Põhjalik arusaam mitteorienteeritud elektriterasest

GNEE teras Orienteerimata elektriteras

Orienteerimata elektriterason väga madala süsinikusisaldusega pehme magnetsulam ferrosilikoonist. See on asendamatu ja oluline materjal elektri-, elektroonika- ja sõjatööstuses. Orienteerimata räniteras on pöörlevates magnetväljades töötavate mootori- ja generaatorirootorite põhimaterjal, mis nõuab häid magnetilisi omadusi ja protsessi jõudlust. Viimastel aastatel on kiirete ja miniatuursete mootorite väljatöötamisega seatud mitteorienteeritud räniterasele kõrgemad jõudlusnõuded, näiteks madal rauakadu ja kõrge magnetiline induktsioon kõrgetel sagedustel.
Elektriterase keeruka tootmisprotsessi ja seadmete ning range koostise kontrolli tõttu peavad ettevõtted elektriterase tootmistehnoloogiat oma eluks ja kaitsevad seda patentide näol. Elektriterase tootmistehnoloogia ja toodete kvaliteet on muutunud üheks oluliseks näitajaks riigi terasetehnoloogia arengutaseme mõõtmiseks.
Üldiselt moodustab mootorite elektritarbimine ligikaudu 65–70% kogu elektritootmisest. Kui mootorite kadu saab 2006. aasta statistika põhjal vähendada 10% võrra, võivad mootorid üleriigiliselt säästa 20 miljardit kW·h/a või rohkem, mis võrdub 7,7 miljoni tonni standardsöe säästmisega, vähendades vääveldioksiidi heitkoguseid rohkem kui 120,000 tonni, vähendades lämmastikdioksiidi heitkoguseid enam kui 70,000 tonni ja süsinikdioksiidi heitkoguseid enam kui 20 miljoni tonni võrra. Seetõttu on mitteorienteeritud elektriterase jõudluse parandamine energiasäästu ja heitkoguste vähendamise seisukohast väga oluline.

Orienteerimata elektriterase jõudluse parandamise peamine tehniline võti on terase koostise edasine range kontrolli saavutamine, kuna mikroelementidel on suur mõju mitteorienteeritud räniterase magnetilistele omadustele.

Peamised kahjulikud elemendid, mis kahjustavad selle magnetilisi omadusi, on:
(1) Süsinik: see suurendab rauakadu, põhjustab vananemist ja moodustab peeneid karbiide.
(2) Lämmastik, väävel ja hapnik: sulfiidid nagu MnS, nitriidid nagu AlN ja TiN ning erinevad oksiidid ja muud peened osakesed sadestatakse, et vältida domeeni seina liikumist.
(3) Titaan: TiC ja TiN peenosakesed sadestuvad, mis tõstab ümberkristallimistemperatuuri, aeglustab ümberkristallimist ja terade kasvu ning soodustab ebasoodsa orientatsiooni teket.
(4) Vanaadium, tsirkoonium ja nioobium: tekitab VC, VN, ZrC, ZrN, NbC ja NbN peente osakeste sadenemise, takistades ümberkristallumist ja terade kasvu.
(5) Arseen: soodustab sulfiidide, nagu MnS, sadestumist.
(6) Vask: tekivad CuS osakesed, mis takistavad magnetdomeeni seinte liikumist ja kristalliterade kasvu.
(7) Molübdeen: tekitab sellega seotud oksiidi-, sulfiidi- ja nitriidiosakesi, mis mõjutavad jõudlust.

Orienteerimata räniterase magnetilistele omadustele kasulikku või kahekordset mõju avaldavad elemendid on järgmised:
(1) Alumiinium: alumiiniumi roll on sarnane räni omaga. Alumiinium võib suurendada vastupidavust, kahandada austeniidi faasi pindala ja soodustada tera kasvu, seega on sellel teatud kasulik mõju. Alumiiniumi rolli mõjutab aga lämmastikusisaldus räniterases. Alumiinium ja lämmastik moodustavad kergesti AlN sademefaasi, mis vähendab räniteraslehe magnetilisi omadusi. Kui sadestunud AlN-osakeste suurus on väiksem kui 0,5 μm, kinnitavad need terade piire ja takistavad terade kasvu, suurendades seeläbi rauakadu. Kui aga sadestunud AlN-osakeste suurus on suurem kui 1 μm, on nende kinnitusefekt terade piiridele väga kerge ja seetõttu mõjutab see proovi magnetilisi omadusi vähe.
(2) Fosfor: fosfor võib parandada raua-räni sulami magnetilisi omadusi. Fosfor võib tera piiridel moodustada raudfosfiidi, mis võib parandada räniterase stantsimisomadusi. Fosfori eraldumine terade piiridel võib takistada ebasoodsalt orienteeritud ümberkristalliseerunud terade tuuma moodustumist ja kasvu ning suurendada magnetilise induktsiooni intensiivsust. Samal ajal suurendab fosfor räniterase vastupidavust ja vähendab rauakadu.
(3) Mangaan: mangaan võib suurendada räniterase vastupidavust ja vähendada rauakadu. Kuid mangaani roll on palju seotud väävlisisaldusega. Kui kuumvaltsimise kuumutustemperatuur on madalam kui MnS tahke lahuse temperatuur, saab tekkinud MnS-i jämedaks muuta; kui see ületab MnS tahke lahuse temperatuuri, siis MnS lahustub ja dispergeerub ning sadestub järgneva jahutusprotsessi käigus, vähendades seeläbi magnetilisi omadusi.
(4) Tina: teatud piirides jääv tina kogus soodustab soodsa tekstuuri teket, parandab magnetilist induktsiooni ja vähendab rauakadu.

Külmvaltsitud orienteerimata elektriterase tehas