Metalurgia física de los aceros para uso en transformadores de distribución de alta potencia

Contenido: En la actualidad, el material mas empleado en la fabricación de transformadores de distribución de alta potencia, es el acero al silicio con contenidos entre 2 a 4,5% y bajos contenido de carbono (0,003-0,005%). Esto se debe a que la presencia de Silicio aumenta la resistividad eléctrica disminuyendo las pérdidas por corrientes parásitas (Corrientes de Eddy), lo que mejora la eficiencia de los equipos (1,2). El efecto del Silicio en las propiedades magnéticas del acero se basa en que el silicio estabiliza la ferrita modificando el diagrama de fase de tal manera que el sistema Fe-Si exhibe un lazo de austenita más reducido (2). La temperatura de la transformación α → γ es elevada y el de la transformación γ → δ es disminuida hasta que los dos se reúnen en cerca del 2.5% Si, formando un lazo cerrado de gama. Como resultado, una aleación que contiene aproximadamente más del 2-2.5% Si, es cúbica centrada en el cuerpo en todas las temperaturas hasta el punto de fusión, por lo cual puede recristalizar en cualquier temperatura sin cambio de fase (3,4). En el caso de los aceros para fabricación de transformadores de alta potencia presenta una textura llamada de Göss (GOES) donde los cristales están orientados de forma tal que la dirección de fácil magnetización [001] sea paralela a la dirección de laminación y el plano (110) paralelo al plano de la placa. El proceso de fabricación de los aceros eléctricos de Grano orientado se basa en la proceso de laminación en caliente, seguido de etapa de decapado, laminación en frío, recocido de descarburación, recocido a alta temperatura y un pase por un laminar tipo temple (deformación superficial). En general, el aumento de porcentaje de Silico disminuye la ductilidad, por lo que el uso de aceros GOES con contenidos de silicio mayores a 3.2 % no son usados ya que derivan en aleaciónes frágiles, de tal manera que es difícil de laminar. Por lo cual la microestructura final está caracterizada por una estructura recristalizada de ferrita con granos milimétricos . Este tamaño de grano milimétrico se obtiene en la etapa del recocido a altas temperaturas (temperaturas superiores 1200 °C) que busca el desarrollo de la textura Göss.

 

 

 

Figura 1. Transformadores de Alta potencia y acero al Si para fabricación de los núcleos.
Fuente: www.weg.net/ www.grandhunt.com/

 

Figura 2. Fotomicrografía de las muestra de acero eléctrico. Se observan granos recristalizados de ferrita de tamaños milimétricos. Fuente: Jiménez, Lis. IM-25B-16 Metalurgia en reversa de Aceros Eléctrico para fabricación de transformadores. IIMM. Sidor

 

Referencias:
1. Oldani C,R. et all. Modificación de las características microestructurales de los aceros eléctricos GNO despues de una deformación plástica. Jornadas SAM/CONAMET/Simposio de Materiales. 2003.
2. Jimenez, Lis. IM-25B-16 Metalurgia en reversa de Aceros Eléctrico para fabricación de transformadores. IIMM. Sidor
3. Liu Hai-Tao et all. Evolution of microstructure, texture and inhibitor along the processing route for grain-oriented electrical steel using strip casting. Materiales Characterization 106. 2015. pp 273-282
4. Frommert et all. Texture measurement of grain-oriented electrical steels alter secondary recrystallization. Journal of Magnetism and Magnetic Materials 320 (2008) e657–e660