Para agilizar su proyecto, puede etiquetar las pilas de laminación con detalles como tolerancia, material, acabado superficial, si se requiere o no aislamiento oxidado, cantidady mucho más.
¿Se ha preguntado alguna vez qué hace que nuestras redes eléctricas funcionen como lo hacen? Un tipo especial de material llamado acero CRGO es un héroe secreto. Este acero se coloca en el interior de los transformadores. Estos transformadores suministran energía a nuestros hogares y ciudades. Este artículo le mostrará todo el proceso de fabricación de este increíble acero eléctrico. Explicaremos cada paso complicado de forma sencilla y fácil de entender. Su lectura le ayudará a comprender cómo se fabrica este material tan especial. También aprenderá por qué es tan importante para no desperdiciar energía.
Para fabricar acero CRGO, hay que empezar por elegir las materias primas adecuadas. La principal es el hierro muy puro. Este hierro debe tener muy pocas cosas que no quieras, que se llaman impurezas. Una impureza puede estropear el funcionamiento posterior del acero con los imanes. El proceso de fabricación necesita un comienzo muy limpio. Por eso, elegir las mejores materias primas es una parte muy importante de toda la producción.
Junto con el hierro, otra parte importante es el silicio. Por eso el acero CRGO es un tipo de acero al silicio. Se añade una cantidad exacta de silicio, normalmente unos 3%. También se añaden pequeñas cantidades de otras cosas. Estas ayudan en el proceso de fabricación. El objetivo es conseguir una aleación de acero perfecta desde el principio. Todos los pasos siguientes sólo funcionan bien si se empieza con el material adecuado. Este control inicial ayuda a garantizar que el producto final tenga pocas pérdidas en el núcleo.
La composición del acero se elige por una buena razón. Todo en la mezcla tiene un trabajo especial. Como hemos dicho, el material principal es el hierro. Pero añadir silicio es lo que lo convierte en un acero eléctrico especial. El silicio hace que el acero no sea tan bueno transportando electricidad. Esto podría parecer algo malo. Pero en realidad es muy bueno para este uso. Ayuda a reducir la pérdida de energía, lo que se conoce como pérdidas por corrientes parásitas. Esta propiedad es muy importante para fabricar un núcleo de transformador de alto rendimiento.
La importancia de la composición correcta del acero es extremadamente alta. Un pequeño error en este punto puede acarrear grandes problemas más adelante. El material acabado debe tener unas propiedades magnéticas realmente excelentes. Debe permitir que la energía magnética, llamada flujo magnético, fluya fácilmente a través de él en una sola dirección. Esta capacidad se denomina alta permeabilidad. La mezcla adecuada de hierro y acero al silicio hace que el acero tenga estas propiedades. Todo el proceso de fabricación está hecho para trabajar con esta composición especial del acero.
Una vez recogidas las materias primas, comienza el primer gran paso del proceso de fabricación. Los materiales se introducen en un horno gigante. El horno utiliza una gran cantidad de calor. Este calor funde el hierro y el silicio. Se forma un líquido caliente llamado acero fundido. Hay que vigilar muy de cerca la temperatura durante este proceso de calentamiento. Así se garantiza que todo se funda en una aleación de acero perfectamente mezclada.
Mientras el acero es un líquido, también se limpia. El material más ligero y las impurezas suben a la superficie. Esta capa superior se llama escoria y se retira. Esta fase de limpieza es muy importante. Garantiza que el acero final esté muy, muy limpio. Una vez limpio, el acero fundido se vierte en un molde grande. Empieza a enfriarse y se convierte en un bloque sólido de acero. Este bloque es el que se utiliza en las siguientes fases del proceso de fabricación.
El bloque de acero sigue siendo bastante grueso. Para hacerlo más fino, se somete a un proceso de laminado. La primera vez que esto ocurre es durante el laminado en caliente. El bloque se somete a otro proceso de calentamiento. Se calienta a una temperatura muy alta. Esto hace que el acero se ablande y sea muy fácil de moldear. A continuación, el bloque caliente pasa por unos rodillos enormes. Estos rodillos presionan el acero. Así se consigue que sea mucho más largo y fino.
Este paso se repite varias veces. Cada vez, la chapa de acero se vuelve un poco más fina. El proceso de laminado en caliente es un paso normal en la fabricación de acero. En el caso del acero eléctrico CRGO, prepara el material para la parte más importante del proceso de fabricación: el laminado en frío. El objetivo en este punto es conseguir que el acero tenga el grosor perfecto para iniciar el siguiente paso. La superficie del acero también se prepara durante este proceso.
El laminado en frío es el paso que hace tan especial al acero CRGO. CRGO son las siglas de Cold Rolled Grain-Oriented steel (acero laminado en frío de grano orientado). Este proceso no es como el laminado en caliente. Se realiza cuando el acero está a una temperatura ambiente normal. Las chapas pasan una vez más por los rodillos. Este proceso hace que el acero sea mucho más fino. El grosor final de las chapas de acero es muy importante para su funcionamiento. Un material más fino ayuda a gastar menos energía.
Pero hacer que el acero sea más fino no es la única razón de este paso. El proceso de laminado en frío hace algo muy especial en el interior del acero. Cambia la disposición de las minúsculas piezas metálicas, llamadas granos. Este proceso hace que los granos apunten en la misma dirección. Es lo que se llama orientación de los granos. Esta configuración especial permite que la energía magnética se mueva fácilmente a través del acero en esa dirección. Esta es la propiedad secreta que hace que el núcleo del transformador sea tan eficiente. Este complicado paso es lo que confiere al acero laminado en frío de grano orientado sus increíbles propiedades magnéticas.
Tras el primer proceso de laminado en frío, el acero está muy duro y lleno de tensión. Hay que ablandarlo antes de poder utilizarlo en las siguientes fases. Esto se hace con un proceso de tratamiento térmico que se llama recocido. Las chapas de acero pasan por un largo horno para calentarse. El calor se vigila y gestiona con mucho cuidado. Este primer proceso de recocido ayuda a eliminar la tensión del material.
Este proceso de calentamiento y enfriamiento lento no sólo sirve para ablandar el acero. También ayuda a que la estructura del grano empiece a tomar forma. Los pequeños granos empiezan a crecer. Este es el primer paso para que los granos adopten el mejor patrón, necesario para reducir las pérdidas magnéticas. El proceso de recocido es muy importante para fabricar acero eléctrico de alta calidad. Sin este tratamiento térmico, el acero no tendría las propiedades adecuadas.
Hay otro proceso de recocido especial por el que tiene que pasar el acero CRGO. Se denomina recocido de descarburación. "Descarburación" es una palabra larga que sólo significa "quitar el carbono". El carbono es una impureza del acero eléctrico. Incluso una pequeña cantidad de carbono puede dañar el funcionamiento del imán en el núcleo del transformador. Este paso del proceso se realiza para eliminarlo.
Durante esta fase de recocido, las chapas de acero se calientan en un tipo especial de aire. Este aire contiene hidrógeno y nitrógeno. El hidrógeno se mezcla con el carbono del acero y lo elimina en forma de gas. Este paso hace que el acero sea muy puro. Este proceso de recocido es muy necesario para fabricar un material con una pérdida de histéresis muy baja. Una pérdida baja es lo más importante para el acero que se utiliza en el núcleo de un transformador de alta eficiencia.
Una vez que el acero está limpio y la estructura del grano empieza a formarse, se aplica un revestimiento especial. Este revestimiento es una capa muy fina de un material parecido al vidrio. Se aplica sobre la superficie de las chapas de acero. Este revestimiento tiene dos funciones muy importantes. En primer lugar, actúa como un muro para detener la electricidad. Cuando las chapas de acero se apilan para formar el núcleo de un transformador, este revestimiento impide que la energía salte de una chapa a otra. Esto ayuda a reducir la pérdida de energía en el núcleo.
La segunda función del revestimiento es ayudar durante el último tratamiento térmico. El revestimiento crea una tracción en la superficie del acero. Este tirón ayuda a que la estructura del grano crezca en la dirección correcta durante el recocido final. Esto ayuda a que funcione aún mejor con imanes. La calidad de este revestimiento es muy importante para el funcionamiento final del acero CRGO.
| Tipo de revestimiento | Objetivo principal | Cómo ayuda |
|---|---|---|
| A base de fosfatos (Carlita) | Aislamiento y tensión | Detiene las corrientes parásitas entre chapas en el núcleo. Tira de la superficie durante el recocido final para ayudar a la orientación del grano. |
| Recubrimiento orgánico | Protección adicional contra el óxido | Puede aplicarse sobre el primer revestimiento para mantener seguro el acero durante su transporte y almacenamiento. |
El último paso para conseguir las propiedades especiales del acero CRGO es el recocido final. Se trata de un tratamiento térmico a muy alta temperatura. Las chapas de acero recubiertas se mueven lentamente por un horno muy largo. La temperatura sube mucho, casi lo suficiente para fundir el acero. Este último proceso de calentamiento es el que hace que el patrón de los granos sea el correcto.
Durante este recocido, los granos pequeños crecen y se convierten en granos muy grandes. Y gracias al proceso de laminado en frío y al revestimiento, estos granos crecen en una misma dirección muy específica. Esto es lo que crea la propiedad de "grano orientado". Esta estructura de grano largo es como una vía rápida y fácil para la energía magnética. Permite que el flujo magnético se mueva sin que casi nada lo frene. Esto significa que la pérdida de energía es muy baja. Tras el calentamiento a alta temperatura, el acero recocido se deja enfriar lentamente. Esto congela el perfecto patrón de grano para que no cambie. Este proceso final de recocido es lo que confiere al material su baja pérdida de núcleo y su alta permeabilidad.
Tras el recocido final, el proceso de fabricación está casi terminado. El largo rollo de acero CRGO acabado se revisa con sumo cuidado. Este proceso de inspección garantiza que el material sea exactamente el correcto. Las personas que prueban el acero comprueban su grosor, el aspecto de la superficie y, lo que es más importante, sus propiedades magnéticas. Miden la pérdida en el núcleo para asegurarse de que es muy baja. También comprueban la permeabilidad para asegurarse de que es muy alta. Sólo se vende el acero que supera todas las pruebas.
El principal uso de este material especial es en el núcleo de transformadores de potencia y distribución. Los grandes rollos de acero eléctrico CRGO se cortan en finas chapas de acero de formas especiales. Estas chapas se apilan para construir el núcleo del transformador. Como se conoce la dirección del grano, el núcleo se construye de modo que el campo magnético se mueva siempre en esa dirección. Esto hace que el transformador sea muy, muy eficiente. Esta alta eficiencia impide que se desperdicie mucha energía en todo el mundo. El complicado proceso de fabricación se hace por una buena razón: para producir este material que ahorra energía.
Para agilizar su proyecto, puede etiquetar las pilas de laminación con detalles como tolerancia, material, acabado superficial, si se requiere o no aislamiento oxidado, cantidady mucho más.
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