Что такое кремниевая сталь?
Кремниевая сталь представляет собой магнитомягкий кремний-железный сплав с очень низким содержанием углерода, обычно содержащий 1,0-4,5% кремниевых легирующих компонентов. Кремний является полезным раскислителем для стали, поскольку он реагирует с кислородом с образованием стабильного SiO2, который не восстанавливается до углерода, что позволяет избежать искажения решетки железа, вызванного легированием атомами кислорода. Кремний затвердевает в Fe, увеличивая удельное сопротивление, а также способствуя отделению вредного примесного углерода. В результате включение кремния повышает удельное сопротивление железа и максимальную проницаемость, снижает коэрцитивную силу, потери в сердечнике (потери в железе) и магнитное старение, а также требует определенной степени гибкости для удовлетворения потребностей обработки штамповкой и сдвигом при изготовлении приборов. Необходимо иметь меньшее количество вредных примесей, а также плоскую форму пластины и приемлемое качество поверхности, чтобы улучшить магнитную восприимчивость и уменьшить потери на гистерезис. Однако увеличение процентного содержания кремния делает материал твердым и хрупким, снижает теплопроводность и ударную вязкость, снижает рассеивание тепла и затрудняет механическую обработку; таким образом, общее содержание кремния в стальных листах не должно превышать 4,5%.
Классификация кремниевой стали
- По технологии изготовления кремнистую сталь можно разделить на горячекатаную или холоднокатаную; горячекатаная кремнистая сталь имеет ограниченную доступность и значительные потери энергии, и она постепенно выводится из употребления. В соответствии с внутренней ориентацией зерен холоднокатаная кремнистая сталь классифицируется как ориентированная кремнистая сталь или неориентированная кремнистая сталь.
- Электротехническая сталь подразделяется на два типа в зависимости от содержания в ней кремния: листы с низким содержанием кремния (низкосортные) и листы с высоким содержанием кремния (высококачественные). Стальной лист с низким содержанием кремния обладает определенной механической прочностью и обычно называется «динамо-кремнистым стальным листом». Лист из высококремнистой стали магнитно хорош, но более хрупок и обычно используется в конструкции сердечников трансформаторов и называется «трансформаторным листом из кремнистой стали».
| Тип | Содержание кремния (в процентах) | Номинальная толщина (мм) | Приложения | ||
| Горячекатаная кремнистая сталь (неориентированная) | Горячекатаная сталь с низким содержанием кремния (Dynamo Steel) | 1.0-2.5 | 0.5 | Бытовые моторы и микромоторы | |
| Горячекатаная сталь с высоким содержанием кремния (трансформаторная сталь) | 3.0-4.5 | 0.35, 0.50 | Трансформеры | ||
| Холоднокатаная электротехническая сталь | Холоднокатаная неориентированная электротехническая сталь (динамовая сталь) | Низкоуглеродистая электротехническая сталь | Меньше или равно 0,5 | 0.50, 0.65 | Бытовые двигатели, микродвигатели, небольшие трансформаторы и балласты |
| Кремниевая сталь | >0.5-3.5 | 0.35, 0.50 | Большие и средние двигатели, генераторы и трансформаторы | ||
| Холоднокатаная кремнистая сталь с ориентированным зерном (трансформаторная сталь) | Общая кремнистая сталь с ориентированным зерном (CGO) | 2.9-3.3 | 0.18, 0.23, 0.27, 0.30, 0.35 | Малые, средние и большие трансформаторы и балласты | |
| Зерно-ориентированная кремнистая сталь с высокой магнитной индукцией (HiB) | |||||
| Кремнистая сталь специального назначения | Холоднокатаная ориентированная по зерну тонкая полоса из кремниевой стали | 2.9-3.3 | 0.03, 0.05, 0.10 | Импульсные трансформаторы, магнитные усилители, высокочастотные трансформаторы и сварочные аппараты | |
| Холоднокатаная неориентированная тонкая полоса из кремниевой стали | 3.0 | 0.15, 0.20 | Высокочастотные двигатели и генераторы | ||
| Холоднокатаная неориентированная кремнистая сталь для магнитных переключателей | 3.0 | 0.70 | Реле и магнитные переключатели | ||
| Холоднокатаная сталь с высоким содержанием кремния | 6.5 | 0.1-0.5 | Высокочастотные двигатели, трансформаторы и магнитное экранирование | ||
Разница между текстурированной и неориентированной кремниевой сталью
Распределение зерен кремнистой стали с ориентированным зерном неупорядочено, имеет низкое содержание кремния и в основном используется в моторостроении.
Распределение зерен неориентированной кремнистой стали хаотичное с низким содержанием кремния и в основном используется в производстве трансформаторов. Типичный предел концентрации кремния составляет 3 процента. Холоднокатаная кремнистая сталь подразделяется на два типа: нетекстурированная кремнистая сталь и текстурированная кремнистая сталь:
- Производство холоднокатаной нетекстурированной кремнистой стали достаточно простое, массовая доля кремния составляет от 0,5 до 3,0 процентов. Толщина готового изделия после холодной прокатки обычно составляет от 0,35 до 0,5 мм. Он имеет большую BS, чем ориентированная кремнистая сталь, а также одинаковую толщину, превосходную точность размеров, гладкую и плоскую поверхность, а также лучший коэффициент заполнения и магнитные характеристики.
- Массовая доля кремния в холоднокатаной кремнистой стали с ориентированным зерном составляет 3,0 процента или выше, а массовая доля углерода составляет 0.03 процента –0,05 процента. Поскольку оксидные включения в стали незначительны, требуются ингибиторы. Кремнистая сталь с ориентированным зерном обеспечивает более низкие потери в стали, сильный направленный магнетизм и превосходные характеристики высокой проницаемости и низких потерь в направлении прокатки по сравнению с холоднокатаной неориентированной кремнистой сталью. Холоднокатаная кремнистая сталь с ориентированным зерном, также известная как «холоднокатаная трансформаторная кремнистая сталь», в основном используется в производстве трансформаторов.
Холоднокатаная ориентированная кремнистая сталь далее делится на два типа: обычная ориентированная кремнистая сталь (CGO) и ориентированная кремнистая сталь с высокой магнитной индукцией (Hi-B). Холоднокатаная ориентированная кремнистая сталь с высокой магнитной индукцией представляет собой стальную полосу с одинарной ориентацией, которая в основном используется в производстве электронных инструментов, таких как дроссели, трансформаторы и другие электромагнитные компоненты.
Требования к производительности кремниевого стального листа
Основными качественными характеристиками листов из кремнистой стали являются величина потерь в железе, плотность магнитного потока, твердость, плоскостность, однородность толщины, тип покрытия и способность листа к штамповке.
- Низкие потери железа
Низкие потери в железе являются важным показателем качества листа из кремнистой стали; потери в железе листа из кремнистой стали определяются различными классами листа из кремнистой стали; чем выше класс, тем ниже значение потерь в железе.
- Высокая плотность магнитного потока
Другой существенной электромагнитной характеристикой листа из кремнистой стали является плотность потока, которая отражает легкость, с которой он может намагничиваться. Плотность магнитного потока — это количество магнитного потока на единицу площади при определенной частоте напряженности магнитного поля. Плотность потока листа из кремнистой стали обычно измеряется в Теслах на частоте 50 или 60 Гц с приложенным магнитным полем 5000 А/м, известным как B50.
На плотность магнитного потока влияет общая структура листа кремнистой стали, примеси, внутренние напряжения и другие факторы. Энергоэффективность двигателей, трансформаторов и другого моторного оборудования напрямую зависит от плотности магнитного потока. Чем выше плотность потока, тем больше поток на единицу площади и, следовательно, выше энергоэффективность; таким образом, чем выше плотность потока листа из кремнистой стали, тем лучше; тем не менее, в большинстве спецификаций просто требуется минимальное значение плотности потока.
- Высокая твердость
Одним из качеств листов из кремнистой стали является их твердость. Когда современные автоматические пробивные машины используются для пробивки листов, требования к твердости еще более строгие, поскольку слишком низкая твердость неблагоприятна для операции подачи автоматической пробивной машины и имеет тенденцию к образованию чрезмерно длинных заусенцев, что затрудняет сборку. Твердость листа кремнистой стали должна быть выше определенного значения твердости, чтобы соответствовать этим стандартам. Твердость листа из кремнистой стали 50АИ300, например, обычно не ниже показателя твердости HR30T, равного 47. По мере роста качества листа из кремнистой стали растет и его твердость. Чем выше качество листа кремнистой стали, тем больше содержания кремния обычно добавляется, и тем тверже сталь из-за упрочняющего эффекта твердого раствора сплава.
- Гладкая, плоская и равномерная толщина поверхности
Плоскостность и однородность толщины являются важными критериями качества листов из кремнистой стали. Превосходная плоскостность облегчает штамповку и сборку листов. Технологии прокатки и отжига тесно связаны с плоскостностью. Совершенствование технологий и процессов прокатки и отжига способствует повышению плоскостности; например, использование непрерывного отжига лучше периодического отжига. Также важно, чтобы толщина листа кремнистой стали была постоянной. На толщину сердечника после сборки будет влиять слишком большая разница толщины между центром и краем стального листа или слишком большое колебание толщины стального листа по его длине. Поскольку разная толщина сердечника вызывает огромные различия в магнитной проводимости, которые напрямую влияют на характеристики двигателя и трансформатора, чем меньше разброс толщины листа кремнистой стали, тем лучше. Однородность толщины стального листа тесно связана с технологией и процессами горячей и холодной прокатки, поэтому колебания толщины листа можно уменьшить за счет улучшения технологии прокатки.
- Покрытие
Покрытие является важным компонентом качества листов из кремнистой стали. Поверхность листа из кремнистой стали химически покрыта тонкой пленкой, обеспечивающей изоляцию, защиту от ржавчины и смазку. Изоляция снижает потери на вихревые токи между жилами листа из кремнистой стали; защита от ржавчины предохраняет лист от ржавчины в процессе производства и хранения; а смазка улучшает штампуемость и срок службы штампов.
- Хорошая пробиваемость
Одним из наиболее важных качеств листов из кремнистой стали является штампуемость. Способность к штамповке продлевает срок службы матрицы и уменьшает количество заусенцев в пуансоне. Пробиваемость листа из кремнистой стали тесно связана с типом покрытия и твердостью. Новые типы покрытий в первую очередь улучшают штампуемость листов из кремнистой стали. Кроме того, твердость стального листа слишком низкая, что приводит к образованию крупных заусенцев и затрудняет штамповку; тем не менее, твердость слишком высока, что сокращает срок службы штампа; следовательно, твердость листа кремнистой стали должна регулироваться в оптимальном диапазоне.
Процесс производства кремниевого стального листа
- Маринование
Для предотвращения проблем на поверхности готовых холоднокатаных изделий удаляйте оксиды с горячекатаных стальных полос с помощью оборудования для удаления окалины с баком для соляной кислоты.
- Тиснение холодным штампом
Коэффициент обжатия выбран на уровне 40-90 процентов, чтобы обеспечить толщину и материал для различных применений, а передовое контрольное оборудование предоставляется для реализации автоматического контроля толщины и автоматического контроля формы.
- Отжиг
Это метод, используемый при холодной штамповке для смягчения жесткого стального полосового материала. Мы производим сталь глубокой обработки и высокопрочную сталь путем нагрева и быстрого охлаждения металла, а также применяем процессы коробчатого (корпусного) отжига и непрерывного отжига.
- Покрытие для изоляции
Используя оборудование для непрерывного нанесения покрытия, пластины из кремнистой стали перерабатываются в сердечники с раствором изолирующего покрытия, распыляемым под пластинами для улучшения их технологических качеств и устранения потерь на вихревые токи, соответствующих толщине самих пластин.
Связанная ссылка:
