แผ่นเหล็กซิลิกอน
เหล็กซิลิกอนเป็นที่รู้จักกันทั่วไปว่าเป็นเหล็กแผ่นซิลิกอนหรือแผ่นเหล็กซิลิกอน เป็นโลหะผสมแม่เหล็กอ่อนเฟอร์โรซิลิกอนคาร์บอนต่ำที่ขาดไม่ได้ในอุตสาหกรรมพลังงาน อิเล็กทรอนิกส์ และการทหาร นอกจากนี้ยังเป็นวัสดุเชิงฟังก์ชันที่เป็นโลหะซึ่งมีผลผลิตมากที่สุดอีกด้วย ผลผลิตมีสัดส่วนประมาณ 1% ของผลผลิตเหล็กทั่วโลก เป็นโลหะผสมเฟอร์โรซิลิกอนที่มีปริมาณซิลิกอน 0.8%-4.8% ซึ่งรีดร้อนและรีดเย็นเป็นแผ่นเหล็กซิลิกอนที่มีความหนาน้อยกว่า 1 มม. ·การเติมซิลิคอนสามารถเพิ่มความต้านทานและการซึมผ่านของเหล็กได้สูงสุด ลดการบีบบังคับ การสูญเสียแกนกลาง (การสูญเสียธาตุเหล็ก) และการเสื่อมสภาพของแม่เหล็ก ส่วนใหญ่จะใช้เป็นแกนหลักของมอเตอร์ เครื่องกำเนิดไฟฟ้า และหม้อแปลงไฟฟ้าต่างๆ
การจำแนกประเภทแผ่นเหล็กซิลิคอน
แผ่นเหล็กซิลิคอนสามารถแบ่งออกเป็นซิลิคอนต่ำและซิลิคอนสูงตามปริมาณซิลิคอน
1. เวเฟอร์ซิลิคอนต่ำ
เวเฟอร์ซิลิคอนต่ำมีซิลิคอนน้อยกว่า 2.8% ซึ่งมีความแข็งแรงเชิงกลและส่วนใหญ่ใช้ในการผลิตมอเตอร์ หรือที่เรียกกันทั่วไปว่าแผ่นเหล็กซิลิกอนสำหรับมอเตอร์
2. เวเฟอร์ซิลิคอนสูง
ปริมาณซิลิคอนของเวเฟอร์ที่มีซิลิคอนสูงคือ 2.8%-4.8% มีคุณสมบัติเป็นแม่เหล็กที่ดีแต่ค่อนข้างเปราะ ใช้เป็นหลักในการทำแกนหม้อแปลงหรือที่เรียกกันทั่วไปว่าแผ่นเหล็กซิลิกอนของหม้อแปลง ในการใช้งานจริงทั้งสองอย่างไม่มีขอบเขตที่เข้มงวด และมักใช้เวเฟอร์ซิลิคอนสูงเพื่อผลิตมอเตอร์ขนาดใหญ่
จำแนกตามกระบวนการผลิต
สามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภท คือ รีดร้อนและรีดเย็น
การรีดเย็นสามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภท ได้แก่ เกรนที่ไม่มุ่งเน้นและการวางแนวเกรน: แผ่นรีดเย็นมีความหนาสม่ำเสมอ คุณภาพพื้นผิวที่ดี และคุณสมบัติทางแม่เหล็กสูง ดังนั้นด้วยการพัฒนาของอุตสาหกรรม เหล็กแผ่นรีดร้อนจึงมีแนวโน้มที่จะถูกแทนที่ด้วยเหล็กแผ่นรีดเย็นแทน
เหล็กแผ่นซิลิกอนรีดเย็น
เหล็กแผ่นซิลิกอนรีดเย็นแบ่งออกเป็นแผ่นเหล็กสองประเภท: แบบเกรนที่ไม่เน้นและแบบเกรน
แถบรีดเย็นแบบไม่มุ่งเน้นมักใช้เป็นแกนเหล็กสำหรับมอเตอร์หรือหม้อแปลงเชื่อม แถบรีดเย็นแบบเกรนใช้เป็นแกนเหล็กสำหรับหม้อแปลงไฟฟ้ากำลัง หม้อแปลงพัลส์ เครื่องขยายสัญญาณแม่เหล็ก ฯลฯ แถบเหล็กซิลิกอนบางรีดเย็นทำจาก 0.30 หรือ 0.35 แถบเหล็กซิลิกอนที่มีความหนา มม. ซึ่งจากนั้นจึงดอง รีดเย็น และอบอ่อน
เหล็กแผ่นซิลิคอนชนิดไม่เน้นรีดเย็นคือเหล็กแท่งรีดร้อนหรือเหล็กแท่งหล่อต่อเนื่องเป็นม้วนที่มีความหนาประมาณ 2.3 มม.เหล็กไฟฟ้ารีดเย็นแถบมีลักษณะพื้นผิวเรียบ ความหนาสม่ำเสมอ ค่าสัมประสิทธิ์การซ้อนสูง ประสิทธิภาพการเจาะที่ดี ฯลฯ และมีการเหนี่ยวนำแม่เหล็กสูงกว่าและการสูญเสียเหล็กต่ำกว่าแถบเหล็กไฟฟ้ารีดร้อน
การใช้แผ่นรีดเย็นแทนแผ่นรีดร้อนในการผลิตมอเตอร์หรือหม้อแปลงไฟฟ้า น้ำหนักและปริมาตรสามารถลดลงได้ 0%-25% หากใช้เทปรีดเย็นประสิทธิภาพจะดีกว่า การใช้แทนเทปรีดร้อนหรือรีดเย็นคุณภาพต่ำสามารถลดการใช้พลังงานของหม้อแปลงไฟฟ้าได้ 45%-50% และประสิทธิภาพของหม้อแปลงก็เชื่อถือได้มากขึ้น
คำจำกัดความของเหล็กแผ่นซิลิกอนที่ไม่มุ่งเน้น
เหล็กกล้าซิลิกอนที่ไม่มุ่งเน้นแผ่นเป็นแผ่นเหล็กซิลิกอนที่มีโครงสร้างผลึกพื้นผิวที่ไม่เปลี่ยนรูปซึ่งเกิดขึ้นตามกระบวนการผลิตบางอย่าง
แผ่นเหล็กซิลิกอนเชิง
ในช่วงต้นทศวรรษ 1920 วิลเลียม (วิลเลียมส์) ศึกษาผลึกเดี่ยวในเฟอร์โรซิลิกอน และพบว่า เอิ่ม{1}} ในทิศทาง {100} ของแกนง่ายของการดึงดูด เขาเชื่อว่าควรจะดีเยี่ยมในแกน {100} ในแผ่นโพลีคริสตัลไลน์ ผลงาน.
ในปี 1926 Honda Mao ของญี่ปุ่นค้นพบว่าทิศทางของผลึกศาสตร์ของเหล็กเป็นแม่เหล็กที่ง่ายที่สุด หรือทิศทางของขอบลูกบาศก์เม็ดคริสตัลเป็นทิศทางที่ง่ายที่สุดในการดึงดูด
ในปีพ.ศ. 2477 American NPGoss ประสบความสำเร็จในการพัฒนาแผ่นเหล็กซิลิคอนในห้องปฏิบัติการ เขาใช้การผสมผสานระหว่างการรีดเย็นและการรักษาความร้อนที่อุณหภูมิสูงเพื่อทำให้เม็ดคริสตัลในแผ่นเหล็กซิลิกอนจัดเรียงอย่างเป็นระเบียบตามทิศทางการรีด แม่เหล็ก
ในปี 1935 Goss ตีพิมพ์บทความใน "TransAmer.Soc.Metals" แนะนำผลการวิจัย และยื่นขอรับสิทธิบัตรของอังกฤษ (หมายเลข 442211)
ในปีเดียวกันนั้น Armco แห่งสหรัฐอเมริกาได้เริ่มการผลิตเหล็กแผ่นซิลิกอนรีดเย็นเชิงอุตสาหกรรม ในช่วงทศวรรษที่ 1940 ทั้ง Armco และ Allegheny ได้ผลิตแผ่นเหล็กซิลิกอนคุณภาพสูงสำหรับหม้อแปลงไฟฟ้า ชื่อแบรนด์ของ Armco คือ Tran-cor (Westinghouse เรียกว่า Hipersil); ชื่อแบรนด์ของ Allegeny คือ Silicon (บริษัท GE เรียกว่า Corosil)
ในปี พ.ศ. 2496 ญี่ปุ่นพยายามผลิตเหล็กแผ่นซิลิกอนรีดเย็น
ในปีพ.ศ. 2501 ญี่ปุ่นได้เปิดตัวเทคโนโลยีที่ได้รับการจดสิทธิบัตรของ Armco เพื่อเริ่มการผลิตทางอุตสาหกรรมของเหล็กแผ่นซิลิกอนรีดเย็นที่เน้นรีดเย็น และด้วยพื้นฐานนี้ การปรับปรุงอย่างต่อเนื่องทำให้ประสิทธิภาพของเหล็กแผ่นซิลิกอนรีดเย็นของญี่ปุ่นถึงระดับสูงสุดในโลก
แผ่นเหล็กซิลิกอนเชิงเดี่ยวมีการซึมผ่านของแม่เหล็กต่ำในทิศทางตั้งฉากกับทิศทางการหมุน เพื่อที่จะเอาชนะข้อบกพร่องนี้ บริษัทหลอมละลายสุญญากาศของเยอรมันได้คิดค้นแผ่นเหล็กซิลิกอนแบบดูอัลในทศวรรษที่ 1940
ในปีพ.ศ. 2500 GE และ Westinghouse ในสหรัฐอเมริกายังได้ผลิตแผ่นเหล็กซิลิกอนแบบดูอัลแบบเกือบจะพร้อมกัน ในทศวรรษ 1960 โรงงานคาวาซากิและยาวาตะในญี่ปุ่นประสบความสำเร็จในการพัฒนาแผ่นเหล็กซิลิกอนแบบดูอัล คุณสมบัติทางแม่เหล็กในทิศทางการหมุนและทิศทางแนวตั้งนั้นคล้ายคลึงกับคุณสมบัติทางแม่เหล็กของแผ่นเหล็กซิลิกอนเชิงเดียวในทิศทางการหมุน เม็ดคริสตัลของแผ่นเหล็กซิลิกอนนี้เป็นลูกบาศก์
ในปี 1968 โรงงานเหล็ก Nippon ของญี่ปุ่นเริ่มผลิตแผ่นเหล็กซิลิกอนที่มีการซึมผ่านสูงเชิงอุตสาหกรรม ชื่อทางการค้าคือ "Orientcore Hi-B" หรือเรียกสั้น ๆ ว่า "Hi-B" ในปี พ.ศ. 2515 ได้มีการพัฒนาเหล็กซิลิกอนที่มีการซึมผ่านสูงที่มีตาข่ายขนาดใหญ่ ในปีพ.ศ. 2524 แผ่นเหล็กซิลิกอนที่มีการซึมผ่านสูงที่มีตาข่ายขนาดเล็กได้รับการพัฒนาเพิ่มเติม ในปี 1982 ญี่ปุ่นเริ่มผลิตแผ่นเหล็กซิลิกอนที่มีการซึมผ่านสูงด้วยเลเซอร์ฉายรังสีที่พื้นผิว (ZDKH) ซึ่งช่วยลดการสูญเสียธาตุเหล็กได้อีก
ในปี 1988 ญี่ปุ่นได้พัฒนาแผ่นเหล็กซิลิกอนที่มีการซึมผ่านสูงโดยใช้วิธีทางกลเพื่อสร้างวิธีไมโครเค้น (ADMH) มุมมองการพัฒนาเหล็กแผ่นซิลิกอนแบบเกรนจาก Nippon Steel Corporation ในทศวรรษที่ 1950 ประสิทธิภาพของเหล็กแผ่นซิลิกอนเชิงเดี่ยวในหลายประเทศ ·ระหว่างปี 1955 ถึง 1975 คุณภาพของเหล็กแผ่นซิลิกอนเชิงและเหล็กแผ่นซิลิกอนที่ไม่เน้นในญี่ปุ่นมีการเปลี่ยนแปลง ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2423 ถึง พ.ศ. 2513 เส้นโค้งที่ลดลงของแกนเหล็กแผ่นเหล็กสูญเสีย
เหล็กซิลิกอนที่ไม่มุ่งเน้น
