الصلب الفريت

عندما يتحدثون عنالصلب الفريتيفكر الكثير من الناس على الفور في العينات المخبرية أو الأجهزة الإلكترونية. ولكن في عملنا - إنتاج معدات التعدين الثقيلة - كل شيء مختلف. تعمل هذه المادة هنا في ظل ظروف لا يتخيلها سوى القليل من الناس: الاهتزازات وأحمال الصدمات وتغيرات درجات الحرارة والتعرض المستمر للغبار الكاشطة. من الأخطاء الشائعة افتراض أن الشيء الرئيسي هوالصلب الفريت- هذا هو الحد الأقصى للحث المغناطيسي. نعم، هذا مهم، ولكن إذا كانت المادة لا تتحمل الأحمال الميكانيكية، فسيفشل النظام بأكمله. على موقعناشركة لونجيكانت هناك حالة عندما أظهرت مجموعة من الفواصل المغناطيسية نتائج ممتازة على منصة الاختبار، ولكن بعد ثلاثة أشهر من العمل في مصنع التخصيب، بدأت المشاكل. اتضح أنه في درجات الحرارة المنخفضة في المحجر، أصبح هيكل الفريت هشا. كان علينا مراجعة تكنولوجيا المعالجة الحرارية بأكملها.

من النظرية إلى التطبيق: لماذا التكوين هو مجرد البداية

كل شيء جميل في الكتب المدرسية: لقد حددت التركيب الكيميائي، وقمت بالمعالجة الحرارية، وحصلت على الخصائص المغناطيسية اللازمة. في الواقع، في مصنعنا في Fushun، حتى اثنين من المصهورات بنفس التركيب الاسمي بعد الدرفلة والتليين يمكن أن يتصرفا بشكل مختلف. الأمر كله يتعلق بالتفاصيل التي غالبًا ما لا يتم تحديدها في المعايير. على سبيل المثال، معدل التبريد بعد التجانس. لفترة طويلة لم نتمكن من تحقيق الاتساق في دفعات فواصل الأسطوانة. وقفزت مؤشرات القوة القسرية بنسبة 10-15%. بدأوا في اكتشاف ذلك وتتبع كل مرحلة. اتضح أن المشكلة تكمن في التبريد غير المتساوي لقطع العمل ذات القسم الكبير في الورشة - حيث يتم تبريد جانب واحد بشكل أسرع بسبب تيار الهواء. قد يبدو وكأنه شيء صغير. ولكن بسبب هذه الأشياء الصغيرة بالتحديد ينشأ الفرق بين النواة المغناطيسية الجيدة والمعيبة.

نقطة أخرى هي تأثير المعالجة الميكانيكية. القطع والحفر والطحن - كل هذا يؤدي إلى ضغوط داخلية على الطبقة السطحيةالصلب الفريت. يمكن لهذه الضغوط تغيير النفاذية المغناطيسية محليًا. لقد لاحظنا ذلك عندما اختبرنا النوى بحثًا عن مغناطيسات كهربائية قوية جديدة لأجهزة الرفع. بعد التجميع الميكانيكي، انخفض الأداء. كان من الضروري إدخال عملية إضافية - التلدين بدرجة حرارة منخفضة بعد كل العمليات الميكانيكية. أدى هذا إلى زيادة التكلفة، لكنه ضمن أن يتم تجميع كل وحدة فيشركة لونجي، سوف تعمل على قيم جواز السفر.

كثيرًا ما يتساءل الناس لماذا لا نتحول إلى سبائك أكثر حداثة غير متبلورة أو بلورية نانوية لجميع المعدات. الجواب هو الاقتصاد والموثوقية. بالنسبة لـ 90% من التطبيقات في معدات التعدين - في نفس الفواصل أو المصائد المغناطيسية - تتم معالجتها بشكل صحيحالصلب الفريتيوفر التوازن الأمثل بين التكلفة والمتانة وقابلية الصيانة. يقوم قسم الهندسة لدينا، حيث حصل أكثر من 60٪ من الموظفين على التعليم العالي، بالبحث باستمرار عن مواد جديدة، ولكن غالبًا ما لا يكون هناك ما يبرر التحول الهائل. لا يجب أن يكون أداء المادة الجديدة أفضل في المختبر فحسب، بل يجب أن تتحمل درجة حرارة -40 درجة مئوية وأن تكون متوافقة مع البنية التحتية الحالية للإصلاح.

حالة من ورشة العمل: الفشل الذي علمنا أكثر من النجاح

أود أن أتحدث عن مشروع محدد كاد أن يفشل بسبب التقليل من تقدير المادة. دارت المناقشة حول تطوير فاصل مغناطيسي عالي الكثافة للتخصيب الرطب. يتطلب التصميم إنشاء مجال مغناطيسي قوي ومضغوط. لقد اخترنا إحدى درجات الفولاذ الكهربائي التي تبدو ذات خصائص خسارة مثالية. تم صنع نموذج أولي. وفي اختبارات المصنع، أظهر كفاءة رائعة - أعلى بنسبة 20% من نظائره.

ولكن عندما تم إرسال الفاصل للاختبار إلى مؤسسة عاملة - مصنع للتخصيب في كيميروفو - بدأت المشاكل. وبعد أسبوعين من العمل المتواصل على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع، بدأ المشغلون في الشكوى من انخفاض الكفاءة. تم تفكيك الوحدة. اتضح أنه في البيئة العدوانية لللب (خليط من الماء والخام والكواشف) بدأ التآكل الشديد على سطح النظام المغناطيسي. الطبقة الواقية، التي عملت بشكل مثالي في الفواصل الجافة، لم تصمد هنا. خلقت طبقة التآكل فجوة غير مغناطيسية إضافية، مما أدى إلى انخفاض حاد في شدة المجال. وكانت هذه حالة كلاسيكية للتركيز على الخصائص المغناطيسيةالصلب الفريتولكن نسيت مقاومة التآكل في بيئة معينة.

تم العثور على حل، ولكن تبين أنه معقد. كان من الضروري ليس فقط تغيير درجة الفولاذ إلى درجة أكثر مقاومة (مما أدى إلى زيادة التكلفة)، ولكن أيضًا مراجعة تصميم الوحدة بالكامل لتقليل الاتصال باللب، وتطوير نظام حماية جديد متعدد الطبقات. أصبحت هذه التجربة الآن بمثابة تدريب إلزامي لمهندسينا الشباب. إنه يوضح بوضوح أن المادة ليست مجرد أرقام في المواصفات، بل هي سلوك في ظروف حقيقية وغير مثالية في كثير من الأحيان. والآن يخضع أي من مشاريعنا الجديدة الخاصة بالبيئات الرطبة لاختبارات تآكل إلزامية طويلة الأمد، ليس فقط في رش الملح، ولكن أيضًا في جهاز محاكاة اللب الحقيقي.

التفاعل مع المكونات الأخرى: نظام، وليس جزء

المادة المغناطيسية لا تعمل من تلقاء نفسها أبدًا. تعتمد خصائصه بشكل مباشر على كيفية تجميعه، وعلى تصميم المقرن، وجودة العزل بين العبوات، وحتى على طريقة التثبيت. في مساحة إنتاجنا البالغة 140.000 متر مربع، ننتج أكثر من 4000 قطعة من المعدات سنويًا، وكل وحدة مغناطيسية تمثل دائمًا حلاً وسطًا.

على سبيل المثال، لتقليل التيارات الدوامية، نقوم بتجميع النوى المغناطيسية من صفائح معزولة عن بعضها البعضالصلب الفريت. يبدو أنه كلما كانت الورقة أرق، قلت الخسارة. ولكن من الناحية العملية، بالنسبة للمغناطيسات الكهربائية القوية التي ترفع قطعًا متعددة الأطنان من الخام، فإن الورقة الرفيعة جدًا (أقل من 0.3 مم) تخلق مشاكل في صلابة الهيكل بأكمله. مع التشغيل / الإيقاف المتكرر وأحمال الصدمات، تبدأ الحركة الدقيقة للحزمة، مما يؤدي إلى تآكل العزل، وفي النهاية، إلى دورات قصيرة وارتفاع درجة الحرارة. كان علينا أن نجد تجريبياً السُمك الأمثل لكل نوع من المعدات. بالنسبة لبعض المهام، يكون 0.35 ملم، وفي البعض الآخر 0.5 ملم. لن توفر أي نظرية هذا، فقط الخبرة، وفي بعض الأحيان، تحليل الوحدات الفاشلة.

قصة منفصلة هي شيخوخة المادة. نعم، يمكن للفولاذ المغناطيسي أن يتغير خصائصه بمرور الوقت، خاصة عند العمل تحت ظروف الأحمال الميكانيكية المتغيرة. نحتفظ بإحصائيات حول المكونات الرئيسية التي يتم إرجاعها للإصلاحات المجدولة. نلاحظ اتجاهات معينة. على سبيل المثال، في الأنظمة المغناطيسية للمغذيات الاهتزازية، بعد عدة سنوات من التشغيل، لوحظت زيادة طفيفة في القوة القسرية - يبدو أن المادة "تتعب" من الاهتزاز المستمر. تم أخذ ذلك في الاعتبار أثناء التصميم - قمنا في البداية بإعداد أوضاع مغنطة مختلفة قليلاً، بحيث تظل المعدات تعمل ضمن معايير التصميم بعد خمس سنوات. يعد هذا النهج للموثوقية طويلة المدى أحد الأسباب وراء ظهور التكنولوجياشركة لونجيتقدر قيمتها في العديد من مصانع التعدين والتجهيز.

مستقبل الصناعة والمحافظة عليها

إلى أين تتجه الصناعة؟ تتزايد الطلبات على كفاءة الطاقة، مما يعني أن الطلبات على تقليل الخسائر في الأنظمة المغناطيسية آخذة في النمو أيضًا. وهذا يدفعنا للبحث عن حلول جديدة. نحن نقوم بتجربة صناعة السبائك، مع أوضاع القطع بالليزر الجديدة التي تقلل من المنطقة المتأثرة بالحرارة على الحافة، مع طبقات عازلة محسنة.

لكن صناعة التعدين محافظة. أي تغيير في المواد أو التكنولوجيا يجب ألا يكون أفضل فحسب، بل يجب أيضًا أن يثبت استمراره في الاستخدام على المدى الطويل. مقدمة لمجموعة جديدةالصلب الفريتدائما مخاطرة كبيرة. ومن الضروري إعادة بناء السلاسل التكنولوجية، وإعادة تدريب الموظفين، وإجراء دورة كاملة من الاختبارات. ولذلك، تحدث التغييرات تطوريا. على سبيل المثال، يمكن أن يستمر الانتقال من درجة واحدة من الفولاذ إلى درجة أخرى، مع تحسين الخسائر المحددة بنسبة 5٪، لمدة عام ونصف فقط في مرحلة الاختبار وتعديل جميع لوائح الإنتاج.

في النهاية، ما هو الشيء الأكثر أهمية عند العمل مع الفولاذ الحديدي لتطبيقات مثل تطبيقاتنا؟ وهذا ليس التزامًا أعمى بالمعايير، ولكنه فهم عميق لفيزياء العمليات التي تحدث في المادة تحت الحمل. هذه هي القدرة على رؤية المادة كجزء من نظام معقد وتوقع سلوكها ليس على منصة الاختبار، ولكن في الظروف القاسية للمحجر أو مصنع المعالجة. وهذه الخبرة العملية، التي يتم اكتسابها غالبًا من خلال التجربة والخطأ، هي التي تميز المنتج البسيط عن المعدات الصناعية الموثوقة التي يجب أن تعمل لسنوات دون فشل. وربما تكون هذه هي مهمتنا الرئيسية كشركة مصنعة.