Kontrolle der chemischen Zusammensetzung von Siliziumstahlblechen

Siliziumstahl (Elektrostahl) ist das magnetische Arbeitsmaterial für Transformatoren, Motoren und Generatoren. Seine magnetische Leistung - Kernverlust, Permeabilität und Magnetisierungsstrom - wird hauptsächlich im Stahlerzeugungsofen bestimmt, wo die chemische Zusammensetzung innerhalb enger Fenster kontrolliert wird. In diesem Artikel werden die Prinzipien der Kompositionskontrolle für beide erläutertkorn-orientiert (GO)Undnicht-orientiert (NEIN)Siliziumstahlbleche.

 

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Silizium: Das bestimmende Element

Silizium erhöht den elektrischen Widerstand (und verringert den Wirbelstromverlust), aber zu viel Silizium macht den Stahl hart und spröde und verringert die Sättigungsinduktion.

Produkt	Typischer Si-Bereich	Hauptzweck
Nicht-orientiert (NEIN)	0,5–3,5 % (Sorten nach Si: z. B. 50W470, 35W300)	Motoren, Generatoren - isotrope magnetische Eigenschaften
Korn-orientiert (GO)	2.9–3.5%	Transformatoren - mit geringem Verlust entlang der Rollrichtung

 

Kohlenstoff: Ultra-Niedrig für GO-Qualitäten

Bei kornorientiertem Stahl muss der Kohlenstoff auf ein sehr niedriges Niveau reduziert werden (normalerweise weniger als oder gleich 0,003–0,005 %).nach dem Entkohlungsglühen, weil restlicher Kohlenstoff die sekundäre Rekristallisation verhindert, die die scharfe Goss-Textur erzeugt. Zu den Kontrollmaßnahmen gehören Vakuumentgasung, sorgfältige Desoxidationspraxis und ein abschließendes Entkohlungsglühen in einer feuchten Wasserstoffatmosphäre. Bei nicht-orientierten Sorten wird der Kohlenstoffgehalt ebenfalls niedrig gehalten (weniger als oder gleich 0,005 %), um magnetische Alterung - zu vermeiden, den langsamen Anstieg des Kernverlusts über die Lebensdauer, der durch Kohlenstoffausfällung verursacht wird.

 

Mangan, Phosphor, Schwefel

• Mangan:verbessert die Heißverarbeitbarkeit und wirkt der Sprödigkeit durch Schwefel entgegen; typischerweise 0,1–0,5 %, je nach Sorte. Überschüssiges Mn kann durch Mischkristalleffekte zu Verlusten führen und muss daher streng kontrolliert werden.
• Phosphor:erhöht den spezifischen Widerstand und die Härte von NO-Typen und verbessert die Stanzqualität dünner Bleche, beeinträchtigt jedoch die Kaltumformbarkeit und fördert die Entmischung; je nach Sorte unter ~0,05–0,1 % gehalten.
• Schwefel:eine schädliche Verunreinigung -, die MnS-Einschlüsse bildet, die das Kornwachstum und die Domänenwandbewegung beeinträchtigen und den Kernverlust erhöhen. Bei der GO-Verarbeitung werden kontrollierte MnS-Ausfällungen als Inhibitoren genutzt und anschließend durch Hochtemperatur-Reinigungsglühen entfernt. Das endgültige S beträgt typischerweise weniger als oder gleich 0,005 %.

 

Aluminium und Stickstoff (GO-Inhibitoren)

In kornorientiertem Stahl wirken feine Ausscheidungen (AlN, MnS).Inhibitorendie das normale Kornwachstum während der primären Rekristallisation festhalten und ein abnormales Wachstum von Goss-orientierten Körnern beim abschließenden Hochtemperaturglühen ermöglichen. Aluminium und Stickstoff werden daher innerhalb spezifischer Bereiche kontrolliert und später beim Reinigungsglühen (endgültige AlN-Auflösung) entfernt, wodurch ein sauberes Endprodukt mit geringem Kernverlust zurückbleibt.

 

Stahlreinigung

„Reinigung“ bezieht sich auf die Minimierung nicht-metallischer Einschlüsse (Oxide, Sulfide, Nitride), nachdem die Inhibitorphase ihren Zweck erfüllt hat. Sauberer Stahl wird erreicht durch:

• Vakuumentgasung (RH/VD) zur Entfernung von Gasen und Einschlüssen.
• Calciumbehandlung oder Pfannenmetallurgie zur Veränderung der Einschlussmorphologie.
• Stranggießen mit elektromagnetischer Rührung zur homogenen Erstarrung.
• Endreinigungsglühen für GO-Qualitäten (Hochtemperatur, Wasserstoffatmosphäre), das restliche Inhibitoren auflöst.

 

Auswirkung auf magnetische Eigenschaften

Kompositionsmaß	Wirkung
Höheres Si	Höherer spezifischer Widerstand, geringerer Wirbelstromverlust; härter, spröder
Ultra-niedrige C	Stabil, geringer Kernverlust, keine magnetische Alterung
Niedriges S, geringe Einschlüsse	Einfache Domänenwandbewegung, geringer Hystereseverlust
Kontrolliertes Al/N (GO)	Scharfe Goss-Textur, geringer Verlust entlang der Rollrichtung

 

Standards

Zusammensetzung und magnetische Eigenschaften sind in GB/T 2521 (China), IEC 60404-8-x, ASTM A876 (GO) und ASTM A677 (NO) spezifiziert. Bestätigen Sie bei der Bestellung immer die Sortenbezeichnung, den garantierten Kernverlust bei der Nennflussdichte und -frequenz (z. B. 1,7 T/50 Hz für GO) und die für die Verlustberechnung verwendete Dichtebasis.