فولاد سیلیسی با لایه‌بندی مغناطیسی خنک شده (CRGO) | ویژگی‌ها کاربردها

اضافه کردن سیلیکون (Si) به آهن (Fe) در نسبت‌های مناسب با استفاده از فرآیندهای تولید خاص، ویژگی‌های مغناطیسی و الکتریکی آهن را به طور قابل توجهی بهبود می‌بخشد. تا پایان قرن نوزدهم مشخص شد که اضافه کردن سیلیکون به آهن مقاومت الکتریکی آهن را به طور قابل توجهی بهبود می‌بخشد و بنابراین فولاد سیلیکونی یا آنچه امروزه به عنوان فولاد الکتریکی شناخته می‌شود توسعه یافت. این فولاد نه تنها جریان‌های دوگانه در فولاد را کاهش داد بلکه بهبود قابل توجهی در نفوذپذیری مغناطیسی و کاهش مغناطیس‌زدایی مشاهده شد. جدول زیر نشان می‌دهد که چگونه برخی رفتارهای الکتریکی و مغناطیسی آهن با اضافه کردن سیلیکون تغییر می‌کند.

N. P. Goss، مخترع اولیه فرآیند تولید فولاد سیلیکونی با گران‌های متمایل به سرد در سال ۱۹۳۳ ایده خود را به این صورت بیان کرد: "من شواهد تجربی دارم که من را به باور می‌برد که رابطه‌ای ظاهری بین اندازه گران و چقرمگی نمونه و ویژگی‌های مغناطیسی آن وجود دارد. این شواهد نشان می‌دهد که گران‌های کوچک و یکنواخت و چقرمگی بالا همراه با نفوذپذیری بالا هستند". این ایده منجر به انقلابی در صنعت فولاد شد که به تولید فولادهای با کیفیت بالا انجامید. بر اساس جهت گران‌ها، دو نوع فولاد سیلیکونی وجود دارد:

1. فولاد سیلیکونی با گران‌های متمایل (GO).

2. فولاد سیلیکونی بدون گران‌های متمایل (GNO).

در بخش‌های بعدی، ما درباره فولاد GO صحبت خواهیم کرد. به طور خاص، درباره فولاد سیلیکونی با گران‌های متمایل به سرد (CRGO) و کاربردهای آن بحث خواهیم کرد.

قالب‌گیری سرد فولاد

این کار برای کاهش ضخامت فولاد در محدوده ۰.۱ میلی‌متر تا ۲ میلی‌متر انجام می‌شود که با قالب‌گیری گرم امکان‌پذیر نیست. در طی این فرآیند، تحت شرایط کنترل شده بهینه، ویژگی‌های مغناطیسی بهینه در جهت قالب‌گیری به دست می‌آید. این جهت همچنین به عنوان بافت گوس (110)[001] شناخته می‌شود که جهت سهولت مغناطیس‌سازی در جهت قالب‌گیری است. این می‌تواند در شکل زیر نشان داده شود. فولاد گران‌های متمایل برای ماشین‌های الکتریکی چرخان که در آن میدان مغناطیسی در صفحه ورق‌ها است اما زاویه بین میدان مغناطیسی و جهت قالب‌گیری تغییر می‌کند، استفاده نمی‌شود. برای این منظور از فولاد سیلیکونی بدون گران‌های متمایل استفاده می‌شود.

نمایش شماتیک بافت (110)[001] یا بافت گوس

ویژگی‌های فولاد CRGO

این یک مواد مغناطیسی نرم است و دارای ویژگی‌های زیر است:

• نفوذپذیری مغناطیسی بالا.

• کاهش مغناطیس‌زدایی.

• مقاومت الکتریکی بالا.

• عامل لایه‌بندی یا تراکم بالا اجازه طراحی‌های فشرده‌تر را می‌دهد.

• کاهش زیادی در زیان‌ها.

جهت‌های فولاد CRGO

• جهت‌های اولیه فولاد M7 (0.7وات/پوند در 1.5T/60Hz) و M6 (0.6وات/پوند در 1.5T/60Hz) شناخته شدند.

• به طور مشابه، جهت‌های M5، M4 و M3 در اواخر دهه شصت توسعه یافتند.

• یک ماده جدید به نام Hi-B با درجه گرایش قابل توجهی دارد و 2 تا 3 درجه بهتر از محصولات فولاد CRGO معمولی است.

کاربرد فولاد سیلیکونی CRGO به عنوان هسته ترانسفورماتور

جهت‌های فولاد CRGO عمدتاً به عنوان ماده‌ی هسته‌ای برای ترانسفورماتورهای قدرت و ترانسفورماتورهای توزیع استفاده می‌شود. این موضوع به شرح زیر توضیح داده می‌شود:

• نفوذپذیری مغناطیسی بالا منجر به جریان‌های تحریک کمتر و القای کمتر می‌شود.

• هیستریسیس و زیان‌های دوگانه کمتر.

• عامل لایه‌بندی عالی منجر به طراحی‌های بهتر و فشرده‌تر و بنابراین کاهش مواد مورد نیاز می‌شود.

• ویژگی‌های اشباع بالا.

• سطح بسیار کمی از مغناطیس‌زدایی منجر به کاهش سر و صدا می‌شود.

• افزایش سهولت پیچش و بهبود بهره‌وری.

آینده فولاد سیلیکونی CRGO

با وجود اینکه جایگزین‌هایی برای جهت‌های فولاد CRGO مانند آلیاژ نیکل-آهن، مو-متال، نوار بورون آمورف، سوپرجلاس و غیره وجود دارد، فولاد CRGO همچنان گزینه برتر در صنعت ترانسفورماتور است. آلیاژهایی مانند فلز آمورف Fe78-B13-Si9 نشان داده‌اند که زیان‌های هسته‌ای کمتری نسبت به فولاد CRGO دارند. افزودن مقدار بهینه سیلیکون به فولاد می‌تواند بافت را به گونه‌ای تغییر دهد که ویژگی‌های مغناطیسی مطلوبی را تحت شرایط کنترل شده به دست آورد.

بیانیه: احترام به اصلی، مقالات خوبی که ارزش به اشتراک گذاشتن دارند، در صورت نقض حق کپی‌رایت لطفاً تماس بگیرید تا حذف شود.