Wstęp
Stal krzemowa, niezbędny miękki materiał magnetyczny, stała się kluczowym graczem we współczesnych zastosowaniach przemysłowych. Począwszy od operacji na małą skalę w przekaźnikach i transformatorach impulsowych, po zastosowania na dużą skalę w generatorach, silnikach i transformatorach, znaczenie stali krzemowej stale rośnie. Jego przyjęcie wynikało z potrzeby bardziej efektywnego wykorzystania energii i miniaturyzacji sprzętu o dużej mocy.
Stal krzemowa: podróż ewolucyjna
Początkowy miękki materiał magnetyczny, żelazo, pojawił się wraz z pewną dozą zanieczyszczeń. Jednakże po odkryciu dodatku krzemu nastąpiła wyraźna poprawa rezystywności, zmniejszenie utraty histerezy, wzrost przepuszczalności i prawie całkowita eliminacja starzenia. Obecnie duże ilości zorientowanej stali krzemowej widzimy głównie w transformatorach mocy i rozdzielczych. Ale to nie czyni nieorientowanej stali krzemowej mniej ważną. Nieorientowana stal krzemowa znajduje szerokie zastosowanie tam, gdzie niezbędny jest tani i niskostratny materiał, szczególnie w urządzeniach obrotowych.
Kluczowe właściwości stali krzemowych
1. Rezystywność
W porównaniu do żelaza, stal krzemowa wykazuje znaczny wzrost rezystywności. Zwiększenie to zmniejsza straty w rdzeniu poprzez minimalizację składowej prądu wirowego, poprawiając w ten sposób efektywność energetyczną.
2. Indukcja nasycenia
Stopień, w jakim stal krzemowa może zostać namagnesowana lub indukcja jej nasycenia, to kolejna istotna właściwość. Im wyższa zawartość krzemu, tym niższa indukcja nasycenia. Jest to balansowanie pomiędzy utrzymaniem wysokiej rezystywności a zapewnieniem odpowiedniej indukcji nasycenia.
3. Anizotropia i magnetostrykcja magnetokrystaliczna
Właściwości te wpływają na zachowanie materiału odpowiednio pod wpływem pól magnetycznych i naprężeń mechanicznych. Zwiększanie zawartości krzemu zmniejsza magnetostrykcję, ale przetwarzanie staje się trudniejsze.
4. Temperatura Curie
Temperaturę Curie, która jest dość wysoka dla żelaza, można obniżyć za pomocą pierwiastków stopowych. Spadek ten nie ma jednak znaczącego wpływu na użytkowników stali krzemowej.
Stal walcowana na zimno, nieziarnista
