الفولاذ السيليكوني المدلفن بردًا ذو التوجه البلوري (CRGO) | الخصائص والتطبيقات

إضافة السيليكون (Si) إلى الحديد (Fe) بنسب مناسبة وبمساعدة بعض عمليات التصنيع تحسّن بشكل كبير الخصائص المغناطيسية والكهربائية للحديد. بحلول نهاية القرن التاسع عشر، تم اكتشاف أن إضافة السيليكون إلى الحديد تحسّن بشكل كبير مقاومة الحديد، وبالتالي تم تطوير الفولاذ السيليكوني أو ما نعرفه اليوم بالفولاذ الكهربائي. لم يقلل هذا فقط من خسائر التيار الدوامي في الفولاذ، بل لوحظ تحسين كبير في النفاذية المغناطيسية وتقليل في التمدد المغناطيسي. الجدول أدناه يظهر كيف تتغير بعض السلوكيات الكهربائية والمغناطيسية للحديد عند إضافة السيليكون.

N. P. Goss، المخترع الأول لعملية تصنيع الفولاذ السيليكوني المبرد بالتدحرج ذو الاتجاه الحبيبي في عام 1933، أعطى فكرة في كلماته الخاصة "لدي دليل تجريبي يقودني إلى اعتقاد أن هناك علاقة واضحة بين حجم الحبيبات وقابلية التشكيل العالية للمادة وخواصها المغناطيسية. هذا الدليل يظهر أن الحبيبات الصغيرة والمنتظمة والقابلية العالية للتشكيل ترافق النفاذية المغناطيسية العالية". هذه الفكرة أدت إلى ثورة في صناعة الفولاذ مما أدى إلى إنتاج فولاذ عالي الجودة. بناءً على اتجاه الحبيبات، هناك نوعان من الفولاذ السيليكوني:

1. الفولاذ السيليكوني ذو الاتجاه الحبيبي (GO).

2. الفولاذ السيليكوني غير ذي الاتجاه الحبيبي (GNO).

في الأقسام القادمة، سنناقش الفولاذ GO. تحديداً، سنناقش الفولاذ السيليكوني المبرد بالتدحرج ذو الاتجاه الحبيبي (CRGO) وتطبيقاته.

التدحرج البارد للفولاذ

يتم ذلك لتقليل سمك الفولاذ في نطاق 0.1 مم إلى 2 مم وهو ما لا يمكن تحقيقه بالتدحرج الساخن. خلال هذه العملية، يتم تحقيق الخصائص المغناطيسية المثلى تحت ظروف محكمة السيطرة في اتجاه التدحرج. هذا الاتجاه يعرف أيضاً باسم نسيج غوس (110)[001] وهو اتجاه تسهيل المغناطيسية في اتجاه التدحرج. يمكن رؤية ذلك في الشكل أدناه. الفولاذ ذو الاتجاه الحبيبي لا يستخدم في الآلات الكهربائية الدوارة حيث المجال المغناطيسي يكون في مستوى الأوراق ولكن الزاوية بين المجال المغناطيسي واتجاه التدحرج تتغير باستمرار. لهذا الغرض يتم استخدام الفولاذ السيليكوني غير ذي الاتجاه الحبيبي.

تمثيل مخطط لنسيج التدحرج (110)[001] أو نسيج غوس

خصائص فولاذ CRGO

هو مادة مغناطيسية ناعمة ويتميز بالخصائص التالية:

• نفاذية مغناطيسية عالية.

• تقليل في التمدد المغناطيسي.

• مقاومة كهربائية عالية.

• عامل تكدس أو تلصيق عالٍ يسمح بتصميمات مركزية مدمجة.

• خسائر منخفضة.

درجات فولاذ CRGO

• كانت الدرجات الأولى من الفولاذ معروفة باسم M7 (0.7 واط / رطل عند 1.5T/60Hz) وM6 (0.6 واط/رطل عند 1.5T/60Hz).

• وبالمثل، تم تطوير درجات M5 M4 وM3 في أواخر الستينيات.

• مادة جديدة تسمى Hi-B لها درجة توجيه ملحوظة وهي أفضل بمعدل 2-3 درجات من منتجات فولاذ CRGO التقليدية.

تطبيق فولاذ السيليكون CRGO كمركز المحولات

يستخدم فولاذ الدرجة CRGO بشكل أساسي كمادة مركزية لـ محولات الطاقة ومحولات التوزيع. يمكن تفسير ذلك كما يلي:

• النفاذية المغناطيسية العالية تؤدي إلى تقليل التيار الاستثار والتثبيت.

• خسائر الهيستريس والتيار الدوامي المنخفضة.

• عامل تكدس ممتاز يؤدي إلى تصاميم أفضل وأكثر كفاءة وبالتالي الحاجة إلى مواد أقل.

• خصائص تشبع الركبة العالية.

• مستوى منخفض جدًا من التمدد المغناطيسي يؤدي إلى تقليل الضوضاء.

• يزيد من سهولة التفريغ وتحسين الإنتاجية.

آفاق مستقبل فولاذ السيليكون CRGO

على الرغم من وجود بدائل لدرجات فولاذ CRGO مثل الحديد-النيكل، الميو-معادن، شريط البورون غير البلوري، السوبرغلس وغيرها، إلا أن فولاذ CRGO لا يزال الخيار الأفضل في صناعة المحولات. أظهرت سبائك مثل المعادن غير البلورية Fe78-B13-Si9 أنها تمتلك خسائر مركزية أقل بكثير عند استخدامها كمركز لمحولات التوزيع مقارنة بفولاذ الدرجة CRGO. يمكن أن يؤدي إضافة نسبة مثلى من السيليكون إلى الفولاذ إلى تغيير النسيج بحيث يتم تحقيق الخصائص المغناطيسية المرغوبة عند تصنيعه تحت ظروف محكمة السيطرة.

بيان: احترم الأصل، المقالات الجيدة تستحق المشاركة، إذا كان هناك انتهاك للحقوق يرجى التواصل لإزالة المحتوى.