(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111351571.6 (22)申请日 2021.11.15 (71)申请人 桂林理工大 学 地址 541004 广西壮 族自治区桂林市七 星 区建干路12号 (72)发明人 申嘉龙　董春鑫　刘军　侯艳萍　 肖帅帅　孟征兵　李义兵　 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G01R 33/12(2006.01) G06F 119/14(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 113/26(2020.01) (54)发明名称 一种取向硅钢电磁性质各向异性的多频电 磁无损表征方法 (57)摘要 本发明公开了一种取向硅钢电磁性质各向 异性的多频电磁无损表征方法。 改方法基于多 频 电磁传感器技术， 建立取向硅钢晶粒各向异性有 限元模型， 通过本发明专利公开的方法， 表征取 向硅钢晶粒取向 ‑测量方向 ‑电磁信号对应关系， 通过信号比对， 检测取向硅钢与理想硅钢晶粒取 向偏差值， 判断取向硅钢的电磁性质的优劣。 该 发明解决取向硅钢生产过程中无法高效判断产 品质量以及电磁性质优劣问题， 为构建准确的取 向硅钢晶粒取向各向异性的电磁无损表征系统， 为深化高附加值钢种显微组织预测方法研究与 产品在线性能调技 术控奠定 基础。 权利要求书1页 说明书3页 附图3页 CN 114154366 A 2022.03.08 CN 114154366 A 1.一种取向硅钢电磁性质各向异性的多频电磁无损表征方法， 其特征在于， 该方法包 括如下步骤： (1)选取取向硅钢试样晶粒， 利用U型传感器探头(附图2)分别测量晶粒与轧制方向成 0°， 10°， 20°， 30°， 40°， 50°， 60°， 70°， 80°， 90°方向的电磁信号(附图3)， 记录电磁信号的过 零频率值； (2)建立取向硅钢晶粒各向异性微观有限元模型， 见附图4； 输入实际测量的磁导率和 电导率值， 由微观模型计算得到对应的电磁信号过零频率； (3)利用步骤1测量的结果验证步骤2模型计算结果， 验证模型正确性， 结果偏差≤5％， 证明模型的正确性； (4)利用步骤(2)建立的模型计算硅钢理想晶粒取向分布对应的电磁信号过零频率值， 建立硅钢晶粒 取向‑测量角度 ‑电磁信号对应关系数据库； (5)选取任意取向硅钢试样进行测量， 输入测量角度以及得到的电磁信号， 即可检测出 硅钢晶粒 取向以及与理想 硅钢晶粒 取向的偏差值， 表征 取向硅钢的电磁性质各向异性。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114154366 A 2一种取向硅钢电磁性质各向异性的多频电磁无损表征方 法 技术领域 [0001]本发明涉及 一种取向硅钢电磁性质各向异性的多频电磁无损测量方法， 属于电磁 无损检测应用范围， 同时服 务于取向硅钢生产的钢铁企业。 技术背景 [0002]显微组织的各向异性是钢铁多晶材料中普遍存在的现象， 晶体沿晶格的不同方 向， 原子排列周期和疏密程度不尽相同， 导致材料性质沿不同考察方向呈现较大差异。 当钢 铁多晶材料内部单 晶体的易磁化轴 取向随机分布时， 钢铁材料具有磁各向同性； 在实际应 用过程中， 受生产、 加工工艺影响， 晶体往往存在择优取向(织构)， 表现出磁各向异性。 例 如， 取向硅钢沿轧制方向具有优越的电磁性能， 因晶体具有(100)<001>织构， 既晶体的 (110)面与钢带平面平行， 易磁化的<001>轴与轧制方向平行。 取向硅钢在轧制方向上磁导 率最高， 铁损值最低， 大量的应用于变压器、 磁放大器等设备的制造。 取向硅钢晶体取向的 各向异性决定其电磁以及力学性能的优劣， 是评价取向硅钢产品质量的关键指标， 实际与 标准晶体取向的偏差应该成为钢铁生产与加工成型环 节中显微组织检测的重要对象之一。 [0003]多频电磁无损检测技术基于集肤效应原理， 具有设备轻巧， 非接触， 高效快捷， 耐 高温， 耐腐蚀等特点， 是广泛应用于深海钻井平台， 石油管道， 压力容器， 大型金属设备等金 属构件的显微结构电磁无损表征技术。 多频电磁传感器信号中的过零频率值对钢铁材料磁 导率、 电导率变化响应十分灵敏， 可运用于钢铁材料相组成、 相分数 的表征应用中。 目前针 对钢铁材料 晶粒取向的电磁无损检测研究较少， 且鲜有工业化应用。 已有的钢铁显微组织 调控技术主要以温度测量或数学模型间接表征为前提， 易受生产环境或模型精度影响， 不 能根据反馈结果动态调节生产制度， 无法有效获取理想的 晶粒取向等显微结构特 征。 [0004]取向硅钢等高附加值钢种显微组织较为复杂， 生产过程对显微组织调控技术要求 较高， 利用多频电磁无损信号表征生产过程晶粒取向的演变过程， 从而可根据信号的变化 对生产工艺进行实时动态调控， 达到先进钢的生产要求。 电磁无损 检测对取向硅钢晶体取 向的表征研究， 是实现钢铁材 料电磁和力学性能各向异性在线监测 和调控的前提和关键 。 发明内容 [0005]基于多频电磁传感器技术， 利用U型传感器探头沿不同方向测量取向硅钢试样， 获 取不同角度对应的电磁信号值。 根据实际取向硅钢微观结构， 建立取向硅钢晶粒各向异性 数值模型， 输入实际测量磁导率和电导率值， 计算得到对应的电磁信号。 测量结果验证数值 模型， 证明模型的正确性。 利用模型计算硅钢理想晶粒取向分布对应的电磁信号值， 建立硅 钢晶粒取向 ‑测量角度 ‑电磁信号对应关系 数据库。 取任意取向硅钢进行实际测量， 输入测 量角度以及得到的电磁信号， 即可检测出硅钢晶粒取向以及与理想硅钢晶粒取向的偏差 值， 表征取向硅钢的电磁性质各向异性。 本发明具体测量 流程见附图1。 [0006]本发明方法具体实施步骤如下： [0007]1.选取取向硅钢试样晶粒， 利用U型传感器探头(附图2)分别测量晶粒与轧制方向说　明　书 1/3 页 3 CN 114154366 A 3