Zrnati elektrotehnički čelik: ključna primjena za elektromagnetske materijale visoke učinkovitosti

Zrnati elektrotehnički čelik (GOES) je vrsta čelika s posebnim magnetskim svojstvima i naširoko se koristi u osnovnim komponentama energetske opreme i transformatora. Za razliku od običnog čelika, orijentirani elektrotehnički čelik ima izvrsnu magnetsku propusnost i male gubitke energije, tako da ima vitalnu ulogu u prijenosu i pretvorbi energije.
Zrnati elektrotehnički čelik je posebno obrađeni niskougljični čelik koji se uglavnom koristi za proizvodnju magnetskih komponenti za transformatore, generatore, motore i drugu opremu. Njegova najveća značajka je da su zrna raspoređena u određenom smjeru, obično sa značajnom orijentacijom u uzdužnom ili poprečnom smjeru. Ova struktura omogućuje čeliku izuzetno nizak gubitak histereze i visoku magnetsku permeabilnost u određenom smjeru, čime se poboljšava učinkovitost elektromagnetske opreme.
Proces proizvodnje usmjerenog elektrotehničkog čelika vrlo je složen i obično uključuje sljedeće korake:
Proizvodnja zrnasto orijentiranog elektrotehničkog čelika prvo zahtijeva taljenje, miješanje željeza visoke čistoće i legirajućih elemenata kako bi se dobio osnovni rastaljeni čelik. Nakon lijevanja rastaljeni čelik se hladi u gredice ili ploče.

Tijekom procesa toplog i hladnog valjanja, površina orijentiranog elektročelika postupno formira tanje čelične limove, debljine obično u rasponu od 0,2 mm do 0,5 mm. Proces valjanja ne samo da kontrolira debljinu čelika, već također utječe na orijentaciju zrna.
Posebnim postupkom toplinske obrade, posebice tijekom procesa žarenja, kontrolira se orijentacija zrna tako da su zrna poredana uzdužno ili poprečno. Ovaj proces, koji se često naziva "obrada orijentacije zrna", može značajno poboljšati magnetska svojstva čelika.
Tanak sloj izolacijske prevlake obično se dodaje na površinu oblikovanog zrnasto orijentiranog elektrotehničkog čelika kako bi se spriječili kratki spojevi i histereza tijekom uporabe. Osim toga, potrebni su procesi naknadne obrade kao što je žarenje kako bi se dodatno optimizirala magnetska svojstva čelika.
Najveća značajka zrnatog elektrotehničkog čelika je njegova visoka magnetska propusnost, što znači da može pružiti jaku magnetsku indukciju pod nižim magnetskim poljima. Visoka magnetska propusnost znači da energetska oprema može učinkovitije prenositi električnu energiju i smanjiti gubitak energije tijekom rada.
Druga važna značajka zrnato orijentiranog elektrotehničkog čelika je nizak gubitak histereze. Gubitak histereze odnosi se na energiju koju magnetski materijali troše tijekom promjene magnetskog polja. Niski gubici histereze mogu značajno poboljšati energetsku učinkovitost energetske opreme.
Zrnati elektrotehnički čelik ima jaku otpornost na strujni udar, što ga čini stabilnijim u radnim okruženjima s visokim opterećenjem i visokim naponom te je prikladan za upotrebu u jezgri transformatora i motora.
Zbog karakteristika orijentacije zrna zrnatog elektrotehničkog čelika, on može učinkovito smanjiti elektromagnetske gubitke i poboljšati radnu učinkovitost energetske opreme. Posebice u transformatorima, korištenje zrnatog elektrotehničkog čelika može značajno smanjiti gubitke energije tijekom rada.
Jedno od najvažnijih područja primjene zrnatog elektrotehničkog čelika su energetski transformatori. U transformatorima se za proizvodnju dijela jezgre koristi orijentirani elektrotehnički čelik, koji može značajno smanjiti gubitak energije i poboljšati učinkovitost i stabilnost transformatora. Budući da se od transformatora često zahtijeva da rade pod velikim opterećenjima tijekom dugih vremenskih razdoblja, korištenje zrnatog elektrotehničkog čelika može značajno poboljšati dugoročne performanse opreme.
Zrnati elektrotehnički čelik također se široko koristi u generatorima i elektromotorima. Može smanjiti gubitak energije tijekom proizvodnje električne energije i rada motora te poboljšati učinkovitost i vijek trajanja opreme.
U visokofrekventnim transformatorima i opremi za napajanje, svojstva niskih gubitaka zrnatog elektrotehničkog čelika su posebno važna. Može učinkovito smanjiti gubitke tijekom visokofrekventnog rada i osigurati učinkovit rad opreme.
Primjenom usmjerenog elektročelika u elektroenergetskoj opremi i prijenosu električne energije može se poboljšati učinkovitost cjelokupnog elektroenergetskog sustava, smanjiti gubitak energije tijekom prijenosa energije i smanjiti pogonski troškovi.
Kako globalna usredotočenost na energetsku učinkovitost i održivost nastavlja rasti, potražnja za elektrotehničkim čelikom orijentiranim na žitarice u stalnom je porastu. U budućnosti će se istraživanje i razvoj zrnasto orijentiranih elektrotehničkih čelika dodatno usredotočiti na sljedeće aspekte:
S napretkom znanosti i tehnologije, proizvođači će biti posvećeni poboljšanju magnetskih svojstava orijentiranog elektrotehničkog čelika, posebno povećanju njegove magnetske propusnosti i smanjenju gubitaka zbog histereze, kako bi zadovoljili veće zahtjeve za performanse materijala visokoučinkovite energetske opreme.
Istraživanje i razvoj ekološki prihvatljivih elektročeličnih materijala postat će važan smjer u budućnosti. Kako propisi o zaštiti okoliša nastavljaju jačati, proizvođači će biti posvećeni razvoju materijala od elektročelika koji ne zagađuju okoliš i koji se mogu reciklirati.
Zrnati električni čelik također bi mogao naći više primjena u pametnim mrežama, električnim vozilima i drugim područjima u budućnosti. S razvojem pametne tehnologije, prilagođeni i visokoučinkoviti materijali od elektrotehničkog čelika postat će sve popularniji na tržištu.