Gradi di laminazione CRGO (M0/M2/M3/M4/M5): come leggere le schede tecniche GOES

Se si ricorda una sola cosa, che sia questa: M0/M2/M3/M4/M5 sono solo storie sullo spessore e sulle finestre di perdita, mentre le schede tecniche GOES sono il vero testo. Il grado sull'etichetta della laminazione è un'abbreviazione. La scheda tecnica dice cosa si ottiene e cosa si paga in watt per chilogrammo e in millimetri.

1. Perché "M3" è ancora presente quando il mondo è passato ai codici IEC

Ufficialmente, acciaio elettrico a grana orientata è oggi definito dalla norma IEC 60404-8-7, con gradi strutturati in base a fasce di spessore come 0,20, 0,23, 0,27, 0,30 e 0,35 mm e limiti di perdita a un'induzione specificata, di solito 1,7 T.

In pratica, i trasformatori dicono ancora "nucleo M3", "nucleo M4" e così via. Il vecchio linguaggio della serie AISI M si rifiuta di morire, perché racchiude tre cose in un'etichetta compatta: uno spessore nominale, una perdita approssimativa del nucleo e un'immagine mentale della posizione di quel materiale nella scala dei costi e delle prestazioni.

Così ci si ritrova con una moderna scheda tecnica GOES piena di codici come M108-23 o 23JGSE075, mentre il disegno o la richiesta di offerta dicono "CRGO M4, 0,27 mm". Il compito è quello di collegare questi due mondi senza fare confusione.

2. Cosa codificano realmente "M0 / M2 / M3 / M4 / M5

I classici gradi di laminazione parlano principalmente di spessore, con prestazioni di perdita implicite piuttosto che completamente specificate. Una visione semplificata, allineata alle offerte tipiche di GOES delle principali fabbriche, è la seguente.

Questi numeri variano a seconda del laminatoio e della generazione di acciaio; sono indicativi, non rappresentano una specifica di acquisto. Il punto è che l'etichetta "M" indica solo una fascia. Nella scheda tecnica è possibile vedere l'esatta finestra di perdita garantita dal fornitore.

3. La linea dei nomi: decodificare i moderni codici di grado GOES

Prima di esaminare le tabelle della scheda tecnica, il nome stesso del grado contiene già la maggior parte delle informazioni necessarie. I diversi mulini utilizzano alfabeti diversi, ma la struttura è simile.

Prendiamo un codice in stile Aperam come "M108-23". Lo schema è ben documentato nelle note del settore: "M" per acciaio elettrico, "108" come perdita specifica a 1,7 T moltiplicata per 100, "23" come spessore in millimetri moltiplicato per 100. Quindi M108-23 è un nastro da 0,23 mm con P1,7/50 intorno a 1,08 W/kg. Quindi M108-23 è un nastro di 0,23 mm con P1,7/50 intorno a 1,08 W/kg.

Se si aggiunge un carattere in più, la storia cambia leggermente. Un codice come "M120-30P5" è stato descritto come: acciaio elettrico, 1,20 W/kg a 1,7 T, spessore 0,30 mm, famiglia ad alta permeabilità ("P"), e un designatore di frequenza. L'ultima cifra è di solito una convenzione interna intorno ai 50 o 60 Hz; si conferma comunque nella tabella.

Confrontate ora questo dato con un codice GOES allineato alle norme IEC, come "M130-30" in una tabella di dati. Anche in questo caso, 130 indica il livello di perdita a 1,7 T e 30 lo spessore. La vecchia etichetta di laminazione "M5" diventa quindi un vago indicatore: probabilmente si tratta di qualcosa come M130-30, ma è necessario controllare i numeri reali.

Una volta letto questo schema, la prima pagina di una scheda tecnica smette di essere un marchio e si trasforma in un riassunto numerico compatto.

4. Il tavolo magnetico: cosa conta davvero per un designer

La maggior parte delle schede tecniche GOES ancorano le loro garanzie a pochi punti standard. I nomi variano leggermente, ma la struttura è stabile tra i vari produttori.

Prima di tutto le colonne di perdita del nucleo. Si vedranno notazioni come P1,5/50, P1,7/50, o P15/50. Tutte indicano la perdita totale per chilogrammo a una determinata induzione (1,5 o 1,7 T) e frequenza (50 Hz o 60 Hz). Le schede in stile cinese e JIS spesso lo indicano esplicitamente, ad esempio indicando che P15/50 è la perdita a 1,5 T e 50 Hz, mentre P10/400 è a 1,0 T e 400 Hz.

Seguono le colonne della densità di flusso. Si vedranno B8, B50 o "polarizzazione magnetica a 800 A/m". Le schede basate su IEC e JIS garantiscono in genere un minimo di B50 (densità di flusso a 5000 A/m) e talvolta B8 a 800 A/m. I gradi ad alta permeabilità aumentano leggermente questi valori a parità di campo, il che si riflette direttamente sulla corrente di eccitazione e sull'impedenza di cortocircuito.

La stampa fine è importante. Alcune tabelle riportano solo "valori garantiti a 1,7 T, 50 Hz" e indicano 1,5 T e 60 Hz come valori tipici. Altre garantiscono entrambe le serie. Alcune specificano "come cesoiato"; altre specificano "dopo ricottura sotto sforzo a 750 °C per 2 ore" o simili. Questa sola riga decide se l'anima finita soddisfa effettivamente i numeri una volta punzonata o tagliata ed eliminata la sollecitazione meccanica.

Quindi, quando qualcuno dice "abbiamo usato l'M3", volete davvero sapere di quale di queste condizioni sta parlando.

5. Geometria, fattore di laminazione, rivestimento: le parti che le persone sfiorano e poi vengono morse da

Sotto la tabella magnetica, le schede tecniche si articolano in dettagli su spessore, larghezza, fattore di laminazione e rivestimento. Facile da saltare. Pericoloso da saltare.

Lo spessore è solitamente ovvio: 0,23, 0,27, 0,30, 0,35 mm ecc. in linea con i valori nominali IEC 60404-8-7. Ma prestate attenzione alle tolleranze e al "range di consegna". Un grado potrebbe essere nominalmente di 0,23 mm, ma in realtà viene fornito con una tolleranza di ±0,025 mm. Se la finestra e l'altezza di impilamento sono strette, la tolleranza di impilamento conta più del modello utilizzato nel calcolo delle perdite.

Il fattore di laminazione si trova tranquillamente in un'altra colonna: i fogli GOES tipici garantiscono valori intorno a 94,5-96 % dopo il rivestimento. Se si progetta un nucleo con un'ingenua altezza di pila di "100 % acciaio", si finirà per essere a corto di finestra o di flusso. I buoni fogli dati indicano il fattore di laminazione in base allo spessore; il modello CAD deve utilizzare quei numeri, non una costante generica.

Il tipo di rivestimento è solitamente codificato come C-5, "ASTM C-5" o equivalente. Questo definisce la resistenza all'isolamento interlaminare e anche la punzonabilità. Le brochure europee e brasiliane descrivono le famiglie di GOES con rivestimenti specifici e opzioni "easy punch", con tabelle chiare dei corrispondenti fattori di laminazione e intervalli di perdita d'anima.

Un'ultima sezione tranquilla è quella relativa alle "condizioni di lavorazione": completamente lavorate o semilavorate, e se le perdite sono garantite come cesoiate o dopo il proprio ciclo di ricottura. Non leggere questa riga è un modo comune per scoprire che i vostri nuclei assemblati si trovano qualche decina di punti percentuali al di sopra del P1,7/50 pubblicizzato.

6. Mappatura delle schede tecniche in base ai gradi di laminazione: esempi pratici

Quando si ha davanti una scheda tecnica e un RFQ che dice "CRGO M4 0,27 mm", il vero compito è quello di scegliere un codice di grado moderno che sia sicuro sulle perdite e sano sui costi.

La scheda tecnica offre i seguenti gradi GOES convenzionali (numeri semplificati e arrotondati da un set tipico): spessore 0,23 mm, gradi M108-23 e M117-23; spessore 0,27 mm, gradi M112-27 e M125-27; spessore 0,30 mm, gradi M130-30 e M140-30; spessore 0,35 mm, grado M150-35.

Una specifica di laminazione di "M3, 0,23 mm" di solito si traduce in qualcosa come M108-23 o M117-23. Il numero M in questo codice moderno indica esattamente il limite di perdita. Il numero M in questo codice moderno indica esattamente il grado di aggressività del limite di perdita; un grado 108 è più stretto di un grado 117. Se il progetto si basa su un vecchio riferimento a 1,5 T, è necessario verificare che P1,5/50 per il grado prescelto sia pari o inferiore alla finestra storica di M3, non solo al numero 1,7 T.

Per "M4, 0,27 mm", si tratta di gradi da 0,27 mm con P1,7/50 intorno a 1,12-1,25 W/kg. M112-27 si adatta perfettamente a questo schema; M125-27 offre una finestra più ampia. La scelta dipende dal fatto che l'utente si aspetti un M4 tradizionale o si senta a proprio agio con un grado di perdita più elevato che si adatti comunque alla meccanica.

"M5, 0,30 mm" si riferisce ancora a prodotti da 0,30 mm con P1,7/50 intorno a 1,30-1,40 W/kg e P1,5/50 che si avvicina a 0,9-1,0 W/kg. Più l'acciaio è moderno, più questi numeri migliorano rispetto ai vecchi limiti AISI, per cui spesso si ottiene uno spessore M5 con perdite più vicine a quelle del vecchio M4.

Una volta che si ha in testa questa mappatura, le vecchie lettere smettono di essere misteriose. Diventano vincoli confusi da verificare con le voci concrete della scheda tecnica.

7. Leggere le condizioni di prova come un ingegnere, non come un venditore.

Le schede tecniche di GOES indicano quasi sempre lo standard di prova utilizzato per la misurazione della perdita di nucleo e della densità di flusso. È possibile vedere riferimenti a IEC 60404-2 e -3, JIS C 2550-1, JIS C 2556, ASTM A343 o ASTM A677.

Due dettagli sono importanti per i progettisti. Uno: il nastro è testato solo nella direzione di laminazione o come un mix di laminazione e tagli trasversali. Per i trasformatori di distribuzione, ciò influisce su aspetti quali le regioni a gradini e le giunzioni a mitria in cui il flusso ruota; i produttori a volte misurano su campioni misti per imitare questo comportamento.

Due: i campioni sono stati ricotti prima della misurazione. Alcune schede tecniche di GOES indicano esplicitamente che i valori si riferiscono alla ricottura, ad esempio, a 750 °C per 2 ore in atmosfera neutra. Altre dicono "come cesoiato". La differenza può essere di diversi decimi di watt per chilogrammo a 1,5 T. Il processo di laminazione interno deve corrispondere a quello ipotizzato dalla fabbrica, altrimenti si modifica il margine di sicurezza nel progetto.

Per questo motivo, qualsiasi affermazione generica come "M3 è 1,0-1,3 W/kg a 1,5 T" è solo una guida approssimativa. Senza il metodo di prova, non è direttamente paragonabile alla scheda tecnica in mano.

8. Hi-B, dominio-rifinito e laser-scritto: come si intrufolano nei voti

Molte linee di prodotti GOES ora includono varianti ad alta permeabilità e dominio raffinato: Hi-B, con incisione laser, con incisione meccanica e combinazioni. Le schede tecniche indicano queste varianti come famiglie di qualità separate, con valori P1,7/50 più bassi e spesso B8/B50 più alti.

Alcuni stabilimenti li espongono con prefissi diversi, come JGH o JGHE nei cataloghi di JFE, con una perdita di nucleo a 1,7 T che scende a 0,7-0,9 W/kg con uno spessore di 0,23 mm. Altri li etichettano con lettere come "P" nel codice del grado per segnalare famiglie ad alta permeabilità.

Poi si vedono offerte con dominio affinato al laser commercializzate con affermazioni specifiche, come la riduzione di qualche punto percentuale della perdita del nucleo rispetto al grado base a parità di spessore, confermata dalla letteratura del fornitore per i materiali recenti da 0,23-0,30 mm.

Dal punto di vista della laminazione, questi materiali vengono spesso chiamati "M2" o "M3" nel linguaggio corrente, ma le loro schede tecniche si collocano chiaramente nella fascia di prestazioni M0/M1. Quindi, quando una specifica dice "M3, Hi-B", di solito è un codice per "acciaio ad alta permeabilità con dominio raffinato da 0,23 mm con perdite più simili a quelle di M0 che a quelle del classico M3".

9. Trasformazione di una scheda tecnica GOES in una specifica di laminazione

Se si conoscono già gli standard, il flusso di lavoro è semplice, anche se spesso gli ingegneri lo fanno in modo informale. Scriverlo rende più facile la revisione.

Si parte dai numeri del progetto: obiettivo P1,5/50 o P1,7/50, induzione operativa e corrente di eccitazione accettabile. Da qui si decide se si è in uno spazio "M5 va bene" o "siamo più vicini a M2/M0".

Poi si prende una scheda tecnica del calcestruzzo da una cartiera o da un centro servizi. Si sceglie la riga di spessore che soddisfa i propri vincoli meccanici e di finestra. All'interno di tale riga, si sceglie la qualità la cui perdita garantita nel punto di riferimento è pari o inferiore al valore di progetto, non uguale ad esso.

Successivamente, si verificano le condizioni: standard di misurazione, as-sheared rispetto a annealed, fattore di laminazione, rivestimento e se le garanzie sono a 50 o 60 Hz. Se la garanzia è a 60 Hz ma il progetto è a 50 Hz, si può usare la regola empirica dell'ASTM A677, che indica che le perdite massime a 1,5 T e 50 Hz sono circa 0,79 volte il valore corrispondente a 60 Hz. È sempre meglio se la scheda tecnica fornisce entrambi i valori direttamente, ma almeno si dispone di una scala coerente.

Infine, si congela il tutto in una linea di acquisto. Invece di "CRGO M4", si scrive qualcosa come "CRGO 0,27 mm, grado M112-27 o migliore, P1,5/50 ≤ 0,80 W/kg, misurato dopo ricottura sotto sforzo secondo JIS C 2550-1" e si aggiunge l'ID della scheda tecnica di riferimento. Questa frase è noiosa, ma precisa.

10. Un breve riassunto per chi vive principalmente di numeri M

I vecchi gradi di laminazione M0, M2, M3, M4, M5 sono utili scorciatoie mentali, ma sono vaghi. Dicono "sottile" o "spesso", "buono" o "medio", e non molto di più.

Le moderne schede tecniche dei GOES, ancorate alla norma IEC 60404-8-7 e ai relativi standard di misurazione, forniscono il quadro reale: spessore esatto, perdita del nucleo garantita a induzione e frequenza chiaramente definite, densità di flusso a determinate intensità di campo, fattore di laminazione, rivestimento e condizioni di lavorazione.

Una volta che si impara a leggere i codici di grado e le tabelle magnetiche, la mappatura di "M3" o "M4" con una riga di scheda tecnica effettiva diventa quasi meccanica. Si smette di discutere di etichette e si inizia a parlare di watt per chilogrammo e di tesla, che è il vero campo di applicazione dei progetti di trasformatori.