 0.50 | Μετασχηματιστές | ||
| Ηλεκτρικός χάλυβας ψυχρής έλασης | Μη προσανατολισμένος ηλεκτρικός χάλυβας ψυχρής έλασης (Dynamo Steel) | Ηλεκτρικός χάλυβας χαμηλού άνθρακα | Μικρότερο ή ίσο με 0.5 | 0.50, 0.65 | Οικιακά μοτέρ, μικροκινητήρες, μικροί μετασχηματιστές και στραγγαλιστικά πηνία |
| Χάλυβας πυριτίου | >0.5-3.5 | 0.35, 0.50 | Κινητήρες, γεννήτριες και μετασχηματιστές μεγάλου και μεσαίου μεγέθους | ||
| Χάλυβας πυριτίου ψυχρής έλασης με προσανατολισμό σε κόκκους (Transformer Steel) | General Grain Oriented Silicon Steel (CGO) | 2.9-3.3 | 0.18, 0.23, 0.27, 0.30, 0.35 | Μικροί, μεσαίοι και μεγάλοι μετασχηματιστές και στραγγαλιστικά πηνία | |
| Χάλυβας πυριτίου υψηλής μαγνητικής επαγωγής προσανατολισμένο σε κόκκους (HiB) | |||||
| Πυριτιούχος χάλυβας ειδικής χρήσης | Λεπτή λωρίδα από χάλυβα από πυρίτιο ψυχρής έλασης με προσανατολισμό σε κόκκους | 2.9-3.3 | 0.03, 0.05, 0.10 | Μετασχηματιστές παλμών, μαγνητικοί ενισχυτές, μετασχηματιστές υψηλής συχνότητας και μηχανές συγκόλλησης | |
| Λεπτή λωρίδα από χάλυβα από πυρίτιο, μη προσανατολισμένης ψυχρής έλασης | 3.0 | 0.15, 0.20 | Κινητήρες και γεννήτριες υψηλής συχνότητας | ||
| Μη προσανατολισμένος χάλυβας πυριτίου ψυχρής έλασης για μαγνητικούς διακόπτες | 3.0 | 0.70 | Ρελέ και μαγνητικοί διακόπτες | ||
| Χάλυβας ψυχρής έλασης υψηλής πυριτίου | 6.5 | 0.1-0.5 | Κινητήρες υψηλής συχνότητας, μετασχηματιστές και μαγνητική θωράκιση | ||
Διαφορά μεταξύ του χάλυβα πυριτίου με προσανατολισμό κόκκων και μη προσανατολισμένου χάλυβα πυριτίου
Η κατανομή κόκκων του χάλυβα πυριτίου με προσανατολισμό κόκκους είναι διαταραγμένη, έχει χαμηλή περιεκτικότητα σε πυρίτιο και χρησιμοποιείται κυρίως στην κατασκευή κινητήρων.
Η κατανομή κόκκων του μη προσανατολισμένου χάλυβα πυριτίου είναι χαοτική με χαμηλή περιεκτικότητα σε πυρίτιο και χρησιμοποιείται κυρίως στην κατασκευή μετασχηματιστών. Το τυπικό όριο συγκέντρωσης πυριτίου είναι 3 τοις εκατό. Ο χάλυβας πυριτίου ψυχρής έλασης ταξινομείται σε δύο τύπους: μη προσανατολισμένος χάλυβας πυριτίου και χάλυβας πυριτίου με προσανατολισμό κόκκων:
- Η κατασκευή μη προσανατολισμένου πυριτιούχου χάλυβα ψυχρής έλασης είναι αρκετά απλή, με κλάσματα μάζας πυριτίου που κυμαίνονται από 0,5 τοις εκατό έως 3,0 τοις εκατό . Το πάχος του ολοκληρωμένου προϊόντος μετά την ψυχρή έλαση είναι συνήθως μεταξύ 0,35 και 0,5 mm. Έχει μεγαλύτερο BS από τον προσανατολισμένο χάλυβα πυριτίου, καθώς και ομοιόμορφο πάχος, εξαιρετική ακρίβεια διαστάσεων, λεία και επίπεδη επιφάνεια και καλύτερο συντελεστή πλήρωσης και μαγνητικά χαρακτηριστικά.
- Το ποσοστό μάζας πυριτίου στον χάλυβα πυριτίου με προσανατολισμό κόκκων ψυχρής έλασης είναι 3,0 τοις εκατό ή υψηλότερο και το κλάσμα μάζας άνθρακα είναι 0.03 τοις εκατό –0,05 τοις εκατό . Επειδή τα εγκλείσματα οξειδίων στον χάλυβα είναι ελάχιστα, απαιτούνται αναστολείς. Ο χάλυβας πυριτίου με προσανατολισμό κόκκων προσφέρει χαμηλότερες απώλειες χάλυβα, ισχυρό κατευθυντικό μαγνητισμό και ανώτερα χαρακτηριστικά υψηλής διαπερατότητας και χαμηλών απωλειών στην κατεύθυνση έλασης σε σύγκριση με τον μη προσανατολισμένο χάλυβα πυριτίου ψυχρής έλασης. Ο χάλυβας πυριτίου με προσανατολισμό κόκκων ψυχρής έλασης, γνωστός και ως "πυριτιακός χάλυβας μετασχηματιστή ψυχρής έλασης", χρησιμοποιείται κυρίως στην παραγωγή μετασχηματιστών.
Ο χάλυβας πυριτίου με προσανατολισμό ψυχρής έλασης χωρίζεται περαιτέρω σε δύο τύπους: χάλυβας πυριτίου με κοινό προσανατολισμό (CGO) και χάλυβα πυριτίου με προσανατολισμό υψηλής μαγνητικής επαγωγής (Hi-B). Ο χάλυβας πυριτίου με ψυχρή έλαση υψηλής μαγνητικής επαγωγής είναι μια χαλύβδινη ταινία μονού προσανατολισμού που χρησιμοποιείται κυρίως στην παραγωγή ηλεκτρονικών οργάνων όπως τσοκ, μετασχηματιστές και άλλα ηλεκτρομαγνητικά εξαρτήματα.
Απαιτήσεις απόδοσης φύλλου πυριτίου χάλυβα
Τα κύρια ποιοτικά χαρακτηριστικά των φύλλων χάλυβα πυριτίου είναι η τιμή απώλειας σιδήρου, η πυκνότητα μαγνητικής ροής, η σκληρότητα, η επιπεδότητα, η ομοιομορφία πάχους, ο τύπος επίστρωσης και η ικανότητα διάτρησης φύλλου.
- Χαμηλή απώλεια σιδήρου
Η χαμηλή απώλεια σιδήρου είναι ένας σημαντικός δείκτης ποιότητας φύλλου πυριτίου. Η απώλεια σιδήρου του φύλλου χάλυβα πυριτίου καθορίζεται από τις διάφορες κατηγορίες φύλλων χάλυβα πυριτίου. Όσο υψηλότερος είναι ο βαθμός, τόσο χαμηλότερη είναι η τιμή απώλειας σιδήρου.
- Υψηλή πυκνότητα μαγνητικής ροής
Ένα άλλο βασικό ηλεκτρομαγνητικό χαρακτηριστικό του φύλλου χάλυβα πυριτίου είναι η πυκνότητα ροής, η οποία αντανακλά την ευκολία με την οποία μπορεί να μαγνητιστεί. Η πυκνότητα μαγνητικής ροής είναι η ποσότητα της μαγνητικής ροής ανά μονάδα επιφάνειας σε μια συγκεκριμένη συχνότητα έντασης μαγνητικού πεδίου. Η πυκνότητα ροής ενός φύλλου χάλυβα πυριτίου μετριέται συνήθως στο Tesla σε συχνότητα 50 ή 60 Hz με εφαρμοσμένο μαγνητικό πεδίο 5000 A/m, γνωστό ως B50.
Η πυκνότητα της μαγνητικής ροής επηρεάζεται από τη συνολική δομή του φύλλου χάλυβα πυριτίου, τις ακαθαρσίες, τις εσωτερικές τάσεις και άλλους παράγοντες. Η ενεργειακή απόδοση των κινητήρων, των μετασχηματιστών και άλλου εξοπλισμού κινητήρα επηρεάζεται άμεσα από την πυκνότητα μαγνητικής ροής. Όσο μεγαλύτερη είναι η πυκνότητα ροής, τόσο μεγαλύτερη είναι η ροή ανά μονάδα επιφάνειας και επομένως τόσο καλύτερη είναι η ενεργειακή απόδοση. Επομένως, όσο μεγαλύτερη είναι η πυκνότητα ροής του φύλλου χάλυβα πυριτίου, τόσο το καλύτερο. Ωστόσο, οι περισσότερες προδιαγραφές απαιτούν απλώς την ελάχιστη τιμή της πυκνότητας ροής.
- Υψηλή σκληρότητα
Μία από τις ιδιότητες των φύλλων από χάλυβα πυριτίου είναι η σκληρότητά τους. Όταν χρησιμοποιούνται τρέχουσες αυτόματες μηχανές διάτρησης για διάτρηση φύλλων, οι απαιτήσεις σκληρότητας είναι ακόμη πιο αυστηρές, καθώς η πολύ χαμηλή σκληρότητα δεν είναι ευνοϊκή για τη λειτουργία τροφοδοσίας της αυτόματης μηχανής διάτρησης και τείνει να παράγει υπερβολικά μακριά γρέζια, καθιστώντας τη συναρμολόγηση πιο δύσκολη. Η σκληρότητα του φύλλου χάλυβα πυριτίου πρέπει να είναι μεγαλύτερη από μια συγκεκριμένη τιμή σκληρότητας για να επιτευχθούν αυτά τα πρότυπα. Η σκληρότητα του φύλλου χάλυβα πυριτίου 50AI300, για παράδειγμα, συνήθως δεν είναι χαμηλότερη από την βαθμολογία σκληρότητας HR30T 47. Καθώς αυξάνεται η ποιότητα του φύλλου χάλυβα πυριτίου, αυξάνεται και η σκληρότητά του. Όσο υψηλότερη είναι η ποιότητα του φύλλου χάλυβα πυριτίου, τόσο περισσότερη περιεκτικότητα σε πυρίτιο προστίθεται συνήθως και τόσο πιο σκληρός είναι ο χάλυβας λόγω της επίδρασης ενίσχυσης του στερεού διαλύματος του κράματος.
- Ομαλό, επίπεδο και ομοιόμορφο πάχος επιφάνειας
Η επιπεδότητα και η ομοιογένεια του πάχους είναι σημαντικά κριτήρια ποιότητας για φύλλα πυριτίου. Η εξαιρετική επιπεδότητα διευκολύνει τη διάτρηση και τη συναρμολόγηση του φύλλου. Οι τεχνολογίες έλασης και ανόπτησης σχετίζονται στενά με την επιπεδότητα. Η πρόοδος της τεχνολογίας και των διαδικασιών έλασης και ανόπτησης ωφελεί την επιπεδότητα. Για παράδειγμα, η χρήση συνεχούς ανόπτησης είναι ανώτερη από την ανόπτηση κατά παρτίδες. Είναι επίσης σημαντικό το πάχος του φύλλου χάλυβα πυριτίου να είναι συνεπές. Το πάχος του πυρήνα μετά τη συναρμολόγηση θα επηρεαστεί εάν η διαφορά πάχους μεταξύ του κέντρου και της ακμής του φύλλου χάλυβα είναι πολύ μεγάλη ή εάν η διακύμανση στο πάχος του φύλλου χάλυβα είναι πολύ μεγάλη σε όλο το μήκος του. Επειδή τα διαφορετικά πάχη του πυρήνα προκαλούν τεράστιες διακυμάνσεις στη μαγνητική αγωγιμότητα, που επηρεάζουν άμεσα τα χαρακτηριστικά του κινητήρα και του μετασχηματιστή, όσο μικρότερη είναι η διακύμανση του πάχους του φύλλου πυριτίου χάλυβα, τόσο το καλύτερο. Η ομοιομορφία του πάχους του φύλλου χάλυβα σχετίζεται στενά με την τεχνολογία και τις διαδικασίες έλασης θερμής και ψυχρής, επομένως η διακύμανση του πάχους του φύλλου μπορεί να μειωθεί βελτιώνοντας την τεχνολογία έλασης.
- Επικάλυψη
Η επίστρωση είναι ένα κρίσιμο συστατικό ποιότητας για φύλλα πυριτίου. Η επιφάνεια του φύλλου από χάλυβα πυριτίου είναι χημικά επικαλυμμένη και εφαρμόζεται ένα λεπτό φιλμ για να προσφέρει μόνωση, προστασία από τη σκουριά και λίπανση. Η μόνωση μειώνει την απώλεια δινορευμάτων μεταξύ των πυρήνων του φύλλου χάλυβα πυριτίου. Η πρόληψη σκουριάς προστατεύει το φύλλο από τη σκουριά κατά την παραγωγή και την αποθήκευση. και η λίπανση βελτιώνει τη διάτρηση και σβήνει τη ζωή.
- Καλή διάτρηση
Μία από τις πιο βασικές ιδιότητες των φύλλων χάλυβα πυριτίου είναι η διάτρηση. Η δυνατότητα διάτρησης παρατείνει τη διάρκεια ζωής του καλουπιού και μειώνει τα γρέζια στη διάτρηση. Η ικανότητα διάτρησης του φύλλου από χάλυβα πυριτίου συνδέεται στενά με τον τύπο της επίστρωσης και τη σκληρότητα. Οι νεότεροι τύποι επίστρωσης ενισχύουν κυρίως την ικανότητα διάτρησης των φύλλων από χάλυβα πυριτίου. Επιπλέον, η σκληρότητα του φύλλου χάλυβα είναι πολύ χαμηλή, προκαλώντας μεγάλα γρέζια και δυσκολεύοντας το τρύπημα. Ωστόσο, η σκληρότητα είναι πολύ υψηλή, μειώνοντας τη διάρκεια ζωής της μήτρας. Ως εκ τούτου, η σκληρότητα του φύλλου χάλυβα πυριτίου πρέπει να αντιμετωπίζεται σε ένα βέλτιστο εύρος.
Διαδικασία παραγωγής φύλλου πυριτίου χάλυβα
- Πίκρωση
Για να αποφύγετε προβλήματα στην επιφάνεια ολοκληρωμένων αντικειμένων ψυχρής έλασης, αφαιρέστε τα οξείδια από τις λωρίδες χάλυβα θερμής έλασης χρησιμοποιώντας εξοπλισμό αφαλάτωσης με δεξαμενή υδροχλωρικού οξέος.
- Σφράγιση με κρύα σφραγίδα
Η αναλογία μείωσης επιλέγεται στο 40 τοις εκατό – 90 τοις εκατό για να διασφαλιστεί το πάχος και το υλικό για ποικίλες εφαρμογές και παρέχεται προηγμένος εξοπλισμός ελέγχου για την πραγματοποίηση αυτόματου ελέγχου πάχους και αυτόματου ελέγχου σχήματος.
- Ανόπτηση
Είναι μια μέθοδος που χρησιμοποιείται στην ψυχρή σφράγιση για να μαλακώσει το σκληρό υλικό λωρίδων χάλυβα. Κατασκευάζουμε χάλυβα βαθιάς επεξεργασίας και χάλυβα υψηλής τάσης με θέρμανση και ταχεία ψύξη του μετάλλου και εφαρμόζουμε διαδικασίες ανόπτησης κιβωτίων (καλύμματος) και συνεχούς ανόπτησης.
- Επικάλυψη για μόνωση
Χρησιμοποιώντας εξοπλισμό συνεχούς επίστρωσης, οι πλάκες από χάλυβα πυριτίου επεξεργάζονται σε πυρήνες με ένα μονωτικό διάλυμα επίστρωσης ψεκασμένο κάτω από τις πλάκες για τη βελτίωση των ιδιοτήτων επεξεργασίας τους και την εξάλειψη των απωλειών δινορευμάτων που αντιστοιχούν στο πάχος των ίδιων των πλακών.
Σχετικός σύνδεσμος:
