硅钢片磁性测量论文

姚腊红 黄璞 雷明

武钢技术中心 430080

摘要：本文论述了硅钢片板面0～360º方向磁性能分布状态的测试技术。应用该测试技术，能通过一付硅钢试样，快速、准确测量出硅钢片0～360º中任意方向的磁性，了解了硅钢片板面不同方向磁性的分布状态并求得了平均磁性能。它对指导硅钢的研制生产和应用具有非常重要的意义。

关键词：硅钢交流磁特性（磁感、铁损）、不同方向（角度）磁性、磁性与方向（角度）变化曲线、不同方向（角度）磁化曲线、360º的平均磁性能。 1 引言

硅钢是目前生产、转换电能设备的主要材料。由于成分、生产工艺的差异，它们具有不同的晶粒度和织构度，其不同方向磁化的难易程度及磁性能的分布也是不同的。为了指导硅钢的研制与生产，同时更好地开发和利用硅钢片，我们不仅要知道不同用途、不同牌号的硅钢片在纵横两个方向的磁性能及其平均磁性能，而且还要了解硅钢片的360º方向的磁性能分布及其平均磁性能。因此研制出硅钢片360º方向的磁性能分布及其平均磁性能的测量技术具有非常重要的意义。

长期以来因受测试技术条件的局限，硅钢片板面360º方向的磁性能分布及360º方向的平均磁性能等重要指标的检测却一直未能正常开展，致使硅钢的研制开发和应用受到了很大程度的限制。

针对上述磁性测量方法所存在的问题，利用硅钢现有测量设备，研制开发出可测量硅钢片板面360º任一方向磁性的测试技术，填补了硅钢磁性测量技术中的一项空白。 2 测量原理、线路、试样制备 2.1 测量原理

本测试技术的交流磁感应强度B值测量采用伏安法原理、交流比损耗P值测量采用瓦特计法原理。 2.2 线路

测量线路为经典的测量线路如图1。

图1 测量线路图 3 结果与分析

3.1 硅钢片磁性能～角度关系(磁性能分布)的测量结果

选取不同厚度规格、牌号硅钢片，进行不同方向的磁性测量。 3.1.1 磁感B与角度变化曲线，见图2～4。

1.7807# 不同方向B50变化曲线1.7631.7521.7211.7651.7511.7531.7251.7261.7111.7011.6961.71.6991.691.68860901201.7651.7491.721.7131.6971.71.7021.6971.691.689270300330360磁感值（T）1.761.741.721.71.68030150180210240角 度

图2 无取向试样在360º范围内磁感B50与角度的变化曲线

W1#不同方向磁感曲线1.781.761.741.721.71.681.660GO1钢不同方向磁感变化曲线1.851.739磁感B50（T）1.741磁感B8（T）1.7641.7671.751.651.551.451.3501.8121.7721.6151.8041.6411.7141.7031.7011.6931.6881.6771.6761.6691.66830601.4741.4271.4241.4151.3781.3751.3661.354角 度901201501803060

90120角 度150180

图3 无取向硅钢B50与角度变化曲线 图4 取向硅钢B8与角度变化曲线 3.1.2 铁损与角度变化曲线，见图5～6。

B1#不同方向P1.5变化曲线GO钢不同方向P1.7变化曲线3.132.92.82.70P1.7(W/KG)3.2P1.5(W/KG)3.173.1643.133.1193.1063.0663.0522.9462.8742.7862.7112.7692.72343.532030603.8473.8393.793.4883.4143.3432.8692.287901201502.5332.3091803.4523.293.2432.5306090120150180

图5 无取向硅钢铁损P1.5与角度变化曲线 图6 取向硅钢铁损P1.7与角度变化曲线

角 度角 度

由上面磁性能～角度测试结果可看出：对于无取向硅钢，不论高低牌号，在0º～180º角度内，与轧制方向平行的纵向磁性能最好，与轧制方向成60º左右的方向磁性能最差。而在60º～120º(即磁性能最差的两低谷) 之间，与轧制方向垂直的横向磁性能最好。由此说明用纵横两方向的平均磁性能来表征无取向硅钢片的综合磁性能指标不科学也不全面，用0º～180º角度磁性能分布的平均值来表征更科学、全面。对于

取向硅钢由于只使用其纵向磁性能，不存在平均磁性能的概念。但取向硅钢的磁性能也是在与轧制方向成60º左右的方向最差，也不是与轧制方向成垂直的横向最差。 3.2 硅钢片不同方向的磁化曲线的测量结果

应用本测试技术还能方便地作出不同规格、牌号硅钢片在不同方向磁化曲线（B～H）。测试结果如下表1和图7：

表1 50W540牌号04002#试样在不同方向与不同磁场下的磁感值

项目 0º 30º 60º 90º B1 0.980 0.944 0.830 0.770 B2 1.220 1.218 1.140 1.080 B3 B5 B8 1.510 1.484 1.453 1.461 B10 B25 B50 1.338 1.436 1.318 1.411 1.269 1.373 1.246 1.372 1.539 1.649 1.745 1.513 1.624 1.720 1.484 1.598 1.697 1.495 1.612 1.711 不同角度下B～H变化曲线1.81.7451.721.7111.6971.61.6491.6241.6121.5981.5391.5131.511.4951.4841.4841.4611.4531.4361.4111.3731.3721.3381.3181.2691.2461.221.2181.141.0810.980.9440.830.77磁感强度（ T ）0度下B～H变化曲线30度下B～H变化曲线60度下B～H变化曲线90度下B～H变化曲线1.41.20.80.60102030磁场强度（ A/CM ）405060

图7 04002#在不同方向0º、30º、60º、90º时的B～H磁化曲线

由表1和图7同样可看出：在0º～180º角度内，与轧制方向平行的纵向最容易被磁化，最难磁化的是与轧制方向成60º左右的方向，而不是与轧制方向成垂直的横向。 3.3 硅钢片360º方向平均磁性能的测量结果

1BnPn运用、计算公式，能很方便地计算出硅钢片平均磁性。表2、表3分别为二种牌号硅钢

nnnn1

片不同方向磁性测量结果及平均性能。

表2 无取向硅钢不同方向的磁性测量结果 角度 编号 0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 项目 1# 2# 1# 2# 1.764 1.741 1.693 1.668 1.677 1.701 1.714 1.688 1.669 1.676 1.703 1.739 1.741 1.727 1.680 1.648 1.637 1.664 1.688 1.679 1.642 1.640 1.664 1.708 2.711 2.786 2.946 3.066 3.130 3.164 3.119 3.170 3.106 3.052 2.874 2.769 4.880 4.969 5.230 5.400 5.417 5.447 5.327 5.471 5.461 5.487 5.237 4.973 B50 P1.5 表3 不同角度间隔下磁性平均值及与纵横平均值的比值（%） 角度间隔 编 号 90 60 45 30 15 项目 1# 2# 1# 2# 1.739 1.703 / 97.2 1.706 / 98.1 1.703 / 97.2 1.703 / 97.2 1.714 1.673 / 97.6 1.679 / 98.0 1.675 / 97.7 1.677 / 97.8 2.915 2.982 / 102.2 2.987 / 102.5 2.981 / 102.3 2.991 / 102.6 5.104 5.253 / 102.9 5.274 / 103.3 5.259 / 103.0 5.275 / 103.4 B50/比值 P1.5/比值 根据表3可见，采用不同角度间隔测量硅钢材料磁性平均值是不相同的，所以选择适当的角度间隔的磁性平均值来表征无取向硅钢片的综合磁性能指标比用纵横两个方向磁性能的平均值来表征要科学、全面。 4 结论

4.1 本技术可以测量出硅钢片板面0～360º不同方向的磁性能分布及0～360º各个方向的平均磁性能。 4.2 对于无取向硅钢，不论高低牌号，在0º～180º角度内，与轧制方向平行的纵向磁性能最好，与轧制方向成60º左右的方向磁性能最差。在60º～120º (即磁性能最差的两低谷) 之间，与轧制方向垂直的横向磁性能最好。

4.3用纵横两方向的平均磁性能来表征无取向硅钢片的综合磁性能指标不全面也不科学。

4.4用0º～180º角度磁性能分布的平均值（间隔15º）来表征无取向硅钢片的综合磁性能指标比用纵横两个方向磁性能的平均值来表征要科学、全面。

参 考 文 献

［1］磁性测量 山东大学物理系 1974.7

［2］中华人民共和国国家标准 GB/T3655—92 电工钢片（带）磁、电和物理性能测量方法 国家技术监督局 1992-11-16 ［3］NIM_2000E型硅钢片自动测量系统使用说明书 中国计量院磁测室 1999、04 ［4］完善硅钢单片（小试样）测试方法研究总结 武钢技术中心 2001、12 ［5］国际电工委员会标准化 国内外冷轧电工钢标准汇编 武汉钢铁公司 2001、1

作者简介

姚腊红 男 55岁 武钢技术中心硅钢所高级工程师 从事硅钢技术三十年 中国仪器仪表学会电磁测量信息处理仪器分会第五届理事会理事