Sveobuhvatno razumijevanje neorijentiranih elektrotehničkih čelika

GNEE čelik Neorijentirani elektrotehnički čelik

Neorijentirani elektrotehnički čelikje meka magnetska legura ferosilicija s vrlo niskim sadržajem ugljika. Nezaobilazan je i važan materijal u elektroenergetskoj, elektroničkoj i vojnoj industriji. Neorijentirani silikonski čelik je osnovni materijal rotora motora i generatora koji rade u rotirajućim magnetskim poljima, zahtijevajući dobra magnetska svojstva i performanse procesa. Posljednjih godina, s razvojem minijaturiziranih motora velike brzine, za neorijentirani silikonski čelik postavljeni su viši zahtjevi za performanse, kao što su mali gubici željeza i visoka magnetska indukcija na visokim frekvencijama.
Zbog složenog procesa proizvodnje i opreme elektročelika te stroge kontrole sastava, tvrtke tehnologiju proizvodnje elektročelika smatraju svojim životom i štite je u obliku patenata. Tehnologija proizvodnje i kvaliteta proizvoda elektrotehničkog čelika postali su jedan od važnih pokazatelja za mjerenje stupnja razvoja tehnologije čelika u zemlji.
Općenito govoreći, potrošnja električne energije motora čini oko 65% do 70% ukupne proizvodnje električne energije. Ako se gubitak motora može smanjiti za 10%, na temelju statistike iz 2006., motori diljem zemlje mogu uštedjeti 20 milijardi kW·h/a ili više, što je jednako uštedi od 7,7 milijuna tona standardnog ugljena, smanjujući emisije sumpornog dioksida za više od 120,000 tona, smanjujući emisije dušikovog dioksida za više od 70,000 tona i smanjujući emisije ugljičnog dioksida za više od 20 milijuna tona. Stoga je poboljšanje učinkovitosti neorijentiranih elektrotehničkih čelika od velike važnosti za očuvanje energije i smanjenje emisije.

Glavni tehnički ključ za poboljšanje performansi neorijentiranog elektrotehničkog čelika je daljnje postizanje stroge kontrole sastava čelika, jer elementi u tragovima imaju veliki utjecaj na magnetska svojstva neorijentiranog silicijskog čelika.

Glavni štetni elementi koji su štetni za njegova magnetska svojstva su:
(1) Ugljik: Pogoršat će gubitak željeza, uzrokovati starenje i formirati fine karbide.
(2) Dušik, sumpor i kisik: Sulfidi poput MnS, nitridi poput AlN i TiN te razni oksidi i druge fine čestice talože se kako bi se spriječilo pomicanje stijenke domene.
(3) Titan: fine čestice TiC i TiN se talože, što povećava temperaturu rekristalizacije, odgađa rekristalizaciju i rast zrna, te potiče razvoj nepovoljne orijentacije.
(4) Vanadij, cirkonij i niobij: stvaraju taloženje finih čestica VC, VN, ZrC, ZrN, NbC i NbN, ometajući rekristalizaciju i rast zrna.
(5) Arsen: Pospješuje taloženje sulfida kao što je MnS.
(6) Bakar: stvaraju se čestice CuS, koje ometaju kretanje stijenki magnetske domene i rast kristalnih zrnaca.
(7) Molibden: stvara srodne čestice oksida, sulfida i nitrida, što utječe na performanse.

Elementi koji imaju povoljan ili dvostruki učinak na magnetska svojstva neorijentiranih silicijskih čelika su:
(1) Aluminij: Uloga aluminija slična je ulozi silicija. Aluminij može povećati otpor, smanjiti područje austenitne faze i pospješiti rast zrna, tako da ima određene korisne učinke. Međutim, na ulogu aluminija utječe sadržaj dušika u silicijskom čeliku. Aluminij i dušik lako stvaraju precipitatnu fazu AlN, koja smanjuje magnetska svojstva silikonskog čeličnog lima. Kada je veličina istaloženih čestica AlN manja od 0,5 μm, one pričvršćuju granice zrna i sprječavaju rast zrna, čime se povećava gubitak željeza. Međutim, kada je veličina istaloženih AlN čestica veća od 1 μm, njihov učinak pričvršćivanja na granice zrna je vrlo slab, te stoga ima mali utjecaj na magnetska svojstva uzorka.
(2) Fosfor: Fosfor može poboljšati magnetska svojstva legure željeza i silicija. Fosfor može formirati željezni fosfid na granicama zrna, što može poboljšati svojstva probijanja silikonskog čelika. Segregacija fosfora na granicama zrna može spriječiti nukleaciju i rast nepovoljno orijentiranih rekristaliziranih zrna i povećati intenzitet magnetske indukcije. U isto vrijeme, fosfor će povećati otpornost silikonskog čelika i smanjiti gubitak željeza.
(3) Mangan: Mangan može povećati otpornost silikonskog čelika i smanjiti gubitak željeza. Ali uloga mangana ima mnogo veze sa sadržajem sumpora. Kada je temperatura grijanja pri vrućem valjanju ispod temperature krute otopine MnS, generirani MnS može biti grublji; ako prekorači temperaturu krute otopine MnS, MnS će se otopiti, raspršiti i istaložiti tijekom naknadnog procesa hlađenja, čime se smanjuju magnetska svojstva.
(4) Kositar: Količina kositra u tragovima pod određenim granicama pospješit će stvaranje povoljne teksture, poboljšati magnetsku indukciju i smanjiti gubitak željeza.

Tvornica hladno valjanog neorijentiranog elektročelika