Ce feluri de oțel electric sunt disponibile?

Bobina de oțel electrică din oțel GNEE

Oțel electric orientat pe cereale (GOES)

Procesul de producere a GOES a fost dezvoltat de cercetătorul american Norman P Goss în anii 1930. O foaie de oțel este laminată într-un mod special (cu așa-numita reducere a grosimii critice), ceea ce creează semințe de boabe care sunt aliniate cu direcția de laminare. În timpul tratamentului termic și recristalizării ulterioare, boabele cresc din semințe până când umplu întregul volum.

Prin urmare, fiecare bob este aliniat și proprietățile magnetice sunt maximizate de-a lungul direcției de rulare, care este denumită și direcția „magnetizării ușoare”. (Magnetizarea la 90° în această direcție este „dură” și la 60° este „cea mai grea” – un rezultat direct al orientării cerealelor). Aceasta înseamnă că GOES este foarte util în aplicațiile în care fluxul magnetic trebuie ghidat într-o direcție specifică, de exemplu într-un racord al unui transformator.

GOES conține de obicei aproximativ 96,5% fier, 3% siliciu și 0,5% alte elemente. Siliciul reduce pierderile și ajută la alinierea creșterii cerealelor. Din punct de vedere magnetic cantitatea optimă de siliciu este de fapt de 6,5%, unde pierderile sunt și mai mici, permeabilitatea atinge maxim și oțelul nu prezintă magnetostricție, care este principala cauză a zgomotului acustic generat de transformatoare. Cu toate acestea, oțelul cu conținut de siliciu de 6,5% este atât de fragil încât nu poate fi tăiat sau perforat mecanic, așa că trebuie tăiat cu lasere sau prin utilizarea altor tehnici specializate. O abordare alternativă este tăierea materialului obișnuit de siliciu de 3% și apoi infuzarea acestuia cu mai mult siliciu după tăiere.

De-a lungul anilor, au existat multe modificări și îmbunătățiri ale procesului de fabricație pentru GOES, ceea ce a dus, cel mai important, la reducerea pierderilor cu un factor de aproximativ zece. Procesul de producție utilizat în prezent are peste 20 de pași, ceea ce înseamnă că GOES este mult mai scump decât oțelul de construcție. Cu toate acestea, este încă mult mai ieftin decât alte alternative magnetice, cum ar fi aliajele de nichel și cobalt.

Unul dintre modalitățile prin care performanța magnetică a GOES a fost îmbunătățită este prin adăugarea unui strat de acoperire special care induce stres de tracțiune pe suprafața foii. Acest lucru îmbunătățește permeabilitatea GOES și reduce pierderile. Rezultatul este că oțelul fabricat în acest fel poate funcționa la magnetizare mai mare (B) decât clasele mai convenționale. Acest proces este adesea menționat prin numele său comercial brevetat „Hi-B”.

Au existat, de asemenea, teste de laborator cu așa-numitul oțel „dublu orientat”, care are două direcții „ușoare” ortogonale, realizate prin creșterea corespunzătoare a boabelor. Procesul de producție pentru aceasta este, totuși, și mai scump și materialul nu a găsit încă o aplicație comercială de volum.

Grosimile predominante pentru GOES utilizate comercial sunt {{0}},35 mm (cel mai ieftin), 0,27 mm și 0,23 mm (cel mai scump). Prețul este de obicei de câțiva dolari SUA pe kilogram.

Oțel electric neorientat (NOES)

În NOES boabele sunt mult mai mici, de obicei mai mici de 0,1 mm. Ele nu sunt orientate de-a lungul vreunei direcții specifice. Dimpotrivă - ar trebui să fie distribuite cât mai aleatoriu posibil pentru a oferi simetrie de încărcare. Acest lucru se datorează faptului că NOES-urile sunt utilizate în miezurile mașinilor rotative în care fluxul magnetic se rotește și își schimbă poziția tot timpul în „dinții” laminațiilor. Procesul de fabricație este mai simplu decât pentru GOES și, prin urmare, oțelul este mai ieftin – de obicei mai puțin de jumătate din preț.

Deoarece NOES este produs în foi mai groase (0.35 mm și mai mult), perforarea este mai dificilă și există mai multe deformații mecanice și solicitări introduse în timpul tăierii. Acest lucru degradează performanța magnetică și nu poate fi întotdeauna tolerat. În aceste cazuri, laminatele trebuie recoapte după tăiere pentru a le îmbunătăți proprietățile magnetice. Ca rezultat, NOES-urile sunt disponibile în două tipuri principale: complet procesate care nu necesită recoacere și semiprocesate pentru care este necesar tratamentul termic final.

Un alt factor important este și conținutul de siliciu. Adăugarea de siliciu reduce puțin magnetizarea de saturație. Acest lucru este important în mașinile rotative, în care dinții pot funcționa în condiții de saturatie. Cuplul mecanic al mașinii rotative este proporțional cu pătratul magnetizării, astfel încât chiar și o mică îmbunătățire a magnetizării este justificată pentru câștigurile semnificative rezultate ale cuplului. Din acest motiv, atunci când performanța mecanică este de primă importanță, conținutul de siliciu este adesea redus la niveluri mult mai mici (uneori chiar sub 0,5%). Acest lucru îmbunătățește cuplul, dar desigur are ca rezultat pierderi mai mari de curenți turbionari, care pot fi reduse doar prin scăderea grosimii laminațiilor utilizate.

NOES este adesea folosit pentru transformatoarele mici și ieftine pentru aparatele de uz casnic, unde prețul dispozitivului este un factor crucial.