El acero al silicio orientado, también conocido como acero al silicio de grano orientado (GO), acero al silicio de grano orientado laminado en frío (CRGO) o acero para transformadores, es una aleación metálica policristalina magnética blanda. Tiene un contenido de silicio del 3%, lo que aumenta la resistividad eléctrica, reduce las pérdidas por corrientes parásitas, reduce las fuerzas coercitivas y mejora significativamente las propiedades magnéticas y eléctricas del hierro. Al controlar la dirección de laminación y la temperatura de laminación, sus granos se disponen a lo largo de la dirección de laminación para formar una estructura orientada. Cuanto mayor es el tamaño de los granos, menores son las pérdidas y, por lo tanto, el tamaño de grano del acero al silicio GO es mayor que el de otros aceros normales.
Además, según la medición magnética, el acero al silicio orientado se puede dividir en dos categorías: acero al silicio de grano orientado común y acero al silicio de grano orientado de alta inducción magnética.
Acero al silicio de grano orientado común: conocido como acero al silicio CGO. Su inducción magnética es inferior a 1,88T.
Acero al silicio orientado de alta inducción magnética: conocido como acero al silicio orientado HiB. Su inducción magnética es superior a 1,88T.
El acero al silicio de grano orientado generalmente se funde en un convertidor de oxígeno y pasa por algunos pasos de fabricación necesarios, que incluyen:
Fundición – fundición – calentamiento de losas – laminado en caliente (1100 ℃ -1250 ℃) – normalización – decapado – laminado en frío (20 ℃ -50 ℃) – tratamiento térmico – pintura MgO – recocido (700 ℃) -900 ℃) – revestimiento recocido estirado – medición magnética
*Nota:
1. Al realizar una aleación, se deben mantener bajos los niveles de concentración de carbono, azufre, oxígeno y nitrógeno, ya que estos elementos indican la presencia de carburos, sulfuros, óxidos y nitruros. Estos compuestos, incluso en partículas tan pequeñas como un micrómetro de diámetro, aumentan las pérdidas por histéresis y al mismo tiempo disminuyen la permeabilidad magnética.
2. El contenido de silicio del acero al silicio de grano orientado es aproximadamente del 3%, la fracción de masa de carbono es del 0,03% al 0,05% y el contenido de hierro es superior al 95%. También requiere que el contenido de inclusiones de óxido en el acero sea bajo y que contenga algún tipo de inhibidor (MnS, A1N). La función del inhibidor es prevenir el crecimiento de granos recristalizados primarios y promover el desarrollo de recristalización secundaria, obteniendo así una alta orientación. Sin embargo, el inhibidor en sí es perjudicial para el magnetismo, por lo que una vez completado el efecto inhibidor, debe purificarse y recocerse a alta temperatura. Cuando se usan inhibidores de la segunda fase, la temperatura de calentamiento de la losa debe aumentarse hasta una solución sólida de las partículas gruesas originales de la segunda fase y luego precipitar como partículas finas durante el laminado en caliente o la normalización para mejorar el efecto inhibidor.
3. La calidad del acero al silicio GO se mide en términos de menores pérdidas de corriente eléctrica que fluye en el núcleo. El diseño adecuado del núcleo y la buena calidad del material del núcleo logran el mejor trabajo en combinación. Principalmente las pérdidas del núcleo se miden en vatios por kg.
Tipo | Calificación | Espesor
(mm) |
Densidad Teórica
(kg/dm3) |
Valor de pérdida del núcleo P17/50 (W/kg) | Inducción magnética B8(T) |
Común | B23G110 | 0.23 | 7.65 | 1.1 | 1.8 |
B23G120 | 1.2 | 1.8 | |||
B27G120 | 0.27 | 7.65 | 1.2 | 1.8 | |
B27G130 | 1.3 | 1.8 | |||
B30G120 | 0.3 | 7.65 | 1.2 | 1.8 | |
B30G130 | 1.3 | 1.8 | |||
B30G140 | 1.4 | 1.8 | |||
B35G135 | 0.35 | 7.65 | 1.35 | 1.8 | |
B35G145 | 1.45 | 1.8 | |||
B35G155 | 1.55 | 1.8 | |||
Alta inducción magnética | B23P090 | 0.23 | 7.65 | 0.9 | 1.87 |
B23P095 | 0.95 | 1.87 | |||
B23P100 | 1 | 1.87 | |||
B27P095 | 0.27 | 7.65 | 0.95 | 1.88 | |
B27P100 | 1 | 1.88 | |||
B27P110 | 1.1 | 1.88 | |||
330P100 | 0.3 | 7.65 | 1 | 1.88 | |
B30P105 | 1.05 | 1.88 | |||
B30P110 | 1.1 | 1.88 | |||
B30P120 | 1.2 | 1.88 | |||
B35P115 | 0.35 | 7.65 | 1.15 | 1.88 | |
B35P125 | 1.25 | 1.88 | |||
B35P135 | 1.35 | 1.88 | |||
Alta inducción magnética (refinamiento del dominio magnético) | B23R080 | 0.23 | 7.65 | 0.8 | 1.87 |
B23R085 | 0.85 | 1.87 | |||
B23R090 | 0.9 | 1.87 | |||
B27R090 | 0.27 | 7.65 | 0.9 | 1.87 | |
B27R095 | 0.95 | 1.87 |
1. Alta permeabilidad magnética. Los granos de acero al silicio orientado están dispuestos a lo largo de la dirección de laminación para formar una estructura orientada, que optimiza la permeabilidad magnética del acero al silicio y mejora la eficiencia y el rendimiento de los equipos eléctricos.
2. Alta saturación magnética. Los granos de acero al silicio orientado están dispuestos a lo largo de la dirección de laminación para formar una estructura de orientación, que mejora la intensidad de inducción de saturación magnética del acero al silicio y mejora la potencia de salida de los equipos eléctricos. Esto es esencial para mantener la eficiencia con cargas variables.
3. Bajas pérdidas por histéresis y pérdidas por corrientes parásitas. Los granos de acero al silicio orientado están dispuestos a lo largo de la dirección de laminación para formar una estructura orientada, lo que reduce la pérdida por histéresis del acero al silicio y reduce el consumo de energía de los equipos eléctricos.
4. Buen rendimiento de procesamiento. El acero al silicio de grano orientado tiene baja dureza, lo que facilita su procesamiento en componentes eléctricos de diversas formas y tamaños.
5. Alta resistividad eléctrica. Otra propiedad importante del acero al silicio GO es su alto nivel de resistividad. Cuando se añade silicio al acero, aumenta su resistividad, que de otro modo sería bastante baja. Esta alta resistividad reduce las pérdidas del núcleo al minimizar los componentes de las corrientes parásitas allí. De este modo, se optimiza el funcionamiento general del transformador.
6. Elevada elasticidad mecánica. El acero al silicio GO ofrece una elasticidad mecánica excepcionalmente alta. Cuando se utiliza en el núcleo de transformadores o en cualquier otro motor o componente, aumenta su vida útil. Y cuando el objeto sufre tensión, el acero se permite conservar su forma.
7. Magnetoestricción reducida. También tiene un nivel muy bajo de magnetoestricción, lo que conduce a una reducción del ruido. La magnetoestricción es una propiedad importante ya que ayuda en la conversión de energía eléctrica en energía mecánica, que es lo que hacen los transformadores. Sin embargo, una alta magnetoestricción conduce a altos niveles de vibración. Por tanto, el acero al silicio orientado ayuda enormemente a reducir la magnetoestricción, aunque no se puede eliminar por completo.
8. Alta laminación/apilamiento. Las laminaciones GO ayudan a minimizar las corrientes parásitas y las pérdidas por histéresis en los transformadores. Además, puede dar lugar a diseños mejores y más compactos y, por tanto, a una menor necesidad de material. Normalmente, el factor de apilamiento del acero al silicio orientado suele superar el 95 por ciento del máximo teórico.
9. Alto magnetismo. En comparación con el acero al silicio no orientado, el acero al silicio orientado tiene una fuerte propiedad magnética en el dirección de rodadura. Esto se debe a que estos cristales se alinean en la dirección del laminado en frío seguido de un proceso de tratamiento térmico para formar una estructura orientada.
10. Rentabilidad. También tiene un tamaño pequeño, excelente calidad y propiedades de ahorro de energía, que pueden satisfacer las necesidades de grandes centrales nucleares, hidroeléctricas y térmicas. Con la misma capacidad, el tamaño y el peso del núcleo del transformador hecho de acero al silicio orientado se reducen, de modo que se pueden ahorrar láminas de acero al silicio, cables electromagnéticos y materiales aislantes.
El acero al silicio de grano orientado es un material magnético blando indispensable en la industria energética y se puede utilizar en la producción de muchos equipos eléctricos diferentes, incluidos:
– Transformador. Puede usarse en la fabricación de núcleos de hierro de varios tipos de transformadores, como transformadores de potencia, transformadores de distribución y transformadores de impulsos.
– Rectificador de corriente.
– Reactores en derivación.
– Motor grande.
– Amplificador magnético.
– Estabilizador.
– Generadores de poder.
– Grandes máquinas rotativas.
– Piezas de máquinas y componentes de automoción.
– Productos eléctricos de campo magnético direccional.
– Sistemas de transmisión de corriente continua de alta tensión (HVDC).
– Reducción de ruidos y vibraciones.