钢卷直流磁性能测量装置及方法

摘要

本发明公开了一种钢卷直流磁性能测量装置及方法，包括自动绕阻装置和两根相互平行的传送带，其特征在于：还包括设于传送带上方的呈倒U型的初次级绕阻和设于传送带下方的底槽轨道，所述初次级绕阻的两个底端穿过两根相互平行的传送带之间的间隙，并与下方的底槽轨道相接触形成闭合回路，所述初次级绕阻上设有电压表、电流表和磁通量计，所述电压表、电流表和磁通量计与数据分析模块相连。本发明具备结构简单、操作简便、测量准确的有益效果。

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量工具和方法，具体地指钢卷直流磁性能测量 装置及方法。

背景技术

长期以来，硅钢在大生产过程中，主要依托两类检测磁性能的方法： 在线检测和离线检测。离线检测主要现行的方法包括GB/T3655和 GB/T13789，分别为爱泼斯坦方圈法及单片法，这两种方法都可以准确 的反应硅钢片局部磁性能；在线测量主要是采用非闭合磁路测量，在钢 卷打开运行过程中对磁性能进行测量，获取钢卷沿长度方向的连续的磁 性能结果。硅钢片的大生产磁性检测通常是用于成品阶段，用以实现钢 卷牌号水平的判定。

由于硅钢生产工艺的改进，要求在硅钢生产的中间工序增加钢卷的 磁性测量系统，以指导钢卷具体工艺路线的选择，更好的利用产能，提 供生产效率。而现行的在线检测磁性能手段，必须打开钢卷，增加生产 工序，如此做，则必然极大的降低生产效率和提高成本，另一方面，现 行的离线检测手段均为局部检测，无法反应钢卷整体的磁性能水平，用 以实现指导下一步的工艺选择。因此，开发并使用钢卷整卷的磁性能测 量系统便势在必行。

发明内容

本发明的目的就是要解决上述背景技术存在的不足，提出一种结 构简单、操作简便、测量准确的钢卷直流磁性能测量装置及方法。

为了实现以上目的，本发明提供的钢卷直流磁性能测量装置，包括 自动绕阻装置和两根相互平行的传送带，其特征在于：还包括设于传送 带上方的呈倒U型的初次级绕阻和设于传送带下方的底槽轨道，所述 初次级绕阻的两个底端穿过两根相互平行的传送带之间的间隙，并与下 方的底槽轨道相接触形成闭合回路，所述初次级绕阻上设有电压表、电 流表和磁通量计，所述电压表、电流表和磁通量计与数据分析模块相连。

作为本发明的优选方案，所述底槽轨道的顶部开设有与传送带运动 方向一致的直槽，所述初次级绕阻的两个底端设于直槽内。

进一步地，所述数据分析模块包括与电压表、电流表和磁通量计相 连的现场逻辑门阵列和与现场逻辑门阵列相连的微处理器。

更进一步地，所述传送带的下方设有支撑横梁。

一种钢卷直流磁性能测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)通过传送带将待测钢卷运送至底槽轨道上方，操作自动绕阻装 置，完成对初次级绕阻在待测钢卷上的绕制，然后将其中的初级绕阻和 底槽轨道接触，使待测钢卷上的初次级绕阻分别形成完整回路，

2)系统自检绕阻，将初次级绕阻分别并联接入电路，确认回路是 否导通，否则系统不认可完成步骤1)，然后手动检查并排除故障，重 新执行步骤1)，

3)确定目标磁场强度H，自动计算磁路长度L_m、初级电流I₁、有 效截面积S，并根据计算获得的初级电流I₁，自增初级电流I₁至目标值：

已知条件为：质量m、内径D₁、宽度W、密度ρ，

可测条件为：初级电流I₁、磁通量φ，

计算获得：

外径$D_2=\sqrt{\frac{4m}{\pi \rho W}+D_1^2}$

磁路长度$L_m=\frac{D_1+D_2}{2}·\pi$

截面积$S_m=\frac{D_2-D_1}{2}·W$

初级线圈电流

4)通过磁通量计测量次级φ，并根据有效截面积，计算出磁感应 强度B：

磁感应强度

进一步地，还包括步骤5)校验初级电流I₁、磁通量计结果φ、以 及磁感应强度B是否合理，否则重新检查系统，并从步骤1)开始重新 检测。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的工作原理图。

图3为钢卷直流磁性能测量装置初级应用效果图。

图中：初次级绕阻1、待测钢卷2、传送带3、支撑横梁4、底槽轨 道5、现场逻辑门阵列6、微处理器7、电压表8、电流表9、磁通量计 10、自动绕阻装置11。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

实施例：如图所示，钢卷直流磁性能测量装置，包括自动绕阻装置 11和两根相互平行的传送带3，所述传送带3的下方设有支撑横梁4， 还包括设于传送带3上方的呈倒U型的初次级绕阻1和设于传送带3 下方的底槽轨道5，所述底槽轨道5的顶部开设有与传送带3运动方向 一致的直槽，所述初次级绕阻1的两个底端设于直槽内。所述初次级绕 阻1的两个底端穿过两根相互平行的传送带3之间的间隙，并与下方的 底槽轨道5相接触形成闭合回路，所述初次级绕阻1上设有电压表8、 电流表9和磁通量计10，所述电压表8、电流表9和磁通量计10与数 据分析模块相连。所述数据分析模块包括与电压表8、电流表9和磁通 量计10相连的现场逻辑门阵列6和与现场逻辑门阵列6相连的微处理 器7。初次级绕组1内还串联有电阻R，电压表并联在电阻R两端，电 阻R起到保护初次级绕组1过载的作用。

如图3所示的成品方圈测量结果，是对进行了整卷直流磁性测量的 钢卷，在成品分卷过程中取样，并制作成方圈，消除应力退火后获得的 直流磁性的平均值。通过钢卷直流磁性能自动测量系统，整卷进行测量 后获得的直流磁性能与最终成品分卷取方圈样测量结果规律明显一致， 即采用钢卷直流磁性能自动测量系统获得的性能结果能有效的应用于 工业生产。

钢卷直流磁性能测量方法，包括如下步骤：

1)通过传送带3将待测钢卷2运送至底槽轨道5上方，操作自动 绕阻装置11，完成对初次级绕阻1在待测钢卷2上的绕制，然后将其 中的初级绕阻和底槽轨道5接触，使待测钢卷2上的初次级绕阻1分别 形成完整回路，

2)系统自检绕阻，将初次级绕阻1分别并联接入电路，确认回路 是否导通，否则系统不认可完成步骤1)，然后手动检查并排除故障， 重新执行步骤1)，

3)确定目标磁场强度H，自动计算磁路长度L_m、初级电流I₁、有 效截面积S，并根据计算获得的初级电流I₁，自增初级电流I₁至目标值：

已知条件为：质量m、内径D₁、宽度W、密度ρ，

可测条件为：初级电流I₁、磁通量φ，

计算获得：

外径$D_2=\sqrt{\frac{4m}{\pi \rho W}+D_1^2}$

磁路长度$L_m=\frac{D_1+D_2}{2}·\pi$

截面积$S_m=\frac{D_2-D_1}{2}·W$

初级线圈电流

4)通过磁通量计10测量次级φ，并根据有效截面积，计算出磁感 应强度B：

磁感应强度

5)校验初级电流I₁、磁通量计10结果φ、以及磁感应强度B是否 合理，否则重新检查系统，并从步骤1)开始重新检测。

具体校验过程为：初级电流I₁的校验是通过系统自动对比电源显示 电流值及串联入初级的电流表9读数的对比实现，磁通量φ及磁感应强 度B的关系是一致的，磁感应强度B的最终结果应小于2.2T(铁磁材 料的基本特性)，同时根据H的不同B的结果也必定是大于某一结果的， 根据需求不同B最小值不同，但其结果必定是在一定范围内的。

本发明的优势在于：

1、直接将待测钢卷2等效视作一个100％叠装实心钢卷，以钢卷的 重量、宽度及内径直接计算钢卷的尺寸参数，有效排除叠装系数对测量 结构的巨大影响。

2、通过实验室模拟验证及经验公式推导待测钢卷2的实际有效磁 路长度，并反推出需施加待测钢卷2的磁化电流，不引用经典公式。

3、通过实验验证直流磁性结果仍然可以有效反应待测钢卷2磁感 应强度的变化规律，采用直流测量模式也可以获得良好的磁性测量结 果，指导硅钢生产工艺选择，即，本方案采用直流代替常规的较量测量， 使制造成本下降近10倍。

4、采用磁通量计10直接对磁通量进行检测，避免过多的次级绕组 对测量结果的影响。

5、自动绕阻装置11提高绕线的效率。如采用人工绕制初次级线圈， 工作效率低下，如设计单匝电流在30A时，初级线圈需要600米左右， 需要最少3个人20分钟左右才能完成一个钢卷的绕制，因此，本技术 方案的自动绕线结构极大的调高了工作效率，也简化了初次级绕阻1 的绕线过程。

6、电阻R起到保护初次级绕组1过载的作用。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构做 任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任 何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。