เหล็กซิลิกอนแบบม้วนเย็นทิศทางเม็ดผลึก (CRGO) | คุณสมบัติและการประยุกต์ใช้งาน

การเติมซิลิกอน (Si) ในเหล็ก (Fe) ในสัดส่วนที่เหมาะสมด้วยกระบวนการผลิตบางอย่างช่วยปรับปรุงคุณสมบัติแม่เหล็กและไฟฟ้าของเหล็กได้อย่างมาก ถึงปลายศตวรรษที่ 19 ได้พบว่าการเติมซิลิกอนในเหล็กช่วยเพิ่มความต้านทานไฟฟ้าของเหล็ก และทำให้เกิดเหล็กซิลิกอนหรือที่เรารู้จักในปัจจุบันว่าเหล็กไฟฟ้า มันไม่เพียงแต่ลดการสูญเสียจากกระแสวนในเหล็กเท่านั้น แต่ยังเห็นการปรับปรุงคุณสมบัติความเป็นแม่เหล็กและการลดการเปลี่ยนแปลงขนาดจากการแม่เหล็ก ตารางด้านล่างแสดงว่าพฤติกรรมทางไฟฟ้าและแม่เหล็กของเหล็กเปลี่ยนแปลงอย่างไรเมื่อมีการเติมซิลิกอน

N. P. Goss ผู้ประดิษฐ์กระบวนการผลิตเหล็กซิลิกอนแบบเย็นที่มีการเรียงตัวของเม็ดคริสตัลในปี 1933 ได้กล่าวไว้ว่า “ผมมีหลักฐานจากการทดลองที่ทำให้ผมเชื่อว่ามีความสัมพันธ์ระหว่างขนาดของเม็ดคริสตัลและความยืดหยุ่นของตัวอย่างกับคุณสมบัติแม่เหล็ก หลักฐานนี้แสดงให้เห็นว่าเม็ดคริสตัลเล็กๆ ที่สม่ำเสมอและความยืดหยุ่นสูงจะมาพร้อมกับความเป็นแม่เหล็กสูง” แนวคิดนี้นำไปสู่การปฏิวัติในวงการเหล็ก นำไปสู่การผลิตเหล็กเกรดสูง ตามการเรียงตัวของเม็ดคริสตัลมีสองประเภทของเหล็กซิลิกอน:

1. เหล็กซิลิกอนที่มีการเรียงตัวของเม็ดคริสตัล (GO)

2. เหล็กซิลิกอนที่ไม่มีการเรียงตัวของเม็ดคริสตัล (GNO)

ในส่วนต่อไป เราจะพูดถึงเหล็ก GO โดยเฉพาะเราจะพูดถึงเหล็กซิลิกอนแบบเย็นที่มีการเรียงตัวของเม็ดคริสตัล (CRGO) และการใช้งาน

การกลิ้งเหล็กแบบเย็น

การทำนี้เพื่อลดความหนาของเหล็กในช่วง 0.1 มม. ถึง 2 มม. ซึ่งไม่สามารถทำได้ด้วยการกลิ้งเหล็กแบบร้อน ระหว่างกระบวนการนี้ภายใต้เงื่อนไขที่ควบคุมอย่างระมัดระวัง จะได้คุณสมบัติแม่เหล็กที่เหมาะสมในทิศทางของการกลิ้ง ทิศทางนี้ยังเป็นที่รู้จักในชื่อ Goss texture (110)[001] ซึ่งเป็นทิศทางที่แม่เหล็กสามารถเข้าได้ง่ายในทิศทางของการกลิ้ง ซึ่งสามารถแสดงได้ดังภาพด้านล่าง เหล็กที่มีการเรียงตัวของเม็ดคริสตัลไม่ได้ใช้ในเครื่องจักรไฟฟ้าหมุนที่สนามแม่เหล็กอยู่ในระนาบของแผ่น แต่ทิศทางระหว่างสนามแม่เหล็กและทิศทางของการกลิ้งเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา สำหรับวัตถุประสงค์นี้จะใช้เหล็กซิลิกอนที่ไม่มีการเรียงตัวของเม็ดคริสตัล

การนำเสนอแผนภาพของ (110)[001] rolling texture หรือ Goss texture

คุณสมบัติของเหล็ก CRGO

เป็นวัสดุแม่เหล็กอ่อน และมีคุณสมบัติดังนี้:

• ความเป็นแม่เหล็กสูง

• การเปลี่ยนแปลงขนาดจากการแม่เหล็กลดลง

• ความต้านทานไฟฟ้าสูง

• ค่าปัจจัยการวางซ้อนหรือการวางแผ่นสูง ทำให้การออกแบบโครงสร้างที่แน่นหนาและใช้วัสดุน้อยลง

• การสูญเสียต่ำ

เกรดของเหล็ก CRGO

• เกรดเหล็กแรกเริ่มคือ M7 (0.7 วัตต์/ปอนด์ ที่ 1.5T/60Hz) และ M6 (.6 วัตต์/ปอนด์ ที่ 1.5T/60Hz)

• ในช่วงปลายทศวรรษที่ 60 ได้มีการพัฒนากลายเป็นเกรด M5, M4 และ M3

• วัสดุใหม่ที่เรียกว่า Hi-B มีการเรียงตัวของเม็ดคริสตัลที่โดดเด่นและมีคุณภาพสูงกว่าเหล็ก CRGO ทั่วไปประมาณ 2-3 เกรด

การใช้งานเหล็กซิลิกอน CRGO เป็นแกนของหม้อแปลง

เหล็กเกรด CRGO ใช้เป็นวัสดุแกนของหม้อแปลงไฟฟ้าแรงดันสูง และหม้อแปลงไฟฟ้าแรงดันต่ำ ซึ่งสามารถอธิบายได้ดังนี้

• ความเป็นแม่เหล็กสูงทำให้กระแสกระตุ้นต่ำและแรงดันเหนี่ยวนำต่ำ

• การสูญเสียจากการขัดขวางแม่เหล็กและการสูญเสียจากกระแสวน ต่ำ

• ค่าปัจจัยการวางซ้อนที่ดีทำให้การออกแบบที่แน่นหนาและใช้วัสดุน้อยลง

• คุณสมบัติการอิ่มตัวที่สูง

• การเปลี่ยนแปลงขนาดจากการแม่เหล็กต่ำทำให้ลดเสียงรบกวน

• เพิ่มความสะดวกในการพันและเพิ่มผลผลิต

อนาคตของเหล็กซิลิกอน CRGO

แม้ว่าจะมีวัสดุทดแทนเหล็กเกรด CRGO เช่น นิกเกิล-เหล็ก, mu-metal, แถบอะมอร์ฟัสโบรอน, superglass ฯลฯ แต่เหล็ก CRGO ยังคงเป็นทางเลือกที่ดีที่สุดในวงการหม้อแปลง โลหะอะมอร์ฟัส Fe78-B13-Si9 ได้แสดงให้เห็นว่ามีการสูญเสียในแกนน้อยกว่าเมื่อใช้เป็นแกนของหม้อแปลงไฟฟ้าแรงดันต่ำเมื่อเทียบกับเหล็กเกรด CRGO การเติมซิลิกอนในสัดส่วนที่เหมาะสมในเหล็กสามารถเปลี่ยนแปลงโครงสร้างเพื่อให้ได้คุณสมบัติแม่เหล็กที่ต้องการเมื่อผลิตภายใต้เงื่อนไขที่ควบคุม

คำชี้แจง: ขอให้เคารพผลงานดั้งเดิม หากมีการละเมิดลิขสิทธิ์โปรดติดต่อเพื่อลบออก