0
04136674922

ورق فولاد سیلیکونی برای استفاده در مصارف الکتریکی و مغناطیسی

در میان مواد مغناطیسی نرم مورد استفاده در ساخت هسته ترانسفورماتورها، ژنراتورها و موتورها، فولادهای سیلیسیم دار بیشترین کاربرد را دارا می باشند. فولادهای مغناطیسی نرم مورد استفاده در صنعت برق به سه دسته اصلی تقسیم بندی می شوند که عبارتند از:

الف: فولادهای کم کربن 

ب: فولادهای سیلیکونی با دانه های غیر جهت دار

ج: فولادهای سیلیکونی با دانه های جهت دار 

 

 

تمامی این آلیاژها توسط فرایندهای نورد گرم و سرد به صورت ورق هایی با ضخامت کم تولید شده و بر حسب خواص مغناطیسی مورد نظر می توان از آن ها در ساخت بسیاری از تجهیزات برقی استفاده نمود.

سیلیسیم عنصری است که افزودن آن به فولادهای مغناطیسی باعث افزایش قابلیت نفوذپذیری مغناطیسی و مقاومت الکتریکی و کاهش تغییر بعد مغناطیسی (Magneto – Striction) و نیز ناهمگنی مغناطیسی (Magnetic – Anisotropy) در آن ها می شود. علاوه بر این، سیلیسیم قادر است فاز فریت را تا دماهای بالاتر پایدار نگه دارد و لذا شرایط لازم برای تشکیل دانه های با جهت های مناسب را در فولاد تامین نماید. از طرف دیگر حضور سیلیسیم در فولاد باعث ترد و شکننده شدن آن گشته و لذا نورد آن را با مشکل مواجه می سازد. بر این اساس مقدار متعارف این عنصر جهت تولید ورق های با کیفیت مناسب در حدود ۴-۳ درصد وزنی به دست آمده است.

از آنجا که حضور کربن در فولادهای مغناطیسی در حین کار، به عنوان مضرترین عنصر تاثیر گذارنده بر خواص مغناطیسی فولادها شناخته شده است، سعی می شود تا میزان آن در این آلیاژها در مقادیری کمتر از ۰٫۰۸ درصد وزنی نگه داشته شود. در این فولادها پس از نورد گرم و سرد نیز با اعمال سیکل های مناسب عملیات حرارتی در اتمسفرهای کنترل شده، میزان این عنصر به کمتر از ۰٫۰۰۵ درصد وزنی رسانده می شود تا اثرات تخریبی آن به طور کامل خنثی گردد.

در هر حال با توجه به اهمیت فراوان فولادهای سیلیکونی با دانه های جهت دار این مقاله بیشتر به مراحل ساخت آن ها پرداخته و خواص آن ها را معرفی می نماید. 

 

مراحل کلی ساخت ورق های فولاد سیلیکونی

 

امروزه جهت ساخت ورق های فولاد سیلیکونی با دانه های جهت دار از سه روش عمده استفاده می شود. این روش ها عبارتند از:

۱- روش های آرمکو (یا نورد سرد دو مرحله ای به همراه MnS)

۲- نیپون استیل (یا نورد سرد تک مرحله ای)

۳- کاواساکی (یا نورد سرد دو مرحله ای به همراه MnS و Sb)

 

در کلیه این روش ها با کنترل ترکیب شیمیایی آلیاژ و اعمال سیکل های ترمومکانیکی مناسب، سعی می شود تا به ساختار بهینه ای دست یافت و در نهایت با کنترل فرایند آنیل نهایی، بافت مورد نظر را در ورق حاصله ایجاد نمود. نمونه ای از ترکیب شیمیایی فولاد اولیه جهت ساخت ورق های هسته ترانس با دانه های جهت دار به روش آرمکو در جدول زیر آورده شده است. منگنز و گوگرد به کار رفته در این فولاد به منظور ایجاد ذرات ریز MnS می باشد که به عنوان ممانعت کننده (Inhibitor) رشد دانه های با جهات کریستالی نامطلوب (به لحاظ خواص مغناطیسی) و ایجاد ساختار دانه ای با جهات مناسب کریستالی در محصول نهایی عمل می نمایند.

به طور کلی فرایند ساخت این نوع ورق ها شامل مراحل ذوب و ریخته گری آلیاژ با ترکیب شیمیایی مناسب، آنیل دمای بالا و نورد گرم کنترل شده تا ضخامت مناسب، آنیل نرمالایزینگ و اسید شویی تسمه های حاصله، نورد سرد کنترل شده (همراه با آنیل های بینابین)، آنیل دکربوریزاسیون، پوشش دهی و آنیل نهایی می باشد و کنترل هر مرحله جهت دستیابی به خواص مغناطیسی نهایی امری ضروری است.

به منظور رسیدن به بافت مورد نظر معمولاً عملیات آنیل نهایی ورق ها در دماهایی در حدود ۱۲۰۰-۱۱۰۰ درجه سانتیگراد و مدت زمان های بسیار طولانی (۳۰-۱۰ ساعت) صورت می گیرد. این عملیات ترجيحاً در یک اتمسفر هیدروژنی خشک انجام می شود تا علاوه بر عمل تبلور مجدد ثانویه، عمل تخليص فولاد نیز از ناخالصی هایی مثل گوگرد و اکسیژن صورت پذیرد. ابعاد دانه های فولاد در این روش حدود ۸-۲ میلی متر می باشد.

 

این نوشته در حال تکمیل است …

ارسال دیدگاه