¿Qué es el acero al silicio?
El acero al silicio es una aleación magnética blanda de silicio y hierro con un contenido de carbono muy bajo, que suele tener entre un 1,0 por ciento y un 4,5 por ciento de componentes de aleación de silicio. El silicio es un desoxidante útil para el acero porque reacciona con el oxígeno para generar SiO2 estable que no se reduce en carbono, evitando así la distorsión de la red de hierro causada por el dopaje del átomo de oxígeno. El silicio se solidifica en Fe, aumentando la resistividad al mismo tiempo que ayuda en la separación de la dañina impureza de carbono. Como resultado, la inclusión de silicio mejora la resistividad y la máxima permeabilidad del hierro, disminuye la coercitividad, la pérdida del núcleo (pérdida de hierro) y el envejecimiento magnético, y requiere un cierto grado de flexibilidad para satisfacer las necesidades del procesamiento de corte y punzonado al fabricar aparatos. Es necesario tener una menor cantidad de contaminantes perjudiciales, así como una forma de placa plana y una calidad superficial aceptable, para mejorar la susceptibilidad magnética y reducir la pérdida por histéresis. Sin embargo, aumentar el porcentaje de silicio hace que el material sea duro y quebradizo, disminuye la conductividad térmica y la tenacidad reduce la disipación de calor y dificulta el procesamiento mecánico; por lo tanto, el contenido general de silicio de las láminas de acero no debe exceder el 4,5 por ciento.
Clasificaciones de acero al silicio
- Según la técnica de fabricación, el acero al silicio se puede clasificar en laminado en caliente o en frío; El acero al silicio laminado en caliente tiene una disponibilidad limitada y una pérdida de energía significativa, y se está eliminando gradualmente. Según la orientación interna del grano, el acero al silicio laminado en frío se clasifica como acero al silicio orientado o acero al silicio no orientado.
- El acero eléctrico se clasifica en dos tipos según su contenido en silicio: láminas bajas en silicio (grado bajo) y láminas altas en silicio (grado alto). La lámina de acero con bajo contenido de silicio tiene una cierta resistencia mecánica y se la conoce comúnmente como "lámina de acero al silicio dínamo". La lámina de acero con alto contenido de silicio es magnéticamente buena pero más frágil y se usa comúnmente en la construcción de núcleos de transformadores y se denomina "lámina de acero de silicio de transformador".
| Tipo | Contenido de silicio (por ciento) | Espesor Nominal (mm) | Aplicaciones | ||
| Acero al silicio laminado en caliente (no orientado) | Acero bajo en silicio laminado en caliente (acero Dynamo) | 1.0-2.5 | 0.5 | Motores domésticos y micromotores | |
| Acero alto en silicio laminado en caliente (acero para transformadores) | 3.0-4.5 | 0.35, 0.50 | Transformadores | ||
| Acero eléctrico laminado en frío | Acero eléctrico no orientado laminado en frío (Dynamo Steel) | Acero eléctrico bajo en carbono | Menor o igual a 0.5 | 0.50, 0.65 | Motores domésticos, micromotores, pequeños transformadores y balastos |
| acero al silicio | >0.5-3.5 | 0.35, 0.50 | Motores, generadores y transformadores grandes y medianos | ||
| Acero al silicio de grano orientado laminado en frío (acero para transformadores) | Acero al silicio de grano orientado general (CGO) | 2.9-3.3 | 0.18, 0.23, 0.27, 0.30, 0.35 | Transformadores y balastos pequeños, medianos y grandes | |
| Acero al silicio orientado al grano (HiB) de alta inducción magnética | |||||
| Acero al silicio para fines especiales | Tira fina de acero al silicio laminada en frío con grano orientado | 2.9-3.3 | 0.03, 0.05, 0.10 | Transformadores de impulsos, amplificadores magnéticos, transformadores de alta frecuencia y máquinas de soldar | |
| Fleje de acero al silicio delgado no orientado laminado en frío | 3.0 | 0.15, 0.20 | Motores y generadores de alta frecuencia | ||
| Acero al silicio no orientado laminado en frío para interruptores magnéticos | 3.0 | 0.70 | Relés e interruptores magnéticos | ||
| Acero alto en silicio laminado en frío | 6.5 | 0.1-0.5 | Motores de alta frecuencia, transformadores y blindaje magnético | ||
Diferencia entre acero al silicio de grano orientado y no orientado
La distribución de grano del acero al silicio de grano orientado está desordenada, tiene un bajo contenido de silicio y se utiliza principalmente en la fabricación de motores.
La distribución de grano del acero al silicio no orientado es caótica con un bajo contenido de silicio y se utiliza principalmente en la fabricación de transformadores. El límite típico para la concentración de silicio es del 3 por ciento. El acero al silicio laminado en frío se clasifica en dos tipos: acero al silicio no orientado y acero al silicio de grano orientado:
- La fabricación de acero al silicio no orientado laminado en frío es bastante simple, con fracciones de masa de silicio que van desde el 0,5 por ciento al 3,0 por ciento. El grosor del producto terminado después del laminado en frío suele estar entre 0,35 y 0,5 mm. Tiene un BS mayor que el acero al silicio orientado, así como espesor uniforme, excelente precisión dimensional, una superficie lisa y plana, y mejor factor de relleno y características magnéticas.
- El porcentaje de masa de silicio en el acero al silicio de grano orientado laminado en frío es del 3,0 por ciento o superior, y la fracción de masa de carbono es del 0,03 por ciento –0,05 por ciento. Debido a que las inclusiones de óxido en el acero son menores, se requieren inhibidores. El acero al silicio de grano orientado ofrece menores pérdidas de acero, fuerte magnetismo direccional y características superiores de alta permeabilidad y baja pérdida en su dirección de laminación en comparación con el acero al silicio no orientado laminado en frío. El acero al silicio de grano orientado laminado en frío, también conocido como "acero al silicio para transformadores laminado en frío", se utiliza principalmente en la producción de transformadores.
El acero al silicio orientado laminado en frío se divide además en dos tipos: acero al silicio orientado común (CGO) y acero al silicio orientado por alta inducción magnética (Hi-B). El acero de silicio orientado laminado en frío de alta inducción magnética es una tira de acero de una sola orientación que se utiliza principalmente en la producción de instrumentos electrónicos como estranguladores, transformadores y otros componentes electromagnéticos.
Requisitos de rendimiento de la lámina de acero al silicio
Las principales características de calidad de las láminas de acero al silicio son el valor de pérdida de hierro, la densidad de flujo magnético, la dureza, la planitud, la uniformidad del espesor, el tipo de recubrimiento y la capacidad de punzonado de la lámina.
- Baja pérdida de hierro
La baja pérdida de hierro es un indicador importante de la calidad de la lámina de acero al silicio; la pérdida de hierro de la lámina de acero al silicio está determinada por las diversas clases de láminas de acero al silicio; cuanto mayor sea el grado, menor será el valor de pérdida de hierro.
- Alta densidad de flujo magnético
Otra característica electromagnética esencial de la lámina de acero al silicio es la densidad de flujo, que refleja la facilidad con la que se puede magnetizar. La densidad de flujo magnético es la cantidad de flujo magnético por unidad de área a una frecuencia específica de intensidad de campo magnético. La densidad de flujo de una lámina de acero al silicio normalmente se mide en Tesla a una frecuencia de 50 o 60 Hz con un campo magnético aplicado de 5000 A/m, conocido como B50.
La densidad de flujo magnético se ve afectada por la estructura general de la lámina de acero al silicio, las impurezas, las tensiones internas y otros factores. La eficiencia energética de motores, transformadores y otros equipos de motores se ve directamente afectada por la densidad de flujo magnético. Cuanto mayor sea la densidad de flujo, mayor será el flujo por unidad de área y, por lo tanto, mejor será la eficiencia energética; por lo tanto, cuanto mayor sea la densidad de flujo de la lámina de acero al silicio, mejor; sin embargo, la mayoría de las especificaciones simplemente exigen el valor mínimo de densidad de flujo.
- Alta Dureza
Una de las cualidades de las láminas de acero al silicio es su dureza. Cuando se utilizan punzonadoras automáticas actuales para el punzonado de chapas, los requisitos de dureza son aún más rigurosos, ya que una dureza demasiado baja no favorece la operación de alimentación de la punzonadora automática y tiende a producir rebabas excesivamente largas, dificultando el montaje. La dureza de la hoja de acero al silicio debe ser mayor que un valor de dureza particular para lograr estos estándares. La dureza de la lámina de acero al silicio 50AI300, por ejemplo, generalmente no es inferior a la clasificación de dureza HR30T de 47. A medida que crece la calidad de la lámina de acero al silicio, también lo hace su dureza. Cuanto mayor sea la calidad de la lámina de acero al silicio, mayor será el contenido de silicio que generalmente se agrega y más duro es el acero debido al efecto de fortalecimiento de la solución sólida de la aleación.
- Espesor de superficie liso, plano y uniforme
La planitud y la homogeneidad del espesor son criterios de calidad significativos para las láminas de acero al silicio. Su excelente planitud facilita el punzonado y el montaje de las chapas. Las tecnologías de laminación y recocido están íntimamente relacionadas con la planitud. El avance de la tecnología y los procesos de laminado y recocido beneficia la planitud; por ejemplo, el uso de recocido continuo es superior al recocido por lotes. También es fundamental que el grosor de la lámina de acero al silicio sea uniforme. El espesor del núcleo después del ensamblaje se verá afectado si la diferencia de espesor entre el centro y el borde de la lámina de acero es demasiado grande o si la fluctuación en el espesor de la lámina de acero es demasiado grande a lo largo de su longitud. Debido a que los diferentes espesores del núcleo provocan grandes variaciones en la conductividad magnética, lo que afecta directamente las características del motor y el transformador, cuanto menor sea la variación del espesor de la lámina de acero al silicio, mejor. La uniformidad del espesor de la lámina de acero está fuertemente relacionada con la tecnología y los procesos de laminado en frío y en caliente, por lo que la fluctuación del espesor de la lámina se puede reducir mejorando la tecnología de laminado.
- Recubrimiento
El recubrimiento es un componente de calidad fundamental para las láminas de acero al silicio. La superficie de la lámina de acero al silicio está recubierta químicamente y se aplica una película delgada para ofrecer aislamiento, protección contra la oxidación y lubricación. El aislamiento disminuye la pérdida por corrientes de Foucault entre los núcleos de la lámina de acero al silicio; la prevención de la oxidación evita que la lámina se oxide durante la producción y el almacenamiento; y la lubricación mejora la punzonabilidad y la vida útil del troquel.
- Buena punzonabilidad
Una de las cualidades más esenciales de las láminas de acero al silicio es la punzonabilidad. La punzonabilidad prolonga la vida útil del troquel y reduce las rebabas en el punzón. La punzonabilidad de la lámina de acero al silicio está estrechamente relacionada con el tipo de recubrimiento y la dureza. Los tipos de recubrimiento más nuevos mejoran principalmente la punzonabilidad de las láminas de acero al silicio. Además, la dureza de la chapa de acero es demasiado baja, provocando importantes rebabas y dificultando el punzonado; sin embargo, la dureza es demasiado alta, reduciendo la vida útil del troquel; por lo tanto, la dureza de la lámina de acero al silicio debe manejarse en un rango óptimo.
Proceso de producción de láminas de acero al silicio
- Decapado
Para evitar problemas en la superficie de los artículos terminados laminados en frío, elimine los óxidos de las tiras de acero laminadas en caliente utilizando un equipo de desincrustación con un tanque de ácido clorhídrico.
- Estampación con estampación en frío
La relación de reducción se elige entre el 40 y el 90 por ciento para garantizar el grosor y el material para diversas aplicaciones, y se proporciona un equipo de control avanzado para realizar el control automático del grosor y el control automático de la forma.
- Recocido
Es un método utilizado en el estampado en frío para ablandar material resistente de tiras de acero. Fabricamos acero de proceso profundo y acero de alta tensión calentando y enfriando rápidamente el metal, y empleamos procesos de recocido en caja (cubierta) y recocido continuo.
- Revestimiento para aislamiento
Utilizando un equipo de revestimiento continuo, las placas de acero al silicio se procesan en núcleos con una solución de revestimiento aislante rociada debajo de las placas para mejorar sus cualidades de procesamiento y eliminar las pérdidas por corrientes parásitas correspondientes al grosor de las propias placas.
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