Was ist Siliziumstahl?
Siliziumstahl, oft Elektrostahl genannt, ist Stahl mit Siliziumzusatz. Die Zugabe von Silizium zu Stahl erhöht den elektrischen Widerstand, verbessert die Durchlässigkeit von Magnetfeldern und verringert den Hystereseverlust des Stahls. Siliziumstahl wird in vielen elektrischen Anwendungen verwendet, in denen elektromagnetische Felder wichtig sind, beispielsweise in Transformatoren, Magnetspulen und Elektromotoren.
Während das Silizium in Siliziumstahl die Korrosionsrate des darin enthaltenen Eisens verringern kann, besteht der Hauptzweck der Zugabe von Silizium darin, den Hystereseverlust des Stahls zu verbessern. Die Hysterese ist die Verzögerung zwischen dem Zeitpunkt, zu dem ein Magnetfeld zum ersten Mal erzeugt oder an den Stahl angelegt wird, und dem Zeitpunkt, zu dem sich das Feld vollständig entwickelt. Die Zugabe von Silizium zu Stahl macht den Stahl effizienter und schneller im Hinblick auf den Aufbau und die Aufrechterhaltung von Magnetfeldern. Somit verbessert Siliziumstahl die Effizienz und Effektivität jeder Vorrichtung, die Stahl als Magnetkernmaterial verwendet.
Der dem Siliziumstahl zugesetzte Siliziumanteil variiert je nach Verwendungszweck um bis zu 6,5 Prozent. Bei einigen Produkten, wie Hochleistungsmotoren und Transformatoren, macht Silizium ungefähr 3 Prozent des Stahlaufbaus aus. Bei anderen Elementen, die einen geringeren Wirkungsgrad erfordern, wie beispielsweise bestimmten Arten von Motoranwendungen, kann die Menge an Silizium nur 2 Prozent betragen. Obwohl im Vergleich zu herkömmlichem Kohlenstoffstahl teuer, kann Siliziumstahl mit jedem Prozentsatz an Silizium hergestellt werden, der für eine bestimmte Anwendung benötigt wird.
Siliziumstahl wird in Streifen oder Rollen hergestellt, in die erforderlichen Formen geschnitten und dann wärmebehandelt, um die Korngröße des Stahls zu steuern. Durch die Steuerung der Korngröße kann der Hystereseverlust des Stahls genau gesteuert werden. Die Richtung des Korns in Siliziumstahl kann auch die Effizienz beeinflussen. Das Korn kann durch Walzen in eine Richtung orientiert werden, um seine Dichte zu verbessern, oder das Korn kann nicht orientiert sein und in alle Richtungen laufen, wodurch der Siliziumstahl kostengünstiger wird.
Sobald der Wärmebehandlungsprozess abgeschlossen ist, wird Siliziumstahl häufig beschichtet oder lackiert, um die Korrosion weiter zu verzögern, und dann auf die erforderlichen Dicken gestapelt. Diese Dicken werden als Laminierungen bezeichnet und können physikalisch aneinander befestigt oder miteinander verbunden sein oder nicht. Diese gestapelten Laminate dienen als Kern für fast alle in der heutigen Zeit verwendeten elektromagnetischen Geräte, von Stromadaptern für die Heimelektronik bis zu Transformatoren für Unterstationen, die Haushalte und Unternehmen mit elektrischem Strom versorgen.