CHAPAS DE ACERO Fe-Si

CHAPAS DE ACERO Fe-SiDE GRANO ORIENTADOIntroduccinCon este informe se busca explicar las propiedades, procesos de obtencin, aplicacin, ventajas y razones del uso de las las chapas de acero Fe-Si de grano orientado. Por sus propiedades son muy utilizadas en la fabricacin de ncleos de transformadores gracias a su gran permeabilidad magntica y reduccin de prdidas en el hierro.

INDICETemaPag.Aceros Fe-Si de grano orientado3Aceros al Silicio no orientado3Aceros al Silicio de grano orientado4Fabricacin de transformadores6Materiales magnticamente blandos6Fuentes consultadas9Tablas5, 7, 8

ACEROS Fe-SiGRANO ORIENTADOLos grados comerciales del acero de silicio en el uso comn se ha hecho mayormente en los hornos de oxgeno bsico o elctrico. Plano - el enrollado silicio - plancha de hoja y la faja tiene contenido bajo de sulfuro, tpicamente ms adelante 0.025%, con grados mejores ms adelante 0.01%. Magnesio puede estar presente hasta aproximadamente 0.70%. Elementos residuales tal como cromo, molibdeno, nquel, cobre, y el fsforo pueden estar presente tambin. La adicin mayor es el silicio hasta 0.6% Al (optativo). Estas aleaciones no son vendidas generalmente en base de su composicin, sino que se venden basados sobre sus propiedades magnticas, particularmente disminuyen las prdidas.La norma AISI de uso comn, pero ms nueva ASTM proveen informacin ms especfica con respecto al grado de identificacin. Un ASTM tpico es el 47s200. El primero dos de dgitos de la designacin ASTM indica el espesor en el mm (x100). El que sigue es una carta (C, D, F, S, G, H, o P)que indica el tipo material y las condiciones respectivas de prueba magntica. Los siguientes tres de dgitos proveen un indicio de la prdida mxima de ncleo permisible en unidades de aither (vatios/kg) x 100 o (vatios/lb) x 100. Si el ncleo - prdida de valor se expresa en vatios/kg, la designacin de grado toma el sufijo M, indicando un ASTM norma mtrica. Varios ASTM planas - las enrolladas especificaciones de productos se escriben en versiones Inglesas y mtricas, tal como una 677-84 y su especificacin mtrica de compaero un 677M-83. Refiera a ASTM de norma Unas 664-87 para unascompleta y las condiciones que aplican a los parmetros de prueba.El pico relativo tpico de permeabilidad a 60 Hz y 1.5 T (15 kG) y tpica 60 Hzrms la excitacin para producir 1.5 T (15 kG) la instalacin se muestran, porque estos son los parmetros tiles de diseo para la aplicacin de este material. La mejor permeabilidad a la instalacin se obtiene en aceros con los contenidos ms inferiores de silicio, los granos ms grandes, baja impureza, y chapas ms delgadas. Los hierros de silicio no orientados se prefieren para motores laminados.Aceros al silicio no orientadosPlanos (isotrpicos) no orientados los productos enrollados estn disponibles semiprocesados y totalmente procesados cuyas condiciones y contenidos son 0.5 a 3.5% Si. La extensa mayora de determinada orientacin el acero de silicio se vende en - anchura de espirales (860 a 1220 mm, o 34 a 48 in las anchuras), y algunas se venden como hojas.En el proceso para uso elctrico frecuentemente sereviste con materiales orgnicos o inorgnicos despus del molino para reducir corrientes en las pilas de laminacin.Grado de proceso.Los contenidos de carbn de grados de proceso son relativamente depresin, comnmente ms adelante 0.030%. Sin embargo, el producto semiprocesado no esta suficientemente descarburizado para el uso general como abastecido; por lo tanto, descarburacin y annealing para desarrollar calidad potencial magntica y para evitar la antigedad magntica debe ser hecha por el usuario. Anlisis de este tipo se desempean tpicamente a temperaturas entre 790 y 845 Cpor aproximadamente 1 h con una apropiada decarburacin de la atmsfera. La atmsfera deber contener humedad suficiente para promocionar decarburacin sin la oxidacin excedente del metal. Una atmsfera de 20% H2, 80% N2, y un punto de roco de 15C frecuentemente encuentra estos requisitos. Sin embargo, es necesario llamar el fabricante para un seguro y apropiado anlisis de estas aleaciones.Los aceros elctricos semiprocesados son usados con una capa delgada de oxido para proveer resistencia de aislamiento.El proceso total es realizado por el fabricante en el hidrgeno hmedo sobre 825 C para reducir carbn. El final annealing la operacin se lleva por el fabricante a una temperatura ms alta (hasta 1100 C, o 2010 F para la faja continua) para promocionar desarrollo y crecimiento de grano de propiedades magnticas. Las caractersticas magnticas deseables se producenas durante la fabricacin el tratamiento de calor adicional por el comprador es generalmente no requerido. Todas las espirales se prueban y probadas segn ASTM de especificaciones Un 243, A347, y Un 804 mtodo de prueba, y grado con respecto a la calidad. Estos productos son primariamente destinados a frecuencia comercial de poder (50 o 60 Hz) las aplicaciones y se venden al mximo limita a una instalacin particular, un valor tpico es 1.5 T (15 kG).El Acero alSilicio de Grano OrientadoEl tamao de Grano es importante en el acero de silicio con respecto a prdidas de ncleo y flujo bajo - densidad de permeabilidad. Sin embargo, para alto flujo permeabilidad de densidad, cristalogrficamente la orientacin es un mayor factor de control. Los aceros de silicio se magnetizan ms fcilmente en la direccin del borde de cubo, {100}.Como mencionamos anteriormente, cuando el contenido de silicio en el hierro puro excede aproximadamente 21/2%, la transformacin alotrpica de hierro desdealfa a gama se suprime. El silicio ms alto - plancha de aleacin para ser totalmente ferrtica hasta el punto de fusin. Este comportamiento permite que el fabricante de estos productos de faja aplique el fro especial - enrollando y calentando - tratando de tcnicas para promocionar recristalizacin secundaria en el final. El proceso provee una buena textura cristalogrfica con el cubo paralelo a la direccin a enrollar {110}{001}, frecuentemente referido a como el cubicado - sobre - borde de orientacin. En la orientacin convencionallos grados contienen sobre 3.15% Si.Alrededor el 1970, mejor {110}{001}la textura cristalogrfica era desarrollada por la modificacin de composicin y el procesamiento. El mejorado de permeabilidad del material contiene sobre 2.9 a 3.2% Si. El grano convencional - orient 3.15% Si de acero tiene granos sobre 3 mm en el dimetro. El alto - el acero de silicio de permeabilidad tiende a tener granos sobre 8 mm o ms grande en el dimetro. Idealmente, el dimetrode grano debera ser menos de 3mm para minimizar excesivo remolino. Los revestimientos especiales proveen aislamiento elctrico e inducen tensiones en el acero. En este caso, el ncleo inducido de tensiones minimiza las prdidas y minimiza ruido en transformadores.

Fabricacin de transformadoresLos ncleos son producidos a partir de chapa de hierro silicio de grano orientado,con espesores entre 0,23 y 0,35 mm., en calidades comerciales standares (tipo M3, M4 o M5), o tipo HiBi (chapas de hierro silicio con grano orientado tratadas por lser), (alta permeabilidad grabado con lser) utilizndose este ltimo material cuando los requisitos de nuestros clientes, a travs de compras con capitalizacin de prdidas, hacen necesario valores reducidos de prdidas en vaco.Las chapas utilizadas, en todos los casos presentan aislacin elctrica en ambas caras a travs de una delgada pelcula de material inorgnico (conocida comercialmente como carlite), la cual presenta alta resistencia mecnica a los aceites minerales y a las altas temperaturas.La calidad de todas las partidas est garantizada por los certificados de origen del material (tests realizados en las Usinas Productoras) y por los rigurosos ensayos realizados en la recepcin y durante todo el proceso de produccin por nuestro Departamento de Aseguramiento de Calidad.El proceso de produccin de ncleos comienza con el flejado de la chapa de hierro silicio y su posterior corte a los largos y formas diseadas por nuestro Departamento de Ingeniera.Este proceso se lleva a cabo con mquinas automticas controladas por computadora y de alta produccin, lo que garantiza cortes con tolerancias mnimas, permitiendo adems el diseo de ncleos de tipo STEP LAP, lo que garantiza reducciones importantes en los valores de prdidas de vaco y fundamentalmente una reduccin del orden del 50% en la corriente de excitacin respecto de los ncleos tradicionales con juntas a 45.El montaje de los ncleos, finalmente se lleva a cabo en posicin horizontal, sobre dispositivos especialmente diseados para facilitar el perfecto ensamble entre columnas y yugos, y que permiten, una vez finalizado el apilado, llevar al ncleo totalmente armado a posicin vertical en forma gil y segura.Finalmente, durante todo el proceso se llevan a cabo estrictos controles dimensionales.MATERIALES MAGNTICOS BLANDOSLa mayor utilizacin de los materiales magnticos tiene lugar en la generacin de potencia. Un ejemplo es el ncleo ferromagntico de un transformador. Esta aplicacin requiere un material magntico blando. El rea encerrada por el ciclo ferromagntico de histresis representa la energa consumida en el recorrido de todo el ciclo. En aplicaciones de potencia de corriente alterna el ciclo debe recorrerse a frecuencias de 50 a 60 Hz. Como resultado, la pequea rea encerrada por el ciclo de histresis de un material magntico blando proporciona una fuente mnima de prdidas de energa. Por supuesto, es importante que el rea sea pequea, pero tambin es igualmente deseable una alta induccin de saturacin (Bs) para minimizar el tamao del ncleo del transformador.Una segunda fuente de prdidas de energa en aplicaciones de energa alterna es la generacin de una corriente elctrica oscilante (corriente inducida) provocada por un campo magntico oscilante. Las prdidas de energa provienen directamente del calentamiento por efecto Joule. Estas prdidas se pueden reducir incrementando la resistividad del material. Por esta razn las aleaciones hierro-silicio de alta resistencia han sustituido a los aceros al carbono no aleados en aplicaciones de potencia de baja frecuencia. La adicin de silicio tambin incrementa la permeabilidad magntica y, consecuentemente, Bs. Una mejora adicional de las propiedades magnticas se produce por el laminado en fro de las lminas de acero al silicio. Esto tiene la ventaja de conseguir una mayor permeabilidad a lo largo de ciertas direcciones cristalogrficas. La produccin de tales orientaciones preferentes o micro estructura orientada se muestra en las siguientes figuras.

FUENTES CONSULTADASMetalhandbook (Tomo de aleaciones especiales y materiales no ferrosos)Introduccin a la Ciencia de Materiales para Ingenieros (James F. Shackelford, cuarta edicin).Internet:En Internet se obtuvo poca informacin ya que el tema tratado es muy especfico y ninguna pgina (de las encontradas) se refera a este tema en especial, solo se haca mencin a la existencia de estos materiales pero sin ninguna especificacin tcnica o mtodos de obtencin.Sitios en los que se buscSe busc en yahoo.com y dentro de este en buscadores de ciencia.Las palabras clave que se usaron fueron:Chapas de acero Fe-Si de grano orientadoChapas Fe-SiChapas de acero grano orientadoChapas de grano orientadoGrano orientadoChapas para transformadoresFabricacin de transformadoresNcleos de transformadoresFabricacin de chapas para transformadoresAleaciones especialesEmpresas metalrgicasAleaciones de Fe-SiMateriales ferromagnticosSe busc tambin en Metacrawler.com y se utiliz las mismas palabras clavesSe busc tambin en Altavista.com y se utiliz las mismas palabras clavesEn todos los sitios consultados los nicos resultados satisfactorios fueron los de fabricacin de transformadores. El resto de la informacin contenida en este informe fue obtenida y traducida del libro Metalhandbook y el antes mencionado cuyo autor es James F. Shackelford.