談取向電工鋼片鐵損分布不均勻性測(cè)量范文
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摘要：目前取向電工鋼橫向鐵損分布的均勻性引起越來越大的重視。磁性能測(cè)試方法主要分為靜態(tài)測(cè)試和動(dòng)態(tài)測(cè)試（在線檢測(cè)），目前國(guó)內(nèi)暫無動(dòng)態(tài)測(cè)試電工鋼鐵損性能的相關(guān)測(cè)試手段。本文通過在GB／T13789—2008的基礎(chǔ)上使用小單片磁導(dǎo)計(jì)測(cè)量大單片試樣不同區(qū)域鐵損的方法，來研究在線測(cè)量中動(dòng)態(tài)測(cè)量電工鋼帶鐵損橫向分布的方法。研究結(jié)果表明，磁導(dǎo)計(jì)緊貼試樣和磁導(dǎo)計(jì)與試樣分離10mm測(cè)試的不同區(qū)域鐵損分布保持了較好的相關(guān)性和一致性。
關(guān)鍵詞：電工鋼；大單片試樣；鐵損；動(dòng)態(tài)測(cè)試；小單片磁導(dǎo)計(jì)
隨著時(shí)代的進(jìn)步，電工鋼的需求量越來越大，電工鋼的制造越來越趨向于人工智能，且用戶對(duì)電工鋼成品的質(zhì)量控制要求也越來越高。電工鋼的下游用戶會(huì)將電工鋼母卷原料經(jīng)過縱剪機(jī)組裁剪成合適大小的電工鋼子卷產(chǎn)品。而取向電工鋼鐵損存在橫向分布的不均勻性，分布特征普遍表現(xiàn)為中間區(qū)域的鐵損性能優(yōu)于邊沿區(qū)域的鐵損性能，這會(huì)導(dǎo)致相同牌號(hào)產(chǎn)品的子卷的磁性能不一致。解決該問題通常有2條途徑：1）上游制造商提高鐵損在橫向分布的均勻性；2）下游用戶通過鐵損分布測(cè)試，分揀出電工鋼的鐵損性能。基于這2點(diǎn)，我們正在研發(fā)新型電工鋼檢測(cè)裝置來滿足市場(chǎng)對(duì)電工鋼品控的新要求。
1試驗(yàn)方法
本文通過使用小單片磁導(dǎo)計(jì)對(duì)大單片試樣不同區(qū)域進(jìn)行測(cè)試［1］，檢驗(yàn)出硅鋼片鐵損分布的不均勻性：方案一：磁導(dǎo)計(jì)緊貼試樣，以下稱為閉路測(cè)量，這種方案準(zhǔn)確度相對(duì)較高，但不適合于在線測(cè)量；方案二：磁導(dǎo)計(jì)離試樣10mm，以下稱為開路測(cè)量，該方案準(zhǔn)確度相對(duì)較低，但很容易實(shí)現(xiàn)在線測(cè)量。我們將通過對(duì)二種測(cè)試方案獲得的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，來研究開路測(cè)量是否能與閉路測(cè)量所得到的不同區(qū)域鐵損分布趨勢(shì)保持基本一致。
2測(cè)量
2．1電工鋼試樣
選用的試驗(yàn)樣品牌號(hào)為23Q110，長(zhǎng)500mm，寬500mm，厚度0．23mm，密度為7．65g／cm3，大單片試樣的P1．7／50鐵損值：0．8027W／kg。
2．2測(cè)量裝置測(cè)
量大單片試樣鐵損所用的整套設(shè)備為長(zhǎng)沙天恒測(cè)控技術(shù)有限公司研制的TD8510硅鋼片磁性能測(cè)試系統(tǒng)和小單片磁導(dǎo)計(jì)TK7300。磁導(dǎo)計(jì)的磁軛用高牌號(hào)取向硅鋼制作，C型立式單磁軛設(shè)計(jì)，外形尺寸：高100mm，長(zhǎng)120mm，寬70mm。磁軛極面寬度30mm，厚度20mm，極面間內(nèi)部長(zhǎng)度60mm。整套設(shè)備如圖1所示。圖2為設(shè)備原理框圖，圖2中，粗線框內(nèi)為單片磁導(dǎo)計(jì)（空氣磁通補(bǔ)償采用數(shù)字磁通補(bǔ)償），其中N1為勵(lì)磁線圈，N2為測(cè)量線圈。小單片磁導(dǎo)計(jì)測(cè)量時(shí)的放置如圖3所示。
2．3試樣鐵損測(cè)量位置分區(qū)
首先將500mm×500mm大單片試樣23Q110分成橫向五等分，縱向三等分，然后分別在這15個(gè)方格中標(biāo)出它們中間30mm×60mm的區(qū)域。如圖4所示。
2．4閉路測(cè)量鐵損分布
將小單片磁導(dǎo)計(jì)TK7300的磁軛與圖4中黑色區(qū)域部分對(duì)齊，測(cè)試相應(yīng)區(qū)域Jm在1．7T／50Hz下的比總損耗，測(cè)試結(jié)果如表1所示。表1中的橫向分布不均勻性分別對(duì)應(yīng)的是圖4中的位置1、位置2、位置3。從表1中可以看出不同區(qū)域鐵損差異性較大，超過了10％，趨勢(shì)圖如圖5所示。
2．5開路測(cè)量鐵損分布
使用10mm的膠木板抬高磁導(dǎo)計(jì)進(jìn)行開路靜態(tài)測(cè)試，同樣在相應(yīng)區(qū)域測(cè)試Jm在1．7T／50Hz下的比總損耗，測(cè)試結(jié)果如表2所示。由表2可以得出每個(gè)區(qū)域閉路測(cè)量相對(duì)開路測(cè)量的比總損耗比值基本維持在1．2左右。開路測(cè)量趨勢(shì)圖如圖6所示。
2．6兩種測(cè)量方法鐵損分布對(duì)比分析
從表1和表2可以看出，開路測(cè)量和閉路測(cè)量的鐵損橫向分布不均勻性基本一致，其分布對(duì)比圖如圖7所示。閉路測(cè)量的數(shù)據(jù)結(jié)果（表1），表明鐵損橫向分布具有不均勻性。這種不均勻性的形成機(jī)理比較復(fù)雜，受影響的因素主要有：1）材料制造過程中，受熱處理的溫度分布與軋制厚度分布不均勻；2）測(cè)量結(jié)果與測(cè)量方法、儀器準(zhǔn)確度及材料取樣等有關(guān)，存在一定的測(cè)量誤差和取樣風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)比表1和表2分析可以看出，開路測(cè)量比總損耗低于閉路測(cè)量約20％，這是因?yàn)殚_路測(cè)量時(shí)存在空氣隙，導(dǎo)致磁阻加大而使得鐵損下降。從表1和表2的鐵損橫向分布不均勻性對(duì)比可得出，2種測(cè)量方法的相對(duì)趨勢(shì)差的最大值為3．27％。盡管測(cè)量的比總損耗絕對(duì)值差異較大，但相對(duì)趨勢(shì)差仍基本能反映材料的主要性能差。通過對(duì)磁導(dǎo)計(jì)尺寸及磁導(dǎo)計(jì)與樣品距離等因素的深度研究，優(yōu)化開路測(cè)量方法等使其用于在線檢測(cè)成為可能。
3 結(jié) 語
通過上述2種方法的對(duì)比數(shù)據(jù)分析得出：鐵損的分布保持了較好的相關(guān)性與一致性，但仍存在一定的分布差異。分析其原因：1）磁導(dǎo)計(jì)的尺寸太小導(dǎo)致測(cè)量區(qū)域太小，測(cè)量數(shù)據(jù)不具備代表性；2）在大片試樣上進(jìn)行測(cè)量時(shí)，磁力線會(huì)受到測(cè)量區(qū)域外材料的影響；3）開路測(cè)量的影響因素會(huì)很多。基于上述原因，我們將進(jìn)一步開展深度的測(cè)量研究，開發(fā)出適應(yīng)材料橫向鐵損分布不均勻性測(cè)試要求的靜態(tài)和在線測(cè)量裝置，并更好地服務(wù)于電工鋼產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
作者：李秀章 周新華 單位：長(zhǎng)沙天恒測(cè)控技術(shù)有限公司