Articoli tecnici · 2026-10-29

Che cos’è un coil di acciaio elettrico? GO e NGO, proprietà chiave e perché le perdite fissano il prezzo

Un coil di acciaio elettrico si compra per una sola proprietà: basse perdite in un campo magnetico alternato. Questa guida spiega come silicio, orientamento dei grani, spessore e rivestimento creano questa proprietà, come leggere una scheda tecnica e perché le perdite nel nucleo decidono rendimento, riscaldamento e prezzo.

Sulla linea di taglio a nastri del nostro stabilimento nello Hunan, un coil a grani orientati di oltre tre tonnellate viene svolto, tagliato e riavvolto: 1.250 mm di coil madre diventano nastri da 900 mm con bordi puliti e bava entro 0,02 mm. Poche ore dopo i nastri passano al taglio o alla tranciatura e diventano parte del nucleo di un trasformatore di distribuzione.

Il coil di acciaio elettrico, spesso chiamato coil di acciaio al silicio, è l’inizio di questa catena. È una lega ferro-silicio progettata per condurre flusso magnetico, non per portare carichi. Una tonnellata di acciaio da costruzione si compra per la resistenza; una tonnellata di acciaio elettrico per il poco calore che produce in un campo alternato.

Questo articolo risponde alle domande che i clienti ci fanno più spesso: che cos’è il materiale, in che cosa differiscono GO e NGO, come leggere i numeri di una scheda tecnica, come le perdite influiscono sulla macchina finita e perché la stessa qualità può essere quotata a prezzi diversi.

In sintesi

• Che cos’è: una lega ferro-silicio a basso carbonio con circa lo 0,5–4 % di silicio, laminata a freddo in coil per i nuclei magnetici di trasformatori, motori e generatori.
• Due strade: l’acciaio a grani orientati (GO / CRGO) ha i grani allineati in una direzione e va nei trasformatori; quello a grani non orientati (NGO / CRNGO) si comporta allo stesso modo in tutte le direzioni e va in motori e generatori.
• Tre numeri chiave: perdite nel nucleo (W/kg), induzione (T) e spessore (mm). Quasi tutti gli altri parametri servono questi tre.
• Il rivestimento non è un extra: se l’isolamento tra lamierini cede, le perdite possono moltiplicarsi, per quanto buono sia l’acciaio.
• Le perdite sono denaro: fissano la classe di efficienza, il riscaldamento, il rumore e il prezzo, e sono l’unico numero che attraversa progettazione, acquisti e collaudo.

Gli intervalli seguenti provengono da norme pubbliche e qualità comuni e servono a capire il prodotto. Per un coil specifico valgono i valori misurati del certificato d’acciaieria.

In che cosa differisce dall’acciaio comune: quattro leve progettuali

Ciò che rende speciale l’acciaio elettrico non è una ricetta ma quattro leve regolate insieme: composizione, orientamento dei grani, spessore e rivestimento. Chi capisce queste quattro capisce il prodotto.

1. Composizione: il silicio alza la resistività

Il ferro puro ha una resistività di circa 0,10 μΩ·m; con circa il 3 % di silicio sale a circa 0,45–0,50 μΩ·m. Come regola pratica, ogni 1 % di silicio aggiunge più di 0,1 μΩ·m.

La resistività conta perché le perdite per correnti parassite nel nucleo sono inversamente proporzionali a essa: una resistività più volte maggiore significa perdite più volte minori. È il compito principale del silicio, più importante della resistenza meccanica o alla corrosione. Il prezzo è reale:

• Aumenta la fragilità: più silicio rende più difficile la lavorazione a freddo e i bordi si criccano più facilmente in tranciatura e taglio.
• Cala la conducibilità termica: a parità di riscaldamento il calore esce dal nucleo più lentamente.
• Cala l’induzione di saturazione: circa 2,15 T nel ferro puro contro circa 2,03 T nell’acciaio al 3 % di silicio, quindi la stessa sezione porta un po’ meno flusso.

Per questo più silicio non è sempre meglio. Il grani orientati resta di solito intorno al 3 % con inibitori; le qualità non orientate vanno dallo 0,5 al 3,5 % e alcune qualità alte aggiungono alluminio per alzare ancora la resistività.

2. Orientamento dei grani: allineare i domini al flusso

Il ferro è un cristallo cubico il cui comportamento magnetico dipende molto dalla direzione; la direzione <001> è la più facile da magnetizzare.

• Grani orientati: laminazione a freddo, ricottura di decarburazione e ricristallizzazione secondaria producono la tessitura di Goss {110}<001>, e quasi ogni grano ha la direzione facile lungo la laminazione. Le perdite per isteresi in quella direzione sono molto basse; appena il flusso ne esce, il vantaggio cala in fretta.
• Grani non orientati: la ricottura finale dà grani equiassici con orientamento casuale e proprietà simili in tutte le direzioni, inferiori al GO nella sua direzione migliore ma utilizzabili in ogni direzione.

Questo ne determina l’uso. Il percorso del flusso in un trasformatore è fissato dal progetto, quindi il GO può essere sfruttato al massimo; nel motore il flusso ruota con il rotore e va bene solo l’NGO.

3. Spessore: le correnti parassite seguono il quadrato

Le perdite per correnti parassite sono circa proporzionali al quadrato dello spessore. Passare da 0,35 a 0,27 mm porta questa componente a circa il 60 % in teoria, una riduzione di circa il 40 %. Ma il lamierino sottile ha un costo:

• Più lamierini per la stessa altezza del pacco, quindi più tempo di taglio e usura degli stampi.
• Fattore di stipamento un po’ più basso e sezione utile del nucleo più piccola.
• Gli spessori sottili sono più difficili da laminare, con resa minore e prezzo nettamente più alto.
• I lamierini molto sottili si deformano più facilmente durante impilamento e movimentazione.

Lo spessore è dunque un equilibrio tra perdite, costo e processo: i trasformatori a 50 Hz usano di solito GO da 0,18–0,30 mm, i motori industriali NGO da 0,35–0,50 mm, e solo i progetti ad alta frequenza o alta efficienza scendono sotto 0,20 mm.

4. Rivestimento: metà isolamento, metà processo

Il rivestimento dell’acciaio elettrico svolge quattro compiti:

• Isolamento tra lamierini: interrompe il percorso delle correnti parassite da un lamierino all’altro. Senza, il pacco si comporta come ferro massiccio e le perdite salgono molto.
• Aderenza: niente sfaldamento o polvere durante taglio, piegatura e impilamento.
• Resistenza ai fluidi: lunga immersione in olio per trasformatori, fluidi da taglio, refrigeranti e gas refrigeranti.
• Compatibilità di processo: resistere alla ricottura di distensione a circa 800 °C in atmosfera non ossidante; alcuni rivestimenti in tensione del GO riducono anche magnetostrizione, perdite e rumore.

I tipi comuni sono rivestimenti inorganici (come le classi C5 e C6), semiorganici e autoincollanti per nuclei incollati. Scrivete il codice del rivestimento nel contratto: decide se l’acciaio può essere ricotto, immerso in olio e se la resistenza tra lamierini è sufficiente.

GO e NGO: due strade tecniche

Una scorciatoia diffusa dice «GO per i trasformatori, NGO per i motori». Vale nella maggior parte dei casi, ma semplifica. Più precisamente:

• L’NGO può fare trasformatori: piccoli trasformatori a secco, reattori e alimentatori lo usano perché non dipende dalla direzione, si annida bene e costa meno.
• Il GO potrebbe in teoria fare motori, ma la direzione del flusso non coincide e si paga una prestazione inutilizzata.
• A decidere è se la direzione del flusso è fissa, non il nome della macchina.

Le qualità Baosteel mostrano come si legge la designazione:

Lo schema è semplice: le prime due cifre sono lo spessore nominale ×100 mm, la lettera è il tipo e le ultime cifre sono le perdite garantite ×100. B30P105 è quindi un GO ad alta permeabilità da 0,30 mm con perdite garantite di 1,05 W/kg. Le lettere variano un po’ tra acciaierie, ma «spessore + perdite» è comune a tutte.

Leggere una scheda tecnica: sei parametri

(1) Le condizioni di prova delle perdite sono diverse

Il grani orientati è classificato a P17/50 (1,7 T, 50 Hz), il non orientato a P15/50 (1,5 T, 50 Hz), perché i nuclei dei trasformatori lavorano a circa 1,6–1,7 T e quelli dei motori soprattutto a 1,5–1,6 T. Confrontare un valore P17/50 con uno P15/50 non ha senso.

(2) Le perdite NGO in tabella sono quelle delle qualità alte

In realtà l’NGO va da circa 2,5 a 8 W/kg, un intervallo molto più ampio del GO. Davanti a «< 3,5» chiedete quale spessore e quale qualità.

(3) L’induzione decide la dimensione del nucleo

L’induzione viene spesso trascurata, ma fissa la sezione del nucleo. Con 0,05 T in meno il nucleo è più grande a parità di potenza, gli avvolgimenti in rame più lunghi, e salgono perdite a carico e costo.

(4) Le perdite sono un valore garantito, non misurato

La qualità dà un tetto; i valori reali variano da coil a coil. Le sezioni su perdite e prezzo più avanti spiegano perché conta.

(5) Il metodo di misura conta

Le perdite si misurano di solito con il telaio di Epstein (strisce 30 × 300 mm) o con il tester a lamierino singolo secondo GB/T 3655 / IEC 60404-2. Le tensioni di taglio dei campioni, l’impilamento e la temperatura influenzano il risultato, quindi indicate il metodo quando confrontate laboratori.

Perché le perdite contano

1. Le perdite hanno tre componenti

• Perdite per isteresi: l’energia per invertire i domini magnetici. Sono proporzionali alla frequenza e dipendono soprattutto da purezza, dimensione dei grani e tensioni interne; la ricottura le migliora, le tensioni di taglio le peggiorano.
• Perdite per correnti parassite: correnti indotte in ogni lamierino dal campo alternato. Crescono con il quadrato di frequenza e spessore e calano con la resistività.
• Perdite anomale (in eccesso): dall’interazione del moto delle pareti di dominio con la microstruttura; minori ma non trascurabili.

A 50 Hz e 0,30 mm la ripartizione è circa 60 % isteresi, 30 % correnti parassite e 10 % anomale, e cambia con spessore e frequenza. È importante: dove domina l’isteresi il miglioramento viene da materiale e ricottura; dove dominano le correnti parassite, da lamierino più sottile e rivestimento.

2. Come arrivano alla macchina finita

Trasformatori: le perdite nel nucleo sono le perdite a vuoto. Si consumano 24 ore al giorno finché il trasformatore è alimentato, qualunque sia il carico, per tutte le 8.760 ore dell’anno. Fissano la classe di efficienza (per esempio GB 20052 in Cina o Ecodesign Tier 2 nell’UE) e il riscaldamento; come regola pratica, ogni 6–8 °C in più dimezzano circa la vita dell’isolamento.

Motori: le perdite nel nucleo fanno parte delle perdite totali e con quelle nel rame fissano classe di efficienza e riscaldamento. I motori ad alta efficienza (IE3/IE4) sono particolarmente sensibili, perché le perdite nel rame sono già basse e cresce il peso di quelle nel nucleo.

Rumore: la vibrazione da magnetostrizione dipende da induzione e orientamento. I rivestimenti in tensione e l’affinamento dei domini del GO influiscono direttamente sul rumore, per questo i trasformatori a basso rumore specificano qualità precise.

3. Quanto vale 0,01 W/kg

• Prendiamo un nucleo di trasformatore di distribuzione con 1,5 t di GO: una differenza di 0,01 W/kg vale 15 W sull’intero nucleo.
• Nelle 8.760 ore di un anno sono 131 kWh.
• In 20 anni circa 2.600 kWh per trasformatore.

Sembra poco. Visto in un altro modo:

• A 0,03 W/kg la differenza è di circa 7.900 kWh per trasformatore in 20 anni, che può eguagliare o superare la differenza di prezzo di una tonnellata d’acciaio.
• Per un costruttore di 10.000 trasformatori l’anno, 0,01 W/kg significa circa 1,31 milioni di kWh l’anno.

Un limite deve essere chiaro: induzione e frequenza reali differiscono dalle condizioni di prova, quindi una differenza di perdite non si estrapola linearmente. Questo calcolo serve a valutare ordini di grandezza e a confrontare opzioni, non a promettere un risparmio energetico esatto.

4. Perché la «stessa qualità» può avere perdite diverse

È la trappola più frequente per chi acquista. Coil della stessa qualità da colate diverse possono misurare diversamente entro il massimo garantito, a causa di:

• Piccole variazioni di composizione e inibitori.
• Differenze nel ciclo di ricottura: temperatura, atmosfera, velocità di riscaldamento e raffreddamento.
• Se e come l’acciaio ha domini affinati (passo e profondità della scalfittura laser).
• Tipo di rivestimento e livello di tensione.
• Posizione di campionamento: testa, coda e bordo differiscono.
• Apparecchiature di prova e preparazione dei campioni, comprese tensioni di taglio non rilassate.

In altre parole, la qualità fissa solo un tetto; non dice quanto misura il coil che avete in mano. Per questo un’offerta che riporta i valori misurati fa una differenza reale.

Come le perdite influiscono su offerta e collaudo

La prassi è quotare per qualità: un prezzo per B30P105, un altro per B30G130. È semplice, ma nasconde la dispersione all’interno di una qualità, che in un trasformatore, dove conta ogni 0,01 W/kg, è denaro vero. Noi la mettiamo sul tavolo:

• Le offerte riportano i valori misurati del certificato d’acciaieria del lotto (P17/50 o P15/50, B8, spessore, rivestimento), così il cliente non deve indovinare.
• Il contratto fissa valori garantiti e metodo di collaudo, compresi posizione di campionamento e criteri, così entrambe le parti giudicano con la stessa regola.
• La tracciabilità va da colata → coil madre → coil tagliato → lamierini → nucleo, con i numeri conservati a ogni passaggio.

Un modo più utile di confrontare le offerte: non confrontate solo il prezzo a tonnellata, ma «costo del materiale per nucleo + 20 anni di energia a vuoto». Il primo si vede, il secondo è nascosto, e quello nascosto spesso è più grande.

Dal coil al nucleo: dove la lavorazione alza le perdite

Un buon coil può essere rovinato in lavorazione. Non è un’esagerazione: è la fonte di perdite più trascurata.

(1) Bava eccessiva

La bava collega lamierini vicini e cortocircuita il percorso delle correnti parassite. La bava del taglio a nastri è di solito limitata a ≤ 0,02 mm, quella di tranciatura ancora di più. Con gioco errato o taglienti usurati cresce in silenzio e non si vede a occhio nudo.

(2) Tensioni di taglio non eliminate

Il taglio deforma plasticamente una fascia di circa 5–10 mm vicino al bordo e aumenta le perdite locali. Negli statori di piccoli motori i denti sono stretti, quindi questa fascia pesa molto. La ricottura di distensione (circa 750–820 °C, atmosfera non ossidante) recupera buona parte delle perdite, purché il rivestimento regga la temperatura.

(3) Metodo di taglio sbagliato

Il taglio laser lascia una zona termicamente alterata e uno strato rifuso che danneggiano la struttura a grani orientati più della tranciatura; elettroerosione a filo e getto d’acqua danno bordi buoni ma sono lenti. Per la serie, la tranciatura resta la più stabile.

(4) Rivestimento danneggiato

Graffi, pieghe, contaminazione d’olio o combustione incompleta in ricottura causano cedimenti locali dell’isolamento. I cortocircuiti tra lamierini alimentano surriscaldamento locale e ulteriori danni, fino a un riscaldamento anomalo.

(5) Impilamento e serraggio eccessivi

Un po’ di serraggio serve, ma troppa compressione aumenta le perdite, soprattutto nel GO. Un fattore di stipamento di circa 0,95–0,97 è normale; troppo lasco aumentano rumore e vibrazioni.

Dove si colloca HXES in questa catena

Copriamo due fasi, materiale e lavorazione. L’ufficio di Guangzhou segue offerte, documenti ed export; lo stabilimento dello Hunan esegue taglio a nastri, taglio a misura, taglio step-lap a 45°, tranciatura e impilamento dei nuclei. Lo spessore in ingresso è 0,18–0,50 mm con coil madre fino a 1.250 mm di larghezza; la tolleranza di larghezza di taglio è ±0,2 mm e la bava ≤ 0,02 mm, mentre finestre e diagonali dei nuclei rispettano il disegno.

Scegliere una qualità, e sei errori comuni

Cinque passi

• Definire il percorso del flusso: fisso o rotante? Fisso significa GO, rotante NGO. Quale frequenza? Una frequenza più alta indica lamierino più sottile.
• Fissare il budget di perdite: partire dall’obiettivo di efficienza, non da una qualità. Calcolare prima le perdite a vuoto o totali ammesse, poi il budget in W/kg.
• Scegliere lo spessore: bilanciare il budget di perdite con fattore di stipamento e costo di lavorazione.
• Scegliere rivestimento e processo: ricotto o no, in olio o no, incollato o no. Queste tre domande decidono il codice del rivestimento.
• Concordare forma di consegna e collaudo: coil, nastro, lamierini o nucleo finito; quali dati deve riportare il certificato; come gestire ripetizioni di prova e controversie.

Sei errori

• Guardare la qualità e non i valori misurati: la dispersione tra lotti può costare una classe di efficienza.
• Guardare le perdite e non l’induzione: con induzione bassa nucleo e avvolgimenti crescono e le perdite a carico possono salire.
• Credere che più sottile sia sempre meglio: il lamierino sottile pesa su impilamento, taglio e costo, e il saldo non è sempre positivo.
• Trascurare il rivestimento: un rivestimento non adatto alla ricottura può perdere l’isolamento in una sola ricottura.
• Giudicare l’acciaio elettrico con tolleranze da acciaio da costruzione: variazione di spessore, sciabolatura e qualità del bordo incidono su impilamento e perdite più di quanto si pensi.
• Sbagliare direzione: GO in un campo rotante è denaro sprecato; NGO di bassa qualità in un grande trasformatore non supera le regole di efficienza.

Applicazioni tipiche

Domande frequenti

Coil di acciaio elettrico e lamierino di acciaio al silicio sono cose diverse?

Sono due forme dello stesso materiale. L’acciaieria consegna coil; dopo taglio a nastri, taglio o tranciatura diventano lamierini. «Coil» sottolinea la forma di consegna e la lavorazione successiva; «lamierino» indica che è già tagliato a misura.

Quanto pesa un coil?

Di solito 3–5 tonnellate, con diametro interno di 508 o 610 mm. Il peso incide su sollevamento, aspo svolgitore e gestione degli sfridi, quindi confermatelo nell’ordine.

Perché il grani orientati costa così tanto di più?

Il processo è lungo: controllo della composizione, inibitori, laminazioni a freddo ripetute, ricottura di decarburazione, ricristallizzazione secondaria ad alta temperatura, rivestimento e affinamento dei domini, e ogni fase incide sulla resa. Si pagano processo e resa, non solo il silicio.

Una qualità da 50 Hz si può usare a 60 Hz?

Sì, ma le perdite cambiano. Le perdite per correnti parassite crescono con il quadrato della frequenza e quelle per isteresi con la frequenza, quindi a parità di induzione le perdite a 60 Hz sono più alte. Per i mercati a 60 Hz verificate i valori a 60 Hz invece di riusare quelli a 50 Hz.

I lamierini vanno ricotti dopo il taglio?

Dipende dal requisito. I motori industriali comuni spesso non si ricuociono e contano sul margine della qualità; motori ad alta efficienza, trasformatori a basse perdite e piccoli nuclei con molta tensione di taglio ne traggono un chiaro vantaggio. Verificate prima che il rivestimento regga circa 800 °C.

Come capire se la qualità indicata da un fornitore è affidabile?

Tre passi: chiedete il certificato d’acciaieria del lotto (non un depliant), chiedete il numero di colata e concordate come gestire ripetizioni di prova e controversie. I fornitori disposti a scriverlo nell’offerta di solito rispondono dei propri dati.

Per concludere

Le schede tecniche dell’acciaio elettrico si somigliano; le differenze si nascondono in tre punti: la dispersione dei valori misurati in una stessa qualità, quanto rivestimento e lavorazione sono compatibili, e chi si assume la responsabilità quando qualcosa va storto.

Le perdite meritano uno spazio a sé perché sono l’unico numero presente insieme nell’accordo tecnico, nelle regole di efficienza, nell’offerta e nel verbale di collaudo. Decidono quanto è grande il nucleo, quanto scalda, se raggiunge la sua classe di efficienza e quanto vale davvero l’acciaio.

Al cliente non serve un prezzo unitario più basso, ma un prezzo verificabile: qualità, valori misurati, numero di colata, tolleranze e consegna, tutto per iscritto. Se state scegliendo una qualità, inviateci il disegno o la qualità e ne parliamo con i dati. Usate il nostro modulo di richiesta o scrivete a sales@huaxinelecsteel.com.

Gli intervalli di questo articolo provengono da norme pubbliche e dati di qualità comuni e sono solo un riferimento per la scelta. Le proprietà di una qualità specifica sono regolate dal certificato d’acciaieria e dall’accordo tecnico tra le parti.