谈取向电工钢片铁损分布不均匀性测量范文
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摘要：目前取向电工钢横向铁损分布的均匀性引起越来越大的重视。磁性能测试方法主要分为静态测试和动态测试（在线检测），目前国内暂无动态测试电工钢铁损性能的相关测试手段。本文通过在GB／T13789—2008的基础上使用小单片磁导计测量大单片试样不同区域铁损的方法，来研究在线测量中动态测量电工钢带铁损横向分布的方法。研究结果表明，磁导计紧贴试样和磁导计与试样分离10mm测试的不同区域铁损分布保持了较好的相关性和一致性。
关键词：电工钢；大单片试样；铁损；动态测试；小单片磁导计
随着时代的进步，电工钢的需求量越来越大，电工钢的制造越来越趋向于人工智能，且用户对电工钢成品的质量控制要求也越来越高。电工钢的下游用户会将电工钢母卷原料经过纵剪机组裁剪成合适大小的电工钢子卷产品。而取向电工钢铁损存在横向分布的不均匀性，分布特征普遍表现为中间区域的铁损性能优于边沿区域的铁损性能，这会导致相同牌号产品的子卷的磁性能不一致。解决该问题通常有2条途径：1）上游制造商提高铁损在横向分布的均匀性；2）下游用户通过铁损分布测试，分拣出电工钢的铁损性能。基于这2点，我们正在研发新型电工钢检测装置来满足市场对电工钢品控的新要求。
1试验方法
本文通过使用小单片磁导计对大单片试样不同区域进行测试［1］，检验出硅钢片铁损分布的不均匀性：方案一：磁导计紧贴试样，以下称为闭路测量，这种方案准确度相对较高，但不适合于在线测量；方案二：磁导计离试样10mm，以下称为开路测量，该方案准确度相对较低，但很容易实现在线测量。我们将通过对二种测试方案获得的测量数据进行比较，来研究开路测量是否能与闭路测量所得到的不同区域铁损分布趋势保持基本一致。
2测量
2．1电工钢试样
选用的试验样品牌号为23Q110，长500mm，宽500mm，厚度0．23mm，密度为7．65g／cm3，大单片试样的P1．7／50铁损值：0．8027W／kg。
2．2测量装置测
量大单片试样铁损所用的整套设备为长沙天恒测控技术有限公司研制的TD8510硅钢片磁性能测试系统和小单片磁导计TK7300。磁导计的磁轭用高牌号取向硅钢制作，C型立式单磁轭设计，外形尺寸：高100mm，长120mm，宽70mm。磁轭极面宽度30mm，厚度20mm，极面间内部长度60mm。整套设备如图1所示。图2为设备原理框图，图2中，粗线框内为单片磁导计（空气磁通补偿采用数字磁通补偿），其中N1为励磁线圈，N2为测量线圈。小单片磁导计测量时的放置如图3所示。
2．3试样铁损测量位置分区
首先将500mm×500mm大单片试样23Q110分成横向五等分，纵向三等分，然后分别在这15个方格中标出它们中间30mm×60mm的区域。如图4所示。
2．4闭路测量铁损分布
将小单片磁导计TK7300的磁轭与图4中黑色区域部分对齐，测试相应区域Jm在1．7T／50Hz下的比总损耗，测试结果如表1所示。表1中的横向分布不均匀性分别对应的是图4中的位置1、位置2、位置3。从表1中可以看出不同区域铁损差异性较大，超过了10％，趋势图如图5所示。
2．5开路测量铁损分布
使用10mm的胶木板抬高磁导计进行开路静态测试，同样在相应区域测试Jm在1．7T／50Hz下的比总损耗，测试结果如表2所示。由表2可以得出每个区域闭路测量相对开路测量的比总损耗比值基本维持在1．2左右。开路测量趋势图如图6所示。
2．6两种测量方法铁损分布对比分析
从表1和表2可以看出，开路测量和闭路测量的铁损横向分布不均匀性基本一致，其分布对比图如图7所示。闭路测量的数据结果（表1），表明铁损横向分布具有不均匀性。这种不均匀性的形成机理比较复杂，受影响的因素主要有：1）材料制造过程中，受热处理的温度分布与轧制厚度分布不均匀；2）测量结果与测量方法、仪器准确度及材料取样等有关，存在一定的测量误差和取样风险。对比表1和表2分析可以看出，开路测量比总损耗低于闭路测量约20％，这是因为开路测量时存在空气隙，导致磁阻加大而使得铁损下降。从表1和表2的铁损横向分布不均匀性对比可得出，2种测量方法的相对趋势差的最大值为3．27％。尽管测量的比总损耗绝对值差异较大，但相对趋势差仍基本能反映材料的主要性能差。通过对磁导计尺寸及磁导计与样品距离等因素的深度研究，优化开路测量方法等使其用于在线检测成为可能。
3 结 语
通过上述2种方法的对比数据分析得出：铁损的分布保持了较好的相关性与一致性，但仍存在一定的分布差异。分析其原因：1）磁导计的尺寸太小导致测量区域太小，测量数据不具备代表性；2）在大片试样上进行测量时，磁力线会受到测量区域外材料的影响；3）开路测量的影响因素会很多。基于上述原因，我们将进一步开展深度的测量研究，开发出适应材料横向铁损分布不均匀性测试要求的静态和在线测量装置，并更好地服务于电工钢产业的发展。
作者：李秀章 周新华 单位：长沙天恒测控技术有限公司