冷間圧延粒方位性（CRGO）シリコン鋼 | 特性と応用
鉄（Fe）にシリコン（Si）を適切な製造プロセスによって適切な割合で添加することで、鉄の磁気的および電気的特性が大幅に改善されます。19世紀末には、鉄にシリコンを添加すると鉄の抵抗率が大幅に向上することが発見され、これが現在私達が知る電気鋼またはシリコン鋼の開発につながりました。これにより、鋼の渦電流損失が減少し、磁導率の大幅な改善と磁伸縮の減少が観察されました。下の表は、シリコンを添加することによって鉄の特定の電気的および磁気的挙動がどのように変化するかを示しています。
1933年に冷間圧延粒方位性シリコン鋼（CRGO鋼）の製造プロセスを開発したN. P. Gossは、次のように述べています。「私は実験的な証拠を持っており、試料の結晶粒度と延性とその磁気的特性との間に明らかに関係があると信じています。この証拠は、小さな均一な結晶粒と高い延性が高磁導率を伴うことを示しています。」このアイデアは、鋼業界において高品質鋼の生産へと革命をもたらしました。結晶の方位に基づいて、以下の2種類のシリコン鋼があります：
粒方位性シリコン鋼（GO）。
非粒方位性シリコン鋼（GNO）。
次のセクションでは、GO鋼について詳しく説明します。特に、冷間圧延粒方位性（CRGO）シリコン鋼とその応用について議論します。
鋼の冷間圧延
これは、熱間圧延では達成できない0.1mmから2mmまでの鋼の厚さを減らすために行われます。この過程では、慎重に制御された条件下で、圧延方向における最適な磁気特性が達成されます。この方向はゴス組織（110）[001]とも呼ばれ、圧延方向での容易な磁化方向です。これは下の図に示されています。粒方位性鋼は、磁場がシートの面内にある回転電気機器には使用されませんが、磁場と圧延方向との角度は常に変化します。そのため、非粒方位性シリコン鋼が使用されます。
（110）[001]圧延組織またはゴス組織の模式図
CRGO鋼の特性
これは軟磁性材料であり、以下の特性を持っています：
高磁導率。
磁伸縮の減少。
高抵抗率。
高い積層因子により、コンパクトなコア設計が可能。
低損失。
CRGO鋼のグレード
初期の鋼のグレードはM7（1.5T/60Hzで0.7ワット/ポンド）とM6（1.5T/60Hzで0.6ワット/ポンド）として知られていました。
同様に、M5、M4、M3グレードは1960年代後半に開発されました。
Hi-Bという新しい材料は非常に高い方位性を持ち、従来のCRGO鋼製品よりも2〜3グレード優れています。
トランスコアとしてのCRGOシリコン鋼の応用
CRGOグレードの鋼は主に電力変圧器と配電変圧器のコア材料として使用されます。以下に説明します。
高磁導率により励磁電流が低く、誘導も低くなります。
低いヒステリシスと渦電流損失。
優れた積層因子により、より良いコンパクトな設計が可能となり、必要な材料量が少なくなります。
高い膝飽和特性。
非常に低いレベルの磁伸縮によりノイズが減少します。
巻線の容易さが向上し、生産性が向上します。
CRGOシリコン鋼の将来の展望
CRGOグレードの鋼の代替品としてニッケル鉄、ムーメタル、非晶質ボロンストリップ、スーパーグラスなどがありますが、CRGO鋼は依然として変圧器業界において優れた選択肢です。非晶質金属Fe78-B13-Si9を使用すると、配電変圧器のコアとしてCRGOグレードの鋼よりもはるかに少ないコア損失が報告されています。鋼にシリコンを適切に添加し、制御された条件下で製造することで、望ましい磁気特性を持つ組織を達成することができます。
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