aço ferrite

Quando eles falam sobreaço ferrite, muitas pessoas pensam imediatamente em amostras de laboratório ou eletrônicos. Mas no nosso negócio - produção de equipamentos pesados ​​​​para mineração - tudo é diferente. Aqui esse material funciona em condições que poucos imaginam: vibrações, cargas de choque, mudanças de temperatura e exposição constante a poeira abrasiva. Um erro comum é presumir que o principal éaço ferrite- esta é a indução magnética máxima. Sim, é importante, mas se o material não suportar as cargas mecânicas, todo o sistema falha. Em nossoCorporação LONGIHouve um caso em que um lote de separadores magnéticos apresentou excelentes resultados em uma bancada de testes, mas após três meses de trabalho na planta de enriquecimento os problemas começaram. Descobriu-se que em baixas temperaturas na pedreira, a estrutura da ferrita tornou-se quebradiça. Tivemos que revisar toda a tecnologia de tratamento térmico.

Da teoria à prática: por que a composição é apenas o começo

Nos livros didáticos tudo é lindo: determinei a composição química, fiz o tratamento térmico e obtive as propriedades magnéticas necessárias. Na realidade, em nossa fábrica em Fushun, mesmo dois fundidos com a mesma composição nominal após laminação e recozimento podem se comportar de maneira diferente. Tudo se resume a detalhes, que muitas vezes não são especificados nas normas. Por exemplo, a taxa de resfriamento após a homogeneização. Durante muito tempo não conseguimos obter consistência nos lotes dos separadores de tambor. Os indicadores de força coercitiva aumentaram 10-15%. Eles começaram a descobrir e acompanhar cada etapa. Descobriu-se que o problema era o resfriamento desigual de peças de seção grande na oficina - um lado esfriava mais rápido devido a uma corrente de ar. Pareceria uma coisa pequena. Mas é precisamente por causa dessas pequenas coisas que surge a diferença entre um núcleo magnético bom e um núcleo magnético defeituoso.

Outro ponto é a influência do processamento mecânico. Corte, furação, fresamento - tudo isso introduz tensões internas na camada superficialaço ferrite. Essas tensões podem alterar localmente a permeabilidade magnética. Percebemos isso quando testamos núcleos para novos eletroímãs poderosos para dispositivos de elevação. Após a montagem mecânica, o desempenho caiu. Foi necessário introduzir uma operação adicional - recozimento em baixa temperatura após todas as operações mecânicas. Isto aumentou o custo, mas garantiu que cada unidade montada noCorporação LONGI, funcionará com os valores do passaporte.

As pessoas muitas vezes perguntam por que não mudamos para ligas amorfas ou nanocristalinas mais modernas em todos os equipamentos. A resposta é economia e confiabilidade. Para 90% das aplicações em equipamentos de mineração – nos mesmos separadores ou armadilhas magnéticas – devidamente processadosaço ferritefornece um equilíbrio ideal entre custo, durabilidade e facilidade de manutenção. Nosso departamento de engenharia, onde mais de 60% dos funcionários possuem ensino superior, está constantemente pesquisando novos materiais, mas muitas vezes uma transição massiva não se justifica. O novo material não deve apenas ter um melhor desempenho no laboratório, mas também sobreviver a uma pedreira a -40°C e ser compatível com a infra-estrutura de reparação existente.

Case do workshop: um fracasso que ensinou mais que sucesso

Gostaria de falar sobre um projeto específico que quase fracassou por subestimação do material. A discussão foi sobre o desenvolvimento de um separador magnético de alta intensidade para enriquecimento úmido. O projeto exigia a criação de um campo magnético poderoso e compacto. Escolhemos um dos tipos de aço elétrico com características de perda aparentemente ideais. Um protótipo foi feito. Nos testes de fábrica, mostrou uma eficiência fantástica - 20% superior aos seus análogos.

Mas quando o separador foi enviado para teste em uma empresa operacional - uma planta de enriquecimento em Kemerovo - os problemas começaram. Após duas semanas de trabalho contínuo, 24 horas por dia, 7 dias por semana, os operadores começaram a reclamar da queda na eficiência. A unidade foi desmontada. Descobriu-se que no ambiente agressivo da polpa (mistura de água, minério e reagentes) iniciou-se intensa corrosão na superfície do sistema magnético. A camada protetora, que funcionava perfeitamente em separadores secos, não resistiu aqui. A camada de corrosão criou uma lacuna não magnética adicional, que reduziu drasticamente a intensidade do campo. Este foi um caso clássico de foco nas propriedades magnéticasaço ferrite, mas esqueci a resistência à corrosão em um ambiente específico.

Foi encontrada uma solução, mas revelou-se complexa. Foi necessário não só mudar o tipo de aço para um mais resistente (o que aumentou o custo), mas também rever completamente o design da unidade para minimizar o contacto com a pasta, e desenvolver um novo sistema de protecção multicamadas. Esta experiência é agora um caso de formação obrigatório para os nossos jovens engenheiros. Mostra claramente que um material não é apenas um número numa especificação, é um comportamento em condições reais, muitas vezes não ideais. Agora, qualquer um dos nossos novos projetos para ambientes úmidos passa por testes obrigatórios de corrosão de longo prazo, não apenas em névoa salina, mas também em um simulador de celulose real.

Interação com outros componentes: um sistema, não uma parte

O material magnético nunca funciona sozinho. Suas características dependem diretamente da forma como é montada, do desenho da canga, da qualidade do isolamento entre as embalagens e até do método de fixação. Na nossa área produtiva de 140.000 m2, produzimos mais de 4.000 equipamentos por ano, e cada unidade magnética é sempre um compromisso.

Por exemplo, para reduzir correntes parasitas, montamos núcleos magnéticos a partir de folhas isoladas umas das outrasaço ferrite. Parece que quanto mais fina a folha, menor será a perda. Mas, na prática, para eletroímãs de elevação poderosos que levantam pedaços de minério de várias toneladas, uma folha muito fina (menos de 0,3 mm) cria problemas de rigidez de toda a estrutura. Com ligamentos/desligamentos frequentes e cargas de choque, inicia-se a micromobilidade da embalagem, o que leva à abrasão do isolamento e, em última análise, a curto-circuitos e superaquecimento. Tivemos que encontrar empiricamente a espessura ideal para cada tipo de equipamento. Para algumas tarefas é de 0,35 mm, para outras é de 0,5 mm. Nenhuma teoria dará isso, apenas a experiência e, às vezes, a análise de unidades falhadas.

Uma história separada é o envelhecimento do material. Sim, os aços ferromagnéticos podem alterar as propriedades ao longo do tempo, especialmente quando trabalham sob condições de cargas mecânicas variáveis. Mantemos estatísticas sobre os principais componentes devolvidos para reparos programados. Notamos certas tendências. Por exemplo, em sistemas magnéticos de alimentadores vibratórios, após vários anos de operação, observa-se um ligeiro aumento na força coercitiva - o material parece “cansar-se” da vibração constante. Isso é levado em consideração durante o projeto - inicialmente configuramos modos de magnetização ligeiramente diferentes, para que após cinco anos o equipamento ainda opere dentro dos parâmetros do projeto. Esta abordagem à fiabilidade a longo prazo é uma das razões pelas quais a tecnologiaCorporação LONGIavaliado em muitas plantas de mineração e processamento.

O futuro e o conservadorismo da indústria

Para onde caminha a indústria? As solicitações por eficiência energética são crescentes, o que significa que também crescem as demandas por redução de perdas em sistemas magnéticos. Isso nos leva a buscar novas soluções. Estamos experimentando ligas, com novos modos de corte a laser que minimizam a zona afetada pelo calor na borda, com revestimentos isolantes aprimorados.

Mas a indústria mineira é conservadora. Qualquer mudança no material ou na tecnologia não deve apenas ser melhor, mas também ter durabilidade comprovada no uso a longo prazo. Introdução de uma nova gamaaço ferriteé sempre um grande risco. É preciso reconstruir cadeias tecnológicas, requalificar pessoal e realizar um ciclo completo de testes. Portanto, as mudanças ocorrem evolutivamente. Por exemplo, uma transição de um tipo de aço para outro, com perdas específicas melhoradas em 5%, pode durar um ano e meio apenas na fase de testes e ajuste de todos os regulamentos de produção.

Em última análise, o que é mais importante ao trabalhar com aços ferríticos para aplicações como a nossa? Isto não é uma adesão cega aos padrões, mas uma compreensão profunda da física dos processos que ocorrem no material sob carga. Esta é a capacidade de ver um material como parte de um sistema complexo e antecipar seu comportamento não em uma bancada de testes, mas nas condições adversas de uma pedreira ou planta de processamento. É esta experiência prática, muitas vezes adquirida através de tentativa e erro, que distingue um produto simples de um equipamento industrial confiável que deve funcionar durante anos sem falhas. E esta talvez seja a nossa principal tarefa como fabricante.