Hvilke typer elektrisk stål er tilgængelige?

GNEE Stål elektrisk Stålspole

Kornorienteret elektrisk stål (GOES)

Processen til fremstilling af GOES blev udviklet af den amerikanske forsker Norman P Goss i 1930'erne. En stålplade valses på en bestemt måde (med såkaldt kritisk tykkelsesreduktion), hvilket skaber frø af korn, der er på linje med rulleretningen. Under den efterfølgende termiske behandling og omkrystallisation vokser korn fra frøene, indtil de fylder hele volumen.

Hvert korn er derfor justeret, og de magnetiske egenskaber maksimeres langs rulleretningen, hvilket også omtales som retningen for "let magnetisering". (Magnetisering ved 90º til denne retning er "hård" og ved 60º er "hårdest" – et direkte resultat af kornorienteringen). Det betyder, at GOES er meget anvendelig i applikationer, hvor den magnetiske flux skal ledes i en bestemt retning, for eksempel i en del af en transformer.

GOES indeholder normalt omkring 96,5 % jern, 3 % silicium og 0,5 % andre grundstoffer. Silicium reducerer tabene og hjælper med at justere kornvæksten. Fra et magnetisk synspunkt er den optimale mængde silicium faktisk 6,5%, hvor tabene er endnu lavere, permeabiliteten når maksimalt og stålet ikke udviser magnetostriktion, hvilket er hovedårsagen til akustisk støj genereret af transformere. Stål med 6,5 % siliciumindhold er dog så skørt, at det ikke kan skæres eller udstanses mekanisk, så det skal skæres med laser eller ved at bruge andre specialiserede teknikker. En alternativ tilgang er at skære almindeligt 3% siliciummateriale og derefter infundere det med mere silicium efter skæring.

I årenes løb har der været mange ændringer og forbedringer af fremstillingsprocessen for GOES, hvilket vigtigst af alt har ført til en reduktion af tab med en faktor på ti eller deromkring. Den nuværende produktionsproces har over 20 trin, hvilket betyder, at GOES er meget dyrere end konstruktionsstål. Det er dog stadig langt billigere end andre magnetiske alternativer som nikkel og koboltlegeringer.

En af måderne, hvorpå den magnetiske ydeevne af GOES er blevet forbedret, er ved at tilføje et specielt belægningslag, der inducerer trækspænding på overfladen af ​​pladen. Dette forbedrer permeabiliteten af ​​GOES og reducerer tab. Resultatet er, at stål fremstillet på denne måde kan arbejde ved højere magnetisering (B) end de mere konventionelle kvaliteter. Denne proces omtales ofte med dets patenterede kommercielle navn "Hi-B".

Der har også været laboratorieforsøg med såkaldt "dobbeltorienteret" stål, som har to ortogonale "lette" retninger, opnået ved passende kornvækst. Produktionsprocessen for dette er dog endnu dyrere, og materialet har endnu ikke fundet en kommerciel volumen anvendelse.

De fremherskende tykkelser for kommercielt brugte GOES er {{0}},35 mm (billigst), 0,27 mm og 0,23 mm (dyrest). Prisen er typisk et par amerikanske dollars per kilogram.

Ikke-orienteret elektrisk stål (NOES)

I NOES er kornene meget mindre, normalt mindre end 0,1 mm. De er ikke orienteret i nogen bestemt retning. Tværtimod - de skal fordeles så tilfældigt som muligt for at give belastningssymmetri. Dette skyldes, at NOES bruges i kerner af roterende maskiner, hvor magnetisk flux roterer og ændrer sin position hele tiden i "tænderne" af lamineringerne. Fremstillingsprocessen er enklere end for GOES, og stålet er derfor billigere - normalt under halvdelen af ​​prisen.

Fordi NOES er produceret i tykkere plader (0.35 mm og mere), er stansning vanskeligere, og der er flere mekaniske deformationer og spændinger, der indføres under skæring. Dette forringer den magnetiske ydeevne og kan ikke altid tolereres. I disse tilfælde skal lamineringer udglødes efter skæring for at forbedre deres magnetiske egenskaber. Som et resultat er NOES tilgængelige i to hovedtyper: fuldt forarbejdede, som ikke kræver genudglødning, og semi-forarbejdede, for hvilke endelig termisk behandling er nødvendig.

En anden vigtig faktor er også siliciumindholdet. Tilsætningen af ​​silicium reducerer en smule mætningsmagnetiseringen. Dette er vigtigt i roterende maskiner, hvor tænderne kan arbejde under mættede forhold. Det mekaniske drejningsmoment på den roterende maskine er proportional med kvadratet af magnetiseringen, så selv en lille forbedring i magnetiseringen er berettiget til den resulterende betydelige drejningsmomentforøgelse. Af denne grund, når mekanisk ydeevne er af største vigtighed, reduceres siliciumindholdet ofte til meget lavere niveauer (nogle gange endda under 0,5 %). Dette forbedrer drejningsmomentet, men resulterer naturligvis i højere hvirvelstrømstab, som kun kan reduceres ved at mindske tykkelsen af ​​de anvendte lamineringer.

NOES bruges ofte til små billige transformere til husholdningsapparater, hvor prisen på enheden er en afgørende faktor.