الفريت

عندما يتحدث الناس عن الفريت، يتخيل الكثير من الناس على الفور النوى الصغيرة في الإلكترونيات. لكن في أعمالنا - في معدات التعدين - القصة مختلفة تمامًا. هنا، الفريت ليس مجرد مادة، ولكنه غالبًا ما يكون عنصرًا أساسيًا في أنظمة الفصل المغناطيسي. لقد واجهت في كثير من الأحيان حقيقة أن المهندسين، الذين اعتادوا على التطبيقات عالية التردد، يقللون من متطلبات الاستقرار والقوة الميكانيكية لعناصر الفريت في ظروف المحجر القاسية. الاهتزاز المستمر، وتغيرات درجة الحرارة من -40 إلى +50، والغبار الكاشطة - كل هذا يخلق بيئة تتلاشى فيها المعلمات المختبرية للمادة في الخلفية، وتظهر "قابليتها للبقاء" في المقدمة.

ماذا نتوقع حقًا من الفريت الموجود في الفاصل؟

إذا تجاهلنا النظرية، فإن كل شيء في الممارسة العملية يعتمد على عدة متطلبات بسيطة ولكنها صارمة. يجب أن يظل الحث المغناطيسي مستقرًا، دون انخفاض ملحوظ، بعد آلاف الساعات من التشغيل تحت الحمل. هذا ليس موقفًا حيث يمكنك ببساطة أخذ الفريت بأقصى قدر من الحث الأولي من الكتالوج. في كثير من الأحيان يكون معامل درجة الحرارة أكثر أهمية. أتذكر أننا في أحد المشاريع الأولى قمنا بتركيب فاصل بكتل من الفريت تبدو ممتازة. في الصيف، خلال فترة الذروة، قفزت درجة الحرارة في منطقة العمل، وانخفضت كفاءة الاستخراج بنسبة 15-20٪. اتضح أن المادة تحتوي على نسبة عالية جدًا من الحث السلبي TCR. كان علينا مراجعة التصميم الكامل للنظام المغناطيسي، وإضافة عناصر التعويض.

النقطة الثانية هي مقاومة حقول إزالة المغناطيسية. أثناء التشغيل، خاصة عند انحشار قطعة من الصخور أو أثناء انقطاع التيار الكهربائي، قد تحدث مجالات نبضية ذات اتجاه عكسي. إذا كانت القوة القسرية للفريت غير كافية، يمكن أن يحدث فقدان لا رجعة فيه للخصائص المغناطيسية في المناطق المحلية. وهذا لا يكون دائمًا مرئيًا على الفور، ولكنه يؤدي تدريجيًا إلى ظهور "المناطق الميتة". على الأسطوانة الفاصلة، ونتيجة لذلك، فقدان المنتج. نحن نتحقق من ذلك ليس فقط على المنصة، ولكن أيضًا بعد كل 500-1000 ساعة محرك على جسم حقيقي، عن طريق قياس المجال باستخدام مقياس تسلا متر في نقاط التحكم.

وبالطبع القوة الميكانيكية. الفريت هي مواد هشة. يمكن أن تتشقق الألواح أو الأجزاء القياسية من تأثير نقطة قوية أثناء التثبيت أو من الإفراط في ربط مسامير التثبيت. لقد تحولنا منذ فترة طويلة إلى استخدام عناصر الفريت في أشرطة خاصة من مادة البولي يوريثين ممتصة للصدمات. هذه ليست حماية فحسب، بل أيضًا تعويض عن التمدد الحراري - حيث أن السكن الفولاذي والفريت لهما معاملات مختلفة، دون أن تظهر ضغوط طبقة التخميد بمرور الوقت.

الخبرات والأخطاء: حالة نظام الفصل الجاف

أود أن أعطي مثالاً على مشروع علمني الكثير. نحن نتحدث عن نظام فصل مغناطيسي جاف لإثراء تركيز خام الحديد. كان الهدف هو إزالة النفايات الصخرية مبكرًا لتقليل الحمل على الكسارات والمطاحن. يتضمن المفهوم استخدام فاصل أسطواني قوي مع نظام متعدد الأقطاب يعتمد على مغناطيس الفريت.

في البداية، تم اختيار التكوين القياسي مع كتل الفريت السترونتيوم Y30. على الورق كل شيء متطابق. ولكن خلال الاختبارات اتضح أن غبار الخام الناعم، الذي يتشكل حتما في هذه العملية، ممغنط ويخلق نوعا من "الوبر". على سطح الطبل. بمرور الوقت، أصبحت هذه الطبقة أكثر كثافة، مما أدى إلى زيادة الفجوة بين الفريت والمواد المعالجة، مما أدى إلى انخفاض كبير في تدرج المجال وكفاءة الفصل. كان علينا إيقاف الخط للتنظيف في كل نوبة عمل تقريبًا.

ولم يتم العثور على الحل في استبدال الفريت، ولكن في تغيير التصميم. بدلاً من الأسطوانة الناعمة، صنعوا أسطوانة مضلعة ذات أخاديد طولية، حيث يمكن أن يسد كمية أقل من الغبار. وكانت كتل الفريت نفسها محاطة بأغلفة محكمة الغلق مع نفخ قسري للهواء منخفض الضغط. هذا حل المشكلة جزئيا. لكن الاستنتاج الرئيسي كان كما يلي: عند العمل مع المواد الجافة، لا يمكن إجراء حساب النظام المغناطيسي فقط على الكسر النقي؛ ومن الضروري نمذجة سلوك مكون الغبار وتأثيره على المجال المغناطيسي.

بالمناسبة، في هذا المشروع تعاوننا مع مهندسين من شركة LONGI. لقد كانوا يعرضون فقط رؤيتهم لتصميم الأسطوانة، استنادًا إلى خبرتهم في إنتاج معدات التعدين. يمكن الاطلاع على موقعهم الإلكتروني https://www.ljmagnet.ru، لفهم الحجم - تعمل الشركة منذ عام 1993 وتنتج آلاف الوحدات من المعدات سنويًا. غالبًا ما يساعد نهجهم العملي، عندما يتم اختبار النظرية فورًا في ورشة العمل أو في موقع الاختبار، على تجنب مثل هذه المشكلات "الغبار". المشاكل في مرحلة التصميم.

قضايا العرض ومراقبة الجودة لعناصر الفريت

إحدى الصعوبات غير الواضحة هي ضمان تجانس دفعة الفريت. لنفترض أنك طلبت 200 لوح قياسي بقياس 100x50x20 ملم. المعلمات الموجودة في جواز سفر الجميع طبيعية. ولكن عندما تبدأ في تجميع نظام مغناطيسي منها، حيث يتم وضع اللوحات بالقرب من بعضها البعض، قد يظهر تحريض مبعثر بنسبة 5-7٪. بالنسبة للفاصل عالي التدرج، يعد هذا أمرًا بالغ الأهمية بالفعل - فبدلاً من حقل موحد، يتم الحصول على خطوط قوية وضعيفة.

لقد قمنا بتطوير إجراءات القبول الخاصة بنا. أولا، القياس الانتقائي ليس 10٪، ولكن ما يقرب من 30٪ من الدفعة. ثانيا، نحن نقيس ليس فقط الحث في وسط الموقد، ولكن أيضا في الزوايا. يحدث أنه نظرًا لخصائص الضغط أو التلبيد، فإن الحواف لها خصائص مختلفة عن المركز. إذا كان التشتت كبيرًا، يتم إرسال هذه الألواح إلى وحدات أقل أهمية أو يتم إعادتها إلى المورد. غالي؟ نعم. ولكنه أرخص من إعادة النظام المغناطيسي للفاصل النهائي في موقع العميل.

فارق بسيط آخر هو الهندسة. يبدو أن البلاطة هي بلاطة. ولكن إذا لم يتم الحفاظ على تسامح التسطيح، تظهر فجوات صغيرة بين العناصر عند تجميع الحزمة. في الهواء. وهو يزيل المغناطيسية. ونتيجة لذلك، لم يتم تحقيق قوة الالتصاق المحسوبة. ولذلك، فإننا الآن في المواصفات الفنية لا نحدد دائمًا المعلمات المغناطيسية فحسب، بل نحدد أيضًا التفاوتات الصارمة في الهندسة، خاصة بالنسبة لعناصر الفريت التي ستعمل في الأنظمة الجاهزة مع الحد الأدنى من الفجوات.

البدائل والأنظمة الهجينة: هل هناك حياة بدون الفريت؟

بالطبع، في السنوات الأخيرة، كان هناك الكثير من الحديث عن المغناطيسات الأرضية النادرة القائمة على NdFeB. منتج الطاقة الخاص بهم أعلى بما لا يقاس. ولكن عندما يتعلق الأمر بالأنظمة واسعة النطاق التي تعالج مئات الأطنان من المواد في الساعة، يصبح السعر عاملاً حاسماً. يؤدي استبدال طن من الفريت بمغناطيس النيوديميوم إلى زيادة تكلفة الوحدة عدة مرات، وليس بالنسب المئوية. ولذلك، فمن غير المتوقع في المستقبل القريب التخلي الكامل عن الفريت في الفصل المغناطيسي الصناعي.

يبدو مسار الأنظمة الهجينة أكثر واعدة. على سبيل المثال، يتم إنشاء المجال الرئيسي بواسطة مغناطيسات كهربائية قوية أو عناصر أرضية نادرة، ويتم استخدام مكثفات الفريت أو قطع القطب لتشكيل تدرج محدد أو إنشاء مناطق التقاط إضافية. لا يعمل الفريت هنا كمصدر للمجال، بل كموصل ومشكل له. يتيح لك ذلك استخدام ميزته الرئيسية - الاستقرار والقدرة على التنبؤ بالسلوك عبر نطاق واسع من درجات الحرارة.

شركة LONGI، نفس الشركة المصنعة التي تبلغ مساحتها 140.000 متر مربع وفريق يضم أكثر من 1200 شخص، لديها في محفظتها حلول حيث يتم دمج عناصر الفريت في الأنظمة المغناطيسية المعقدة للفواصل الدقيقة. نهجهم، عندما يكون أكثر من 60٪ من الموظفين حاصلين على تعليم عالٍ، يتم الشعور به على وجه التحديد في مثل هذه التطورات المعقدة حيث يكون من الضروري الجمع بين علوم المواد والكهرومغناطيسية والهندسة الميكانيكية. هذا ليس مجرد تجميع للحديد، بل هو عمل هندسي حيث يعد فهم قدرات الفريت وقيوده مهارة أساسية.

التطلع إلى المستقبل: ما الذي يمكن أن يتغير؟

إذا تحدثنا عن الاتجاهات، في رأيي، فإن التطور الرئيسي لن يكون في اتجاه مادة ثورية جديدة، ولكن في اتجاه تحسين استخدام الفريت الموجود. أولاً، إنه تحسين في تكنولوجيا التلبيد لزيادة التجانس والقوة الميكانيكية للمنتجات كبيرة الحجم. تعتبر اللوحة التي يبلغ طولها نصف متر أو أكثر والتي لا تخاف من أحمال الصدمات ميزة جدية بالفعل.

ثانياً، ستصبح التغطية والحماية ذات أهمية متزايدة. تطوير بوليمر متين أو طلاءات مركبة لا تقشر الفريت أثناء التدوير الحراري وتحميه من التآكل الكاشط والجو المسبب للتآكل في ورش العمل. يؤثر هذا بشكل مباشر على عمر خدمة جميع المعدات.

وأخيرا، الرقمنة. إدخال أجهزة استشعار لمراقبة درجة حرارة عناصر الفريت في الوقت الحقيقي وضبط أوضاع تشغيل الفاصل. على الرغم من أن هذا قد يبدو مبالغة في الوقت الحالي، فعندما يتعلق الأمر بالعمليات المستمرة ذات تكاليف التوقف المرتفعة، يمكن للتشخيصات الاستباقية توفير مبالغ ضخمة من المال. سيتطلب الفريت، باعتباره قلب النظام المغناطيسي، موقفًا يقظًا وذكيًا بشكل متزايد تجاه نفسه. ليس كمواد استهلاكية، ولكن كأحد الأصول الرئيسية في سلسلة القيمة.