Cold Rolled Grain Oriented (CRGO) Σίλικον Σίδηρος | Ιδιότητες Εφαρμογές
Η προσθήκη σιλικίου (Si) στο σίδηρο (Fe) με την κατάλληλη αναλογία με τη βοήθεια συγκεκριμένων διαδικασιών παραγωγής βελτιώνει σημαντικά τις μαγνητικές και ηλεκτρικές ιδιότητες του σιδήρου. Στα τέλη του 19ου αιώνα, ανακαλύφθηκε ότι η προσθήκη σιλικίου στον σίδηρο βελτιώνει σημαντικά την αντίσταση του σιδήρου, και έτσι αναπτύχθηκε το σιδήριο σιλικίου ή, όπως το γνωρίζουμε σήμερα, το ηλεκτρικό σίδηρο. Δεν μόνο μείωσε τις απώλειες εδάφους στο σίδηρο, αλλά παρατηρήθηκε επίσης σημαντική βελτίωση της μαγνητικής διατρέχουσας και μείωση της μαγνητοστρέβλωσης. Η παρακάτω πίνακας δείχνει πώς ορισμένες ηλεκτρικές και μαγνητικές συμπεριφορές του σιδήρου αλλάζουν με την προσθήκη σιλικίου.
Ο N. P. Goss, ο πρώτος εφευρέτης της διαδικασίας παραγωγής ψυχροπεταλουμένου σιδήρου σιλικίου με κατευθυνμένη κρύσταλλογραφία (CRGO) το 1933, έδωσε την ιδέα με τα δικά του λόγια: "Έχω πειραματικές αποδείξεις που με οδηγούν να πιστεύω ότι υπάρχει φανερή σχέση μεταξύ του μέγεθους των κρυστάλλων και της διατεταγμένης τεντώσιμης ενός δείγματος και των μαγνητικών ιδιοτήτων του. Αυτές οι αποδείξεις δείχνουν ότι μικρά, ομοιόμορφα κρύσταλλα και υψηλή διατεταγμένη τεντώσιμη συνοδεύουν υψηλή διατρέχουσα". Αυτή η ιδέα οδήγησε σε επανάσταση στη βιομηχανία του σιδήρου, οδηγώντας στην παραγωγή υψηλής ποιότητας σιδήρων. Με βάση την κατευθύνση των κρυστάλλων, υπάρχουν δύο τύποι σιδήρων σιλικίου:
Κατευθυνμένος σιδήρας σιλικίου (GO).
Μη κατευθυνμένος σιδήρας σιλικίου (GNO).
Στις επόμενες ενότητες, θα συζητήσουμε τον GO σίδηρο. Συγκεκριμένα, θα συζητήσουμε το ψυχροπεταλουμένο σιδήριο σιλικίου με κατευθυνμένη κρύσταλλογραφία (CRGO) και τις εφαρμογές του.
Ψυχροπεταλουμένος σίδηρος
Εκτελείται για να μειωθεί το πάχος του σιδήρου σε περιοχή 0.1 mm έως 2 mm, το οποίο δεν μπορεί να επιτευχθεί με ζεστοπεταλουμένο σίδηρο. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, υπό προσεκτικά ελεγχόμενες συνθήκες, επιτυγχάνονται βέλτιστες μαγνητικές χαρακτηριστικές στην κατεύθυνση του πεταλουμένου. Αυτή η κατεύθυνση είναι επίσης γνωστή ως κείμενο Goss (110)[001], η οποία είναι η κατεύθυνση εύκολης μαγνητοποίησης στην κατεύθυνση του πεταλουμένου. Αυτό μπορεί να δειχτεί στο παρακάτω σχήμα. Ο κατευθυνμένος σίδηρος δεν χρησιμοποιείται σε περιστρεφόμενα ηλεκτρικά μηχανήματα, στα οποία το μαγνητικό πεδίο είναι στο επίπεδο των φύλλων, αλλά η γωνία μεταξύ του μαγνητικού πεδίου και της κατεύθυνσης του πεταλουμένου συνεχώς αλλάζει. Για αυτό το σκοπό, χρησιμοποιείται ο μη κατευθυνμένος σίδηρος σιλικίου.
Σχηματική αναπαράσταση του (110)[001] κειμένου πεταλουμένου ή κειμένου Goss
Ιδιότητες του CRGO σιδήρου
Είναι ένα μαλακό μαγνητικό υλικό και έχει τις εξής ιδιότητες:
Υψηλή μαγνητική διατρέχουσα.
Μειωμένη μαγνητοστρέβλωση.
Υψηλή αντίσταση.
Υψηλός παράγοντας στρώσης ή λαμελαρισμού επιτρέπει συμπαγή σχεδιασμούς πυρήνα.
Χαμηλές απώλειες.
Βαθμοί CRGO σιδήρου
Οι πρώτοι βαθμοί σιδήρου ήταν γνωστοί ως M7 (0.7 watts /lb στο 1.5T/60Hz) και M6 (0.6 watts/lb στο 1.5T/60Hz).
Όμοια, οι βαθμοί M5, M4 και M3 αναπτύχθηκαν στα τέλη της δεκαετίας του '60.
Ένα νέο υλικό, το Hi-B, έχει εκπληκτικό βαθμό κατευθύνσης και είναι 2 – 3 βαθμούς καλύτερο από τα συμβατικά προϊόντα CRGO σιδήρου.
Εφαρμογή του CRGO σιδήρου σιλικίου ως πυρήνας μετατροπέα
Οι βαθμοί CRGO σιδήρου χρησιμοποιούνται κυρίως ως υλικό πυρήνα για μετατροπείς ενέργειας και μετατροπείς κατανομής. Αυτό μπορεί να εξηγηθεί ως εξής:
Η υψηλή μαγνητική διατρέχουσα οδηγεί σε χαμηλά ενεργοποιητικά ρεύματα και χαμηλότερες επαγωγές.
Χαμηλή υστερηση και απώλειες εδάφους.
Εξαιρετικός παράγοντας στρώσης οδηγεί σε καλύτερα και συμπαγή σχεδιασμούς και, επομένως, χαμηλότερη απαίτηση υλικού.
Υψηλές χαρακτηριστικές καμπής κατάστασης.
Πολύ χαμηλό επίπεδο μαγνητοστρέβλωσης οδηγεί σε μείωση της θορύβου.
Ενισχύει την ευκολία του συλλογισμού και βελτιώνει την παραγωγικότητα.
Μέλλον του CRGO σιδήρου σιλικίου
Ενώ υπάρχουν εναλλακτικές λύσεις για τους βαθμούς CRGO σιδήρου, όπως το νικέλιο-σίδηρος, το μου-μέταλλο, η αμορφούς λωρίδα μόλυβδου, το superglass κλπ., ο CRGO σίδηρος παραμένει η υπερίων επιλογή στη βιομηχανία των
