Wat is siliciumstaal?
Siliciumstaal, vaak elektrisch staal genoemd, is staal waaraan silicium is toegevoegd. De toevoeging van silicium aan staal verhoogt de elektrische weerstand, verbetert het vermogen van magnetische velden om het binnen te dringen en vermindert het hysteresisverlies van het staal. Siliciumstaal wordt gebruikt in veel elektrische toepassingen waar elektromagnetische velden belangrijk zijn, zoals in transformatoren, magnetische spoelen en elektrische motoren.
Hoewel het silicium in siliciumstaal de corrosiesnelheid van het ijzer erin kan verminderen, is het primaire doel van het toevoegen van silicium het hysteresisverlies van het staal te verbeteren. Hysterese is de vertraging tussen het moment waarop een magnetisch veld voor het eerst wordt gegenereerd of aangebracht op het staal en wanneer het veld zich volledig ontwikkelt. De toevoeging van silicium aan staal maakt het staal efficiënter en sneller voor het opbouwen en onderhouden van magnetische velden. Siliciumstaal verbetert dus de efficiëntie en effectiviteit van elk apparaat dat staal als magnetisch kernmateriaal gebruikt.
Het percentage silicium dat aan siliciumstaal wordt toegevoegd varieert met het beoogde gebruik tot 6,5 procent. Voor sommige items, zoals zeer efficiënte motoren en transformatoren, bestaat silicium uit ongeveer 3 procent van de samenstelling van het staal. In andere items die minder efficiëntie vereisen, zoals bepaalde typen motortoepassingen, kan de hoeveelheid silicium zo laag zijn als 2 procent. Hoewel duur in vergelijking met gewoon koolstofstaal, kan siliciumstaal worden geproduceerd met elk percentage silicium dat nodig is voor een specifieke toepassing.
Siliciumstaal wordt geproduceerd in strips of rollen, in de benodigde vormen gesneden en vervolgens met warmte behandeld om de korrelgrootte van het staal te regelen. Door controle van de korrelgrootte kan het hysteresisverlies van het staal nauwkeurig worden geregeld. De richting van de korrel in siliciumstaal kan ook de efficiëntie beïnvloeden. De korrel kan door walsen in één richting worden georiënteerd om de dichtheid ervan te verbeteren of de korrel kan niet-georiënteerd zijn en in alle richtingen lopen, waardoor het siliciumstaal goedkoper wordt.
Zodra het warmtebehandelingsproces is voltooid, wordt siliciumstaal vaak gecoat of gelakt om corrosie verder te vertragen en vervolgens tot de benodigde dikten gestapeld. Deze dikten worden laminaties genoemd en kunnen al dan niet fysiek aan elkaar worden gehecht of gebonden. Deze gestapelde laminaties fungeren als de kernen van bijna alle elektromagnetische apparaten in modern gebruik, van stroomadapters voor thuiselektronica tot substationtransformatoren die stroom leveren aan huizen en bedrijven.