ferritstål

När de pratar omferritstål, många människor tänker genast på laboratorieprover eller elektronik. Men i vår verksamhet - produktion av tung gruvutrustning - är allt annorlunda. Här fungerar detta material under förhållanden som få människor föreställer sig: vibrationer, stötbelastningar, temperaturförändringar och konstant exponering för slipande damm. Ett vanligt misstag är att anta att huvudsaken ärferritstål- detta är den maximala magnetiska induktionen. Ja, det är viktigt, men om materialet inte tål mekaniska belastningar, misslyckas hela systemet. På vårLONGI CorporationDet fanns ett fall när ett parti magnetavskiljare visade utmärkta resultat på en testbänk, men efter tre månaders arbete på anrikningsanläggningen började problem. Det visade sig att vid låga temperaturer i stenbrottet blev ferritstrukturen skör. Vi var tvungna att revidera hela värmebehandlingstekniken.

Från teori till praktik: varför komposition bara är början

Allt är vackert i läroböckerna: jag bestämde den kemiska sammansättningen, utförde värmebehandling och fick de nödvändiga magnetiska egenskaperna. I verkligheten, vid vår anläggning i Fushun, kan till och med två smältor med samma nominella sammansättning efter valsning och glödgning bete sig olika. Allt handlar om detaljer, som ofta inte är specificerade i standarderna. Till exempel kylhastigheten efter homogenisering. Under lång tid kunde vi inte uppnå konsistens i satser för trumseparatorer. Tvångskraftsindikatorerna hoppade med 10-15%. De började ta reda på det och spåra varje etapp. Det visade sig att problemet var ojämn kylning av stora arbetsstycken i verkstaden - ena sidan kyldes snabbare på grund av drag. Det verkar vara en liten sak. Men det är just på grund av så små saker som skillnaden mellan en bra och en defekt magnetkärna uppstår.

En annan punkt är påverkan av mekanisk bearbetning. Skärning, borrning, fräsning - allt detta introducerar inre spänningar i ytskiktetferritstål. Dessa spänningar kan lokalt förändra magnetisk permeabilitet. Det märkte vi när vi testade kärnor för nya kraftfulla elektromagneter för lyftanordningar. Efter mekanisk montering sjönk prestandan. Det var nödvändigt att införa en ytterligare operation - lågtemperaturglödgning efter alla mekaniska operationer. Detta ökade kostnaden, men det säkerställde att varje enhet monterades klLONGI Corporation, kommer att fungera på passvärdena.

Folk frågar ofta varför vi inte byter till modernare amorfa eller nanokristallina legeringar för all utrustning. Svaret är ekonomi och tillförlitlighet. För 90% av applikationerna i gruvutrustning - i samma separatorer eller magnetfällor - korrekt bearbetadferritstålger en optimal balans mellan kostnad, hållbarhet och underhållsbarhet. Vår ingenjörsavdelning, där mer än 60 % av de anställda har högre utbildning, forskar ständigt om nya material, men en massiv övergång är ofta inte motiverad. Det nya materialet ska inte bara prestera bättre i laboratoriet, det måste överleva ett stenbrott på -40°C och vara kompatibelt med befintlig reparationsinfrastruktur.

Fall från workshopen: ett misslyckande som lärde mer än framgång

Jag skulle vilja prata om ett specifikt projekt som nästan misslyckades på grund av underskattning av materialet. Diskussionen handlade om utvecklingen av en högintensiv magnetisk separator för våtberikning. Designen krävde skapandet av ett kraftfullt och kompakt magnetfält. Vi valde en av kvaliteterna av elektriskt stål med till synes idealiska förlustegenskaper. En prototyp gjordes. I fabrikstester visade den fantastisk effektivitet - 20% högre än dess analoger.

Men när separatorn skickades för testning till ett operativt företag - en anrikningsanläggning i Kemerovo - började problem. Efter två veckors kontinuerligt arbete 24/7 började operatörerna klaga på en sänkt effektivitet. Enheten togs isär. Det visade sig att i den aggressiva miljön av massan (en blandning av vatten, malm och reagens) började intensiv korrosion på ytan av det magnetiska systemet. Den skyddande beläggningen, som fungerade perfekt i torra separatorer, höll inte här. Korrosionsskiktet skapade ytterligare ett icke-magnetiskt gap, vilket kraftigt minskade fältstyrkan. Detta var ett klassiskt fall av att fokusera på magnetiska egenskaperferritstål, men glömde bort korrosionsbeständighet i en specifik miljö.

En lösning hittades, men den visade sig vara komplex. Det var nödvändigt att inte bara ändra stålkvaliteten till en mer motståndskraftig (vilket ökade kostnaden), utan också att helt revidera enhetens design för att minimera kontakten med massan och utveckla ett nytt flerskiktsskyddssystem. Denna erfarenhet är nu ett obligatoriskt utbildningsfall för våra unga ingenjörer. Det visar tydligt att ett material inte bara är siffror i en specifikation, det är beteende i verkliga, ofta icke-ideala förhållanden. Nu genomgår alla våra nya projekt för våta miljöer obligatoriska långtidskorrosionstester, inte bara i saltspray, utan även i en riktig massasimulator.

Interaktion med andra komponenter: ett system, inte en del

Magnetiskt material fungerar aldrig på egen hand. Dess egenskaper beror direkt på hur den är monterad, på okets utformning, på kvaliteten på isoleringen mellan förpackningarna, även på sättet att fästa. I vårt produktionsområde på 140 000 m2 producerar vi mer än 4 000 utrustningar per år, och varje magnetisk enhet är alltid en kompromiss.

Till exempel, för att minska virvelströmmar, monterar vi magnetiska kärnor från ark isolerade från varandraferritstål. Det verkar som att ju tunnare arket är, desto mindre förlust. Men i praktiken, för kraftfulla lyftelektromagneter som lyfter flertonsbitar av malm, skapar ett ark som är för tunt (mindre än 0,3 mm) problem med styvheten i hela strukturen. Med frekvent påslagning/avstängning och stötbelastningar börjar paketets mikromobilitet, vilket leder till nötning av isoleringen och i slutändan till kortslutna svängar och överhettning. Vi var tvungna att empiriskt hitta den optimala tjockleken för varje typ av utrustning. För vissa uppgifter är det 0,35 mm, för andra är det 0,5 mm. Ingen teori ger detta, bara erfarenhet och ibland analys av misslyckade enheter.

En separat historia är materialets åldrande. Ja, ferromagnetiska stål kan ändra egenskaper över tid, särskilt när de arbetar under förhållanden med varierande mekanisk belastning. Vi för statistik över nyckelkomponenter som returneras för planerade reparationer. Vi märker vissa trender. Till exempel, i magnetiska system av vibrerande matare, efter flera års drift, observeras en liten ökning av tvångskraften - materialet verkar "tröttas" av konstant vibration. Detta tas med i beräkningen under konstruktionen - vi satte initialt upp lite olika magnetiseringslägen, så att utrustningen efter fem år fortfarande fungerar inom designparametrarna. Detta förhållningssätt till långsiktig tillförlitlighet är en av anledningarna till att teknikenLONGI Corporationvärderas vid många gruv- och bearbetningsanläggningar.

Industrins framtid och konservatism

Vart är branschen på väg? Kraven på energieffektivisering ökar, vilket gör att kraven på att minska förlusterna i magnetiska system också växer. Detta driver oss att söka efter nya lösningar. Vi experimenterar med legering, med nya laserskärningslägen som minimerar den värmepåverkade zonen på kanten, med förbättrade isolerande beläggningar.

Men gruvindustrin är konservativ. Varje förändring av material eller teknik måste inte bara vara bättre, utan också visat sig hålla vid långvarig användning. Introduktion av ett nytt sortimentferritstålär alltid en stor risk. Det är nödvändigt att bygga om tekniska kedjor, omskola personal och genomföra en hel cykel av tester. Därför sker förändringar evolutionärt. Till exempel kan en övergång från en stålkvalitet till en annan, med specifika förluster förbättrade med 5 %, pågå i ett och ett halvt år endast vid teststadiet och justering av alla produktionsbestämmelser.

I slutändan, vad är det viktigaste när man arbetar med ferritiska stål för applikationer som våra? Detta är inte en blind efterlevnad av standarder, utan en djup förståelse av fysiken i de processer som sker i materialet under belastning. Detta är förmågan att se ett material som en del av ett komplext system och förutse dess beteende inte på en testbänk, utan under de svåra förhållandena i ett stenbrott eller bearbetningsanläggning. Det är denna praktiska erfarenhet, ofta inhämtad genom försök och misstag, som skiljer en enkel produkt från pålitlig industriutrustning som måste fungera i åratal utan att misslyckas. Och detta är kanske vår huvuduppgift som tillverkare.