Classification de l'acier au silicium : explication des nuances à grains-orientés ou non-

Qu'est-ce que l'acier au silicium

L'acier au silicium, également appelé acier électrique, est un alliage de fer magnétique doux contenant 0,5-6,5 % de silicium. La teneur en silicium augmente la résistivité électrique, ce qui réduit les courants de Foucault et donc la perte du noyau dans les applications à flux alternatif. L'acier au silicium est le matériau de base standard pour les transformateurs, les moteurs, les générateurs et les composants électromagnétiques, et sa classification détermine à la fois les performances magnétiques et le coût du dispositif fini.

Classification principale : laminés à chaud ou à froid ?-laminés à froid

L’acier au silicium était à l’origine produit par laminage à chaud. L'acier au silicium-laminé à chaud présente un contrôle d'épaisseur lâche, des surfaces rugueuses et une perte de noyau élevée. Il a été progressivement éliminé de la production de transformateurs et de moteurs car ses performances énergétiques ne peuvent pas répondre aux exigences d'efficacité modernes. L'acier au silicium laminé à froid l'a remplacé dans presque toutes les applications, car le laminage à froid donne une épaisseur de bande précise, une meilleure qualité de surface et des propriétés magnétiques contrôlées. Dans l'acier au silicium laminé à froid-, il existe deux familles : les grains-orientés et les non-orientés.

Acier au silicium orienté-à grains laminés à froid-(CRGO)

L'acier au silicium à grains-orientés est traité de manière à ce que les grains cristallins soient alignés dans le sens du laminage, ce qui donne une perméabilité très élevée et une faible perte lorsque le flux s'écoule dans le sens du laminage. En raison de cette directivité, il est utilisé dans les noyaux de transformateurs, où le chemin du flux peut être conçu pour suivre le grain. C'est pourquoi on l'appelle également acier au silicium pour transformateur. Deux niveaux de performance sont reconnus en pratique :

Qualités conventionnelles à grains-orientés (CGO), avec une induction magnétique d'environ 1,82 T dans des conditions de test standard.

Qualités d'induction magnétique élevée (HiB), qui atteignent environ 1,92 T. Une induction plus élevée signifie un noyau plus petit pour le même flux, une perte de fer et une perte de cuivre inférieures, ainsi qu'un coût total des matériaux du transformateur inférieur.

L'acier HiB est préféré pour les transformateurs haute-tension et grande-capacité, car sa perte spécifique plus faible permet de construire des unités plus grandes avec une efficacité acceptable. Les deux indicateurs décisifs de l'acier au silicium à grains orientés-sont l'induction magnétique et la perte totale spécifique : une induction plus élevée améliore la perméabilité et rétrécit le noyau, tandis qu'une perte spécifique plus faible réduit l'énergie gaspillée lors de la magnétisation du noyau pendant la durée de vie de 20 à 30 ans du transformateur.

-Acier au silicium non orienté laminé à froid

L'acier au silicium non orienté-n'a pas de direction de grain privilégiée, ses propriétés magnétiques sont donc similaires dans toutes les directions dans le plan de la tôle. Cela en fait le matériau naturel des machines tournantes : moteurs et générateurs, où le sens du flux tourne et ne peut suivre un seul sens de roulement. Les qualités non-orientées sont également utilisées dans les petits transformateurs, réacteurs, relais et blindages magnétiques. Ils sont disponibles dans une large gamme de classes de perte et d'épaisseurs (généralement 0,35 mm, 0,50 mm et 0,65 mm) pour s'adapter à différentes conceptions de machines et méthodes de fabrication.

Comment les notes sont désignées et testées

Les qualités orientées grains-sont communément désignées par leur perte totale spécifique maximale garantie à 1,7 T/50 Hz et leur épaisseur. Les nuances non-orientées sont désignées par leur perte à 1,5 T / 50 Hz. Les tests et la mesure des propriétés magnétiques suivent la série internationale CEI 60404, et en Chine, les normes nationales correspondantes sont la série GB/T 2522 pour les méthodes de mesure des propriétés magnétiques et les normes de produits pertinentes pour les nuances orientées et non orientées-. Les acheteurs doivent toujours vérifier que les valeurs de perte déclarées sont étayées par des certificats de test certifiés du producteur d'acier.

Logique de sélection en pratique

Foire aux questions

T1. Quelle est la différence entre l'acier au silicium orienté et non-orienté ?L'acier à grains-orientés présente des grains cristallins alignés qui confèrent d'excellentes propriétés dans le sens du laminage et est utilisé là où le flux suit une direction, comme les noyaux de transformateur. L'acier non orienté - est isotrope et est utilisé là où le flux tourne, comme les noyaux de moteurs et de générateurs.

Q2. Pourquoi l’acier HiB est-il appelé haute induction magnétique ?Les nuances HiB atteignent une induction magnétique d'environ 1,92 T dans des conditions de test standard, contre environ 1,82 T pour les nuances orientées conventionnelles. L'induction plus élevée permet de construire le même transformateur avec un noyau plus petit, réduisant ainsi les pertes de fer et de cuivre ainsi que le coût des matériaux.

Q3. L'acier au silicium-laminé à chaud est-il encore utilisé ?L'acier au silicium-laminé à chaud est en grande partie éliminé de la production moderne en raison d'une perte élevée de noyau et d'une mauvaise cohérence. Les qualités laminées à froid-dominent désormais le marché des transformateurs, des moteurs et des générateurs.

Q4. Que signifient les chiffres de perte sur une nuance d'acier au silicium ?Il s'agit de la perte totale spécifique maximale garantie du matériau, mesurée selon les méthodes de test CEI 60404, à une densité de flux et une fréquence définies. Les qualités orientées grain-sont généralement évaluées à 1,7 T / 50 Hz, les qualités non-orientées à 1,5 T / 50 Hz.

Q5. L'acier non-orienté peut-il être utilisé dans un noyau de transformateur ?Oui, les petits transformateurs et certaines conceptions de réacteurs utilisent de l'acier non orienté-, mais l'acier à grains-orienté offre des pertes plus faibles et une induction plus élevée pour le même poids dans les conceptions à flux directionnel-, c'est donc le choix standard pour les transformateurs de distribution et de puissance.

Q6. Quelles normes régissent la qualité de l’acier au silicium ?La mesure des propriétés magnétiques suit la norme CEI 60404 (avec GB/T 2522 en Chine) et les spécifications du produit suivent les normes de produit correspondantes de la nuance d'acier. Des certificats de test certifiés doivent être fournis avec chaque envoi.