การเพิ่มซิลิกอน (Si) กับเหล็ก (Fe) ในสัดส่วนที่เหมาะสมโดยใช้กระบวนการผลิตบางอย่างช่วยปรับปรุงคุณสมบัติทางแม่เหล็กและทางไฟฟ้าของเหล็กได้อย่างมาก ในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 พบว่าการเติมซิลิกอนลงในเหล็กช่วยปรับปรุงสภาพต้านทานของเหล็กได้อย่างมีนัยสำคัญ และด้วยเหตุนี้เหล็กซิลิคอนหรือที่เรารู้จักในชื่อเหล็กไฟฟ้าจึงได้รับการพัฒนาขึ้น ไม่เพียงแต่การสูญเสียของกระแสไหลวนในเหล็กลดลงเท่านั้น แต่ยังสังเกตเห็นการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญในการซึมผ่านของแม่เหล็กและการลดลงของสนามแม่เหล็ก ตารางต่อไปนี้แสดงให้เห็นว่าพฤติกรรมทางไฟฟ้าและแม่เหล็กบางอย่างของเหล็กเปลี่ยนแปลงอย่างไรเมื่อเติมซิลิกอน
NP Goss ผู้ประดิษฐ์คนแรกของกระบวนการผลิตเหล็กซิลิกอนเชิงเม็ดรีดเย็นหรือ CRGO ในปี 1933 ให้แนวคิดด้วยคำพูดของเขาเองว่า "ฉันมีหลักฐานการทดลองซึ่งทำให้ฉันเชื่อว่ามีความสัมพันธ์ที่ชัดเจนระหว่างขนาดเกรนและความเหนียวของ ตัวอย่างและคุณสมบัติของแม่เหล็ก การทดสอบเหล่านี้แสดงให้เห็นว่าเมล็ดพืชขนาดเล็ก สม่ำเสมอ และมีความเหนียวสูงมาพร้อมกับการซึมผ่านสูง" แนวคิดนี้จุดประกายให้เกิดการปฏิวัติในอุตสาหกรรมเหล็กซึ่งนำไปสู่การผลิตเหล็กคุณภาพสูง เหล็กซิลิกอนมีสองประเภทขึ้นอยู่กับการวางแนวของเมล็ดพืช:
เหล็กกล้าซิลิกอนเชิงเกรน (GO)
เหล็กกล้าซิลิกอนที่ไม่เน้นเมล็ดพืช (GNO)
ในหัวข้อถัดไป เราจะพูดถึง GO steel โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เราจะพูดถึงเหล็กซิลิกอนชนิดเม็ดรีดเย็น (CRGO) และการใช้งาน
เหล็กแผ่นรีดเย็น
ทำเพื่อลดความหนาของเหล็กในช่วง 0.1 มม. ถึง 2 มม. ซึ่งไม่สามารถทำได้โดยการรีดร้อน ในระหว่างกระบวนการนี้ ภายใต้สภาวะที่มีการควบคุมอย่างระมัดระวัง จะมีลักษณะแม่เหล็กที่เหมาะสมที่สุดในทิศทางการหมุน ทิศทางนี้เรียกอีกอย่างว่าพื้นผิว Goss (110)[001] ซึ่งเป็นทิศทางของการสะกดจิตอย่างง่ายในทิศทางการหมุน สามารถแสดงได้ในรูปด้านล่าง เหล็กกล้าเนื้อละเอียดไม่ได้ใช้ในเครื่องจักรไฟฟ้าแบบหมุนซึ่งมีสนามแม่เหล็กอยู่ในระนาบของแผ่นเปลือกโลก แต่มุมระหว่างสนามแม่เหล็กกับทิศทางการกลิ้งจะเปลี่ยนแปลงอยู่เสมอ ใช้สำหรับเหล็กซิลิกอนที่ไม่เป็นเม็ด
คุณสมบัติของเหล็ก CRGO
เป็นวัสดุแม่เหล็กอ่อนและมีคุณสมบัติดังต่อไปนี้
การซึมผ่านของแม่เหล็กสูง
ลดสนามแม่เหล็ก
ความต้านทานสูง
ปัจจัยการซ้อนหรือการเคลือบสูงทำให้มีการออกแบบแกนกลางที่กะทัดรัด
ขาดทุนน้อย.
เกรดเหล็ก CRGO
เหล็กกล้าเกรดแรกสุดเรียกว่า M7 (0.7 วัตต์/ปอนด์ที่ 1.5T/6{7}}Hz) และ M6 (0.6 วัตต์/ปอนด์ที่ 1.5T/60Hz)
ในทำนองเดียวกัน ในช่วงปลายทศวรรษ 1960 เกรด M5, M4 และ M3 ก็ได้รับการพัฒนาเช่นกัน
วัสดุใหม่ที่เรียกว่า Hi-B มีระดับการวางแนวที่โดดเด่นและดีกว่าผลิตภัณฑ์เหล็ก CRGO ทั่วไป 2-3 องศา
การประยุกต์ใช้ CRGO Silicon Steel เป็น Transformer Core
เหล็กเกรด CRGO ส่วนใหญ่จะใช้เป็นวัสดุหลักสำหรับหม้อแปลงไฟฟ้ากำลังและหม้อแปลงไฟฟ้าระบบจำหน่าย สามารถอธิบายได้ดังนี้
การซึมผ่านของแม่เหล็กสูงทำให้เกิดกระแสกระตุ้นต่ำและการเหนี่ยวนำที่ต่ำกว่า
ฮิสเทรีซิสต่ำและการสูญเสียกระแสน้ำวน
ปัจจัยการหมุนที่ยอดเยี่ยมทำให้ได้การออกแบบที่ดีขึ้นและกะทัดรัดยิ่งขึ้น ดังนั้นจึงต้องใช้วัสดุน้อยลง
ลักษณะความอิ่มตัวของเข่าสูง
ระดับแม่เหล็กที่ต่ำมากช่วยลดเสียงรบกวนได้
เพิ่มความสะดวกในการม้วนและเพิ่มผลผลิต
ขอบเขตในอนาคตของ CRGO เหล็กซิลิกอน
แม้ว่าจะมีทางเลือกอื่นสำหรับเกรดเหล็ก CRGO เช่น เหล็กนิกเกิล มิวเมทัล แถบโบรอนอสัณฐาน ซุปเปอร์กลาส ฯลฯ เหล็ก CRGO ยังคงเป็นตัวเลือกที่เหนือกว่าในอุตสาหกรรมหม้อแปลงไฟฟ้า โลหะผสม เช่น โลหะอสัณฐาน Fe78-B13-Si9 มีการสูญเสียแกนที่ต่ำกว่ามากเมื่อใช้เป็นแกนหม้อแปลงไฟฟ้าระบบจำหน่าย เมื่อเทียบกับเหล็กเกรด CRGO ส่วนประกอบเสริมซิลิกอนที่เหมาะสมที่สุดในเหล็กสามารถเปลี่ยนพื้นผิวเพื่อให้ได้คุณสมบัติทางแม่เหล็กที่ต้องการเมื่อผลิตภายใต้สภาวะควบคุม
