剪切应力对取向硅钢片铁损的影响
Effect of scissional stress on loss of grain-oriented silicon steel sheet

众所周知，制造变压器铁心的晶粒取向硅钢片在加工过程中不可避免地受力，尤其是剪切应力，因而对其磁性（铁损）有一定程度的影响。剪切宽度愈窄，钢片所受的应力和其铁损劣化程度就愈大。因此，世界各国的取向硅钢技术标准中均规定，测定磁性能的艾卜斯坦方圈试样（300mm×30mm）必须进行有保护气氛的消除应力退火。
本文简述和收集了剪切应力对取向硅钢片铁损影响程度的几个数据，仅供用户在使用中参考。

1 硅钢片厂的数据
对大生产取回的测试磁性后判定牌号的试样，在两个月内随机测试了118付试样在消除应力退火前后的铁损P1.7/50，按钢种和成品退火线统计整理如表1。
表1中的改善率（%）=（退火前P1.7/50-退火后P1.7/50）/退火前P1.7/50。

表1数据反映了试样原始状态和剪切质量的影响。两条退火线虽在P1.7/50改善率上有些差别。但P1.7/50改善率<15%的均在92%以上（改善率为5～10%的均在64%以上）。因此可以认为P1.7/50改善率与钢种和成品退火线无明显关系。第二，P1.7/50改善率范围虽大，但劣化率>15%的仅为8%以下。试样原始状态和剪切应力对P1.7/50的共同影响较大，这说明了取向硅钢判定牌号（测试磁性能指标）的艾卜斯坦方圈试样（300mm×30mm）必须先进行消除应力退火。


2 用户反馈（度样）的数据
①2001年11月，河南某变压器厂反映用武钢生产的30QG120制造的变压器空载损耗不合格，此卷材料是否错发？我们请他把此卷余料和尚未使用的另几卷料的试样送来复验。应用户要求，4卷试样剪切成300mm×30mm艾卜斯坦方圈样立即测试磁性。有3付试样未退火，其P1.7/50=1.0661～1.131w/kg，符合30QG120（消除应力退火后P1.7/50的改善率为5%以下）。而有1付试样未退火的P1.7/50为1.70w/kg，我们也存疑虑；但经消除应力退火后，此付试样的P1.7/50=1.16w/kg，完全符合30QG120，而此样的P1.7/50的改善率高达29%。我们建议用户回去检查一下纵剪设备，因为叠片式铁心是在不经消除应力退火状态使用，需特别注重剪切片的质量。
②2002年元月，湖南株洲某变压器厂反映用武钢生产的30Q130制造的变压器，空载损耗超标，以前一直使用武钢的30Q130，从未出现过问题。我们请用户送来铁心片十多张和纵剪条带（带宽140mm）1.5kg，分别剪切成300mm×30mm艾卜斯坦方圈试样，消除应力退火前后均测定其磁性，结果见表2。


此结果明显证实用户的纵剪出现了问题，用户也默认了此判断。
③贵州遵义节能变压器厂胡光碧等人用武钢生产的30Q140制造三台S9-100/10变压器，用新购进的GI型硅钢片纵剪切线和旧纵剪线加工铁心，制造成变压器的性能结果如表3（《变压器》2001.No.4）。

④2002年7月，我们从前福州某变压器厂带回该厂进口的0.30mm厚M5取向硅钢试样一块（板宽960mm），卷成直径约300mm园筒。回厂后剪切成300mm×30mm艾卜斯坦方圈试样，消除应力前后测定其磁性，结果见表4。

2003年3月，我们从某变压器厂取回纵剪成宽142mm的3409（0.27mm厚）钢带两小卷（内孔直径约300mm）。回厂后剪切成300mm×30mm艾卜斯坦方圈试样，消除应力前后测定其磁性，结果见表4。
从表4中的结果推测，3409试样受到了纵剪的影响。


3 专家的论述
日本国田口悟博士早在1979年其专著《电工钢板》中就论述过：“纵剪产生应力是不可避免的，宽度变窄铁损恶化的比例就增大”；“只要使用经过充分调整过的剪切机，尤其只要不是小变压器用，横剪引起的磁性恶化就几乎不成问题。”并给出了纵剪和横剪与铁损恶化的关系（图1和图2）。

4 结语
应力，特别是剪切应力对取向硅钢的铁损有较大影响。叠片铁心是在非消除应力退火状态下使用，变压器厂家应特别注重取向硅钢片的纵剪质量。