Raesuuntautunut sähköteräs: avainsovellus erittäin tehokkaille sähkömagneettisille materiaaleille

Raesuuntautunut sähköteräs (GOES) on eräänlainen teräs, jolla on erityisiä magneettisia ominaisuuksia ja jota käytetään laajalti voimalaitteiden ja muuntajien ydinkomponenteissa. Toisin kuin tavallisella teräksellä, suunnatulla sähköteräksellä on erinomainen magneettinen läpäisevyys ja pieni energiahäviö, joten sillä on tärkeä rooli voimansiirrossa ja muuntamisessa.
Raeorientoitunut sähköteräs on erikoiskäsitelty vähähiilinen teräs, jota käytetään pääasiassa muuntajien, generaattoreiden, moottoreiden ja muiden laitteiden magneettikomponenttien valmistukseen. Sen suurin piirre on se, että rakeet ovat järjestetty tiettyyn suuntaan, yleensä merkittävästi pitkittäis- tai poikittaissuunnassa. Tämän rakenteen ansiosta teräksellä on erittäin pieni hystereesihäviö ja korkea magneettinen permeabiliteetti tietyssä suunnassa, mikä parantaa sähkömagneettisten laitteiden tehokkuutta.
Suunnatun sähköteräksen valmistusprosessi on erittäin monimutkainen ja sisältää yleensä seuraavat vaiheet:
Raeorientoidun sähköteräksen tuotanto vaatii ensin sulatusta, erittäin puhtaan raudan ja seosaineiden sekoittamista perussulan teräksen muodostamiseksi. Valun jälkeen sula teräs jäähdytetään aihioiksi tai levyiksi.

Kuuma- ja kylmävalssausprosessien aikana orientoidun sähköteräksen pintaan muodostuu vähitellen ohuempia teräslevyjä, joiden paksuus vaihtelee yleensä 0,2-0,5 mm. Valssausprosessi ei ainoastaan ​​ohjaa teräksen paksuutta, vaan vaikuttaa myös rakeiden suuntaukseen.
Erityisen lämpökäsittelyprosessin avulla, erityisesti hehkutusprosessin aikana, rakeiden suuntausta ohjataan siten, että rakeet ovat linjassa pituus- tai poikittaissuunnassa. Tämä prosessi, jota usein kutsutaan "raeorientaatiokäsittelyksi", voi merkittävästi parantaa teräksen magneettisia ominaisuuksia.
Muovatun raeorientoituneen sähköteräksen pintaan lisätään yleensä ohut kerros eristävää pinnoitetta estämään oikosulkuja ja hystereesiä käytön aikana. Lisäksi tarvitaan jälkikäsittelyprosesseja, kuten hehkutusta, jotta teräksen magneettiset ominaisuudet voidaan edelleen optimoida.
Raeorientoidun sähköteräksen suurin ominaisuus on sen korkea magneettinen permeabiliteetti, mikä tarkoittaa, että se voi tarjota voimakkaan magneettisen induktion alemmissa magneettikentissä. Korkea magneettinen permeabiliteetti tarkoittaa, että voimalaitteet voivat siirtää sähköenergiaa tehokkaammin ja vähentää energiahävikkiä ajon aikana.
Toinen tärkeä raeorientoidun sähköteräksen ominaisuus on alhainen hystereesihäviö. Hystereesihäviö tarkoittaa energiaa, jonka magneettiset materiaalit kuluttavat magneettikentän muutoksen aikana. Matala hystereesihäviö voi parantaa merkittävästi voimalaitteiden energiatehokkuutta.
Raeorientoidulla sähköteräksellä on vahva virran iskunkesto, mikä tekee siitä vakaamman korkean kuormituksen ja korkeajännitteisissä työympäristöissä ja soveltuu käytettäväksi muuntajien ja moottoreiden ydinosissa.
Raesuuntautuneen sähköteräksen raesuuntausominaisuuksien ansiosta se voi tehokkaasti vähentää sähkömagneettisia häviöitä ja parantaa voimalaitteiden käyttötehokkuutta. Erityisesti muuntajissa rakeisen sähköteräksen käyttö voi vähentää merkittävästi energiahäviöitä käytön aikana.
Yksi rakeisen sähköteräksen tärkeimmistä sovellusalueista on tehomuuntajat. Muuntajien ydinosan valmistukseen käytetään suuntautunutta sähköterästä, mikä voi merkittävästi vähentää energiahävikkiä ja parantaa muuntajan hyötysuhdetta ja vakautta. Koska muuntajia vaaditaan usein toimimaan suurilla kuormituksilla pitkiä aikoja, rakeisen sähköteräksen käyttö voi parantaa merkittävästi laitteiden pitkän aikavälin suorituskykyä.
Raeorientoitunutta sähköterästä käytetään laajalti myös generaattoreissa ja sähkömoottoreissa. Se voi vähentää energiahukkaa sähköntuotannon ja moottorin käytön aikana sekä parantaa laitteiden tehokkuutta ja käyttöikää.
Suurtaajuusmuuntajissa ja tehonsyöttölaitteissa rakeisen sähköteräksen pienihäviöiset ominaisuudet ovat erityisen tärkeitä. Se voi tehokkaasti vähentää häviöitä suurtaajuuskäytön aikana ja varmistaa laitteiden tehokkaan toiminnan.
Orientoidun sähköteräksen käyttö voimalaitteissa ja sähkönsiirrossa voi parantaa koko voimajärjestelmän hyötysuhdetta, vähentää energiahävikkiä voimansiirron aikana ja alentaa käyttökustannuksia.
Kun globaali panostus energiatehokkuuteen ja kestävyyteen kasvaa edelleen, rakeisen sähköteräksen kysyntä kasvaa tasaisesti. Raesuuntautuneen sähköteräksen tutkimus- ja kehitystyössä keskitytään jatkossa edelleen seuraaviin näkökohtiin:
Tieteen ja tekniikan kehityksen myötä valmistajat sitoutuvat parantamaan suunnatun sähköteräksen magneettisia ominaisuuksia, erityisesti lisäämään sen magneettista läpäisevyyttä ja vähentämään hystereesihäviötä, jotta ne täyttäisivät korkean hyötysuhteen teholaitteiden materiaalin suorituskyvyn korkeammat vaatimukset.
Ympäristöystävällisten sähköteräsmateriaalien tutkimus- ja kehitystyöstä tulee tärkeä suunta tulevaisuudessa. Ympäristönsuojelumääräysten vahvistuessa valmistajat sitoutuvat kehittämään saastumattomia, kierrätettäviä sähköteräsmateriaaleja.
Raesuuntautuneelle sähköteräkselle saattaa tulevaisuudessa löytyä lisää sovelluksia älykkäissä sähköverkoissa, sähköajoneuvoissa ja muilla aloilla. Älykkään teknologian kehittymisen myötä räätälöidyt ja korkean suorituskyvyn sähköteräsmateriaalit tulevat yhä suositummiksi markkinoilla.