מגנטים מובילים ב-Mertre Mills מגנטי: A מקיפה

תעשיית ייצור הפלדה עוברת מהפכה שקטה, המונעת על ידי אימוץ של מגנטים סופר-מוליכים במילימטרים מגנטיים מתגלגלים.המכשירים האלקטרומגנטיים המתקדמים הללו משנים את האופן שבו מתכת מעוצבת ומעובדת, המציעה רמות חסרות תקדים של שליטה, יעילות ואיכות המוצר. בעוד אלקטרומגנטים קונבנציונליים כבר זמן רב הם עבודתן של מתכת תעשייתית, המגבלות של התחממויות מתוחכמות ומגנטיות שדה מגנטיות יש דחף מהנדסים לחפש חלופות יצירתיות מתקדמות.

מה הם מגנטים?

מגנטים מורכבים הם אלקטרומגנטים שנבנו מחומרים על-מוליכים – ⁇ סגסוגת קטיבית או קרמיקה, אשר, כאשר קריר מתחת לטמפרטורה קריטית (TreaFLT:0cirFLT:1), מציגים אפס התנגדות חשמלית.תופעה זו, שהתגלה בשנת 1911 על ידי Heke Kamerlingh Onnes, מאפשר מגנטים אלה לשאת זרמים עצומים ללא חום, ייצור שדות מגנטיים כי יכול להיות מעל 20 מגנטים מגנטיים עמידים יציבים של ניגודים למול מגנטיים (Trat) על ידי ניגודים סטנדרטיים סטנדרטיים 2gnet).

המפתח לביצוע זה הוא מצב העל-המוליכים עצמו.תחת הטמפרטורה הביקורתית שלו, האלקטרונים של החומר מתאחדים לזוגות קופר, אשר יכול לזרום דרך הליטקטיס מבלי לפזר את המכשולים או הפונים. זרם בלתי נשכח זה פירושו שברגע שהמגנט ממריץ את עצמו, הוא יכול להימשך ללא הגבלת זמן - תופעה הנקראת "מצב קיצוני".

רוב מגנטים תעשייתיים על מוליכים על פני מוליכים (LTS) כגון niobium-titanium (NbTi) או niobium-tin (NbuaFLT:0)3FLT:1Sn), הדורש קירור ל- 4.2 קלווין (269C) באמצעות נוזל helium.

The Role of Superconducting מגנטים ב-Merders

עקרונות של פעילות ה-Mertretertretertre Mill

מטאטא מגנטי משתמש בשדות מגנטיים כדי לשלוט ולדריך רצועת מתכת (פלדה קדחתנית) כפי שהיא עוברת דרך קבוצה של רולרים.ב קונבנציונאליים, מדריכים מכניים ליצור קשר עם רצועת כדי לשמור אותה מיישר ומתח. עם זאת, מגע מציג חיכוך, ללבוש, פגמים על פני השטח, ומגבלות על מהירות. מילימטרים מגנטיים מתגלגלים להחליף את המדריכים המכניים האלה עם שדות אלקטרומגנטיים כי לדקורציה ודרדרדרדרדרדרדרדרדרדרדרדרדרדרדרדרדרישה ללא לחץ פיזי, ללא לחץ מגנטי, עם זרם מגנטי, או מדחף זרם מגנטי, הופך את המיקום של מתכתי, עם מגנטי של מתכתי, עם מגנטי של מתכת מדחף זרם מגנטי, עם מגנטי, עם מתח, הופך להיות מדחף זרם מגנטי, עם מגנטי של מתכתי, עם מגנטי של מתכתי, עם מגנטי של מתכת מופעל על ידי מתכתי, עם זרם מגנטי של מתכתי, עם זרם מגנטי של מתכתי, עם מגנטי של מתכתי, עם מגנטי מופעלת, עם מגנטי של מתכת מופעלת, עם מגנטי מופעלת, עם מגנטי מופעלת, עם מגנטי מופעלת, עם מגנטי של מתכת מופעלת, 000 מתפתל עם מגנטי מופעלת, 000 מתפתל עם מגנטי מופעלת

לשם כך לעבוד ביעילות, השדה המגנטי חייב להיות אחיד חזק מאוד על פני רוחב הפס.שדות Weak לא יכול לתמוך במשקל של פסים עבים או כבדים, שדות שאינם חד-ממדיים גורמים לעיוותים לא אחידים. Superconducting מגנטים מצטיינים כאן כי הם יכולים לייצר שדות של 5-10 T על פערים גדולים, הרבה יותר על ⁇ 1 Tchievable עם אלקטרומגנטים קונבנציונליים מאפשר את החוזק הזה, ולהגדיל את המהירויות גבוהות יותר, על פני מהירויות גבוהות יותר, ולהשיג פערים יותר, על פני פערים, ולהשיג פערים רחב יותר, גבוה יותר, על פני פערים, הרבה יותר, ולהשיג פערים יותר, הרבה יותר, על פני פערים יותר, הרבה יותר, על פני פערים יותר, הרבה יותר, הרבה יותר, על פני פערים, הרבה יותר, הרבה יותר, הרבה יותר, על פני פערים יותר, על פני פערים, על פני פערים, הרבה יותר, על פני פערים רחב יותר, הרבה יותר, הרבה יותר, על פני פערים רחב יותר, הרבה יותר רחב יותר, הרבה יותר, הרבה יותר, הרבה יותר על פני פערים, הרבה יותר, הרבה יותר על פני פערים, הרבה יותר, הרבה יותר, הרבה יותר רחב יותר, הרבה

שילוב בתהליך הרולינג

במסגרת סידור מילימטר טיפוסי, אחד או יותר מגנטים דמויי סופר מגנטים ממוקמים מעל ומתחת לפס, או לאורך הקצוות שלה, יצירת קופסה מגנטית המגבילה את המתכת. כמו הרצועה נכנסת לנשך הגלגל, מגנטים המוליכים על-ידי המגנטים מספקים כוח דקירה המונעת קריסה, צ'אט, או צד-ל-לעוט.זה הוא קריטי במיוחד במהלך הגלגול, שבו מאות מטרים וחייבים יש לשמור על פני כמה מטרים ומולכים יש צורך לעמוד דרך יישר דרך רצף ארוך.

כוח השדה נשלט בדיוק על ידי התאמת הזרם בדלפק העל-התנהגותי.מערכות מודרניות משלבות חיישנים בזמן אמת (למשל, לייזר פרוטמטרים ובדיקות eddy-current) שמזין בחזרה לאספקת כוח מגנטי, המאפשר תיקונים דינמיים בתוך תעשיות מ"ת שנייה.שליטה סגורה זו מבטיחה כי הרצועות במיקום האופטימלי, וכתוצאה מכך עוביים (ג) על פני איכות הרכב ושיפור.

היתרונות של שימוש במגפות Superconducting ב- Rolling Mills

כוח השדה המגנטי העליון

היתרון הברורה ביותר הוא היכולת לייצר שדות מגנטיים רצופים מעל 5 T. עבור מילימטר מתגלגל, זה מתורגם ישירות לכוחות אחזקה גבוהה יותר. A 10-T מגנטי יכול לתמוך רצועת פלדה במשקל כמה טון לכל מטר, ומאפשר מילימטרים לעבד עוביים כבדים שהיו בעבר בלתי אפשריים או נדרשים מספר פעמים.שדה גבוה גם מאפשר שליטה יעילה של פסים עם מוליכות חשמל נמוכות (למשל, נירוסטה או לא גירוי), שבו סגסוגת נמוכה יותר נמוכה יותר), כאשר שדות סטרודות.

אנרגיה מופחתת באופן דרמטי

אלקטרומגנטים האמנה מבזבזים אנרגיה משמעותית כמו חום ברוח הנחושת שלהם. A טיפוסי 1-T אלקטרומגנט פועל ב 500 A עשוי להתפזר 50 קילוואט או יותר חימום Joule, הדורש מים קירור נוספים או מיזוג אוויר. Superconducting מגנטים, פעם טעון, לצרוך אפס חשמל במתפתלים (הצריכה המתמשכת היחידה היא מטושטשת או נזלת מחדש, אשר בדרך כלל יותר מ- 15 ק"מאט, 000 דולר לחיסכון תעשייתי).

הגדלת עדיפות והיקף המוצר

השדה היציב והמדים של מגנט על-מוליכים-על – ללא מהדפל וסחף הקשור לאספקת כוח מגנטית התנגדות – הגדלים בשליטה הדוקה יותר של עמדת פס ומתח.

  • (ב) ניתן להפחית את המידות הטובות ביותר: 1FLT:1 וריאציות של תקלות על פני סליל ניתן להפחית פחות מ ±1% של נומינאל.
  • (ב) ,0) איכות פני השטח: FLT:1 לא ליצור קשר עם שריטות או סימני רול ממדריכים מכניים.
  • (ב) ,0) , סדקים: FLT:1 , הפצת מתח הומוגנית מצמצם את המיקרו-קפיצים בשוליים.

שיפורים אלה להגדיל את התשואות של מוצר ברמה גבוהה להפחית את הגרדנות.במילימטרים גבוהים, אפילו ירידה של 0.5% בפסולת יכולה לחסוך מיליוני דולרים בשנה.

תחזוקה נמוכה וחיים של ציוד מורחב

מילימטרים מגנטיים מתרבים על רכיבים מכניים – מדריגלים, נושאים, חיישנים – העושים ודורשים החלפת תכופה.מערכות העל-מוליכים הן ללא מגע, ולכן אין ללבוש מכני על המגנט עצמו.המערכת הבכית (בדרך כלל ג'ניפר-מפורד-מאקומאקומבאז'ר או לולאת נוזלי) היא רק חלק תחזוקתי, וצעקה מודרנית בין 30 ל-50,000 שעות תחזוקה.

מהירות עיבוד גבוהה יותר

מכיוון שהכוחות המגנטיים עולים בקנה מידה עם כיכר כוח השדה, מילימטר סופר-מוליכים יכול להשיג את אותם כוחות הסחף וההצקות במהירויות פס גבוהות בהרבה. בעוד שמילימטר מגנטי קונבנציונלי עשוי להיות מוגבל ל-500 מ'/מין, מילימטר סופר-מוליכים יכול לפעול ב 1200/min או יותר.ה דחיפה זו בתפוקה מאפשרת עמידה בודדת להחליף שני קונבנציונאליים, צמצום הון ומרחב.

אתגרים מובילים ל- Superconducting Rolling Mills

מורכבות Cryogenic ועלויות

ההוריד המשמעותי ביותר הוא הצורך קירור Cryogenic. מוליכים על-טבעיים נמוכים דורשים helium נוזלי ב 4.2 K, אשר יקר ( ⁇ $ 5-10 ליטר) ודורש ניהול זהיר של helium רות-off.מערכות גדולות לצרוך כמה ליטרים לשעה. מוליכים על-טבעיים גבוהים יותר סלחניים, אבל אפילו 77K חנקן דורשות פאניקה חזקה ונקסטאטמוסמכת 20 ק"ג'קטים ו- 20 ק"ג'סטיקן גבוה) יש צורך לטפל בטמפרטורות קרות.

הגבלות חומריות של Superconductors

בעוד NbTi ו NbleaFLT:0 [3]3FearLT:1 [Sn] הם מלוטשים היטב, הם הם מתפתלים ויכולים להיות פגומים על ידי הרטטים המכניים ורכיבה תרמית בתוך סביבת מילימטר פלדה. HTS, אם כי גמיש יותר, יכול לסבול מדלמנטום ושפל קריטי בעת החלקה חוזרת או מתח תרמי.

חשיפה ל-Cretaminants

מעבורות פלדה הן סביבות אבק עם חלקיקים מוליכים (scale, אבק ברזל) ולחות.אם אלה contaminants להיכנס מגנט Cryostat או בידוד חשמלי, הם יכולים לגרום מעגלים קצרים או קשת. Sealing את סליל העל המוליכים בתוך זעקה אמפטית ושימוש גזי טיהור מסונן הוא חיוני, אבל מוסיף מורכבות ודרישות בדיקה.

השקעה ראשונה

עלות ההון של מערכת מגנטית המבוססת על מוליכים-על – כולל המגנט עצמו, זעקת-הקר, אספקת החשמל ואלקטרוניקה – יכולה להיות 2-3 פעמים של אלקטרומגנט הקונבנציונלי.עבור מילימטר שפועל רק כמה ימים בשבוע, תקופת ההחזר עשויה להיות ארוכה מדי.אבל, עבור מילימטרים בעלי חיים גבוהים לרוץ 24/7, חיסכון באנרגיה ורווחים בדרך כלל לייצר תגמול בתוך 2-4 שנים.

מחקר ופיתוח נוכחי

Superconductors (HTS)

מאמץ משמעותי מתמקד בחומרי HTS כגון ReBCO (ר-earth barium נחושת oxide oxide) מוליכים אלה יכולים לפעול ב 30-50 K קריר על ידי ממזר יחיד או חנקן נוזלי, מאוד לפשט את מערכת הקירור.מספר אבטיפוס HTS עבור מחסנים מתגלגל נבנו ונבדקו על מוסדות ביפן, גרמניה, וסין, לדוגמה, שיתוף פעולה בין אוניברסיטת קיוטו ו- 7.

איפור Flux Pumping

כדי להפחית את הצורך באספקת חשמל חיצונית, החוקרים מפתחים משאבות פלוקס - ניכויים כי הזרקת זרם לתוך סליל סופר מוליכים ללא חיבור חשמלי ישיר.זה מבטל את הזרם הנחושה אשר מבצע חום לתוך הבאטוסטסט, הורדת העומס הבכי. A אבטיפוס מערכת פלוקס-pump מופעלת ב-15 T עם סחף קבוע של פחות מ 0.1% לחודש.

מערכות מגנטיות היברידיות

כמה מילימטרים משתמשים בשילוב של סליל סופר-מוליכים לתחום הראשי ו סלילי נחושת קונבנציונליים עבור התאמות דינמיות מהירות. גישה היברידית זו מספקת את השדה הבסיסי של מגנטים על-ידי מוליכים על-ידי שמירה על יכולת השינוי המהירה של מגנטים התנגדות לאירועים טרנספורמטיביים (למשל, שינויים בפס) מעידים כי מערכות היברידיות יכולות להשיג שליטה של 1–2% יותר טובה מאשר עיצוב לבד.

עיצובים Cryostat

כדי להפחית את תחזוקה downtime, כמה ספקים מפתחים מודולים מגנטיים סופר-משחקים.המכלול המגנטי ו- Cryostat ניתן להסיר ולהחליפם בתוך שינוי, בעוד היחידה המכוונת נשלחת לתיקון קו. גישה מודולרית זו היא קריטית לדרישות של זמן גבוה של כושים רצופים ו-Tedems.

תחזית ל Superconducting Rolling Mills

אימוץ של מגנטים על-מוליכים על-ידי מגנטים במילימטרים מגנטיים צפוי להאיץ בעשור הבא.כפי שייצור חוט HTS עולה ומחירים יורדים (מבערך 100 / kA-m כדי לכוון 10/kA-m), מחסום העלות ייפול.מספר גדול של יצרני פלדה - כולל ArcelorMittal, POSCO ו- Nucor - הודיעו על פרויקטים של פיילוט כדי להעריך טכנולוגיה על-על-ידי ייצור של 20-4% מצריכת אנרגיה מוקדמת, בעוד שניתנת להפחתה של 25% להפחתה של צריכת פלדה, בעוד ש-4%, בעוד שצריכה של צריכת פלדה, 2.

יתר על כן, הדחף לעבר פליטות פחמן אפס נטו בתעשייה כבדה עושה מגנטים מוליכים במיוחד אטרקטיבי.החיסכון באנרגיה חשמלית ישירה (לא הפסדים מנוגדים) וחיסול של שמנים שופעים וחלקי ללבוש מכניים נמוך יותר פחמן ועלויות. ניתוח מחזור חיים מציין כי מילימטר על הובלת העל פולט פחות CO2 במהלך חייו בהשוואה למילימטר שווה ערך.

מימון מחקר ממשלתי באיחוד האירופי (למשל, Horizon Europe), יפן (NEDO), וארצות הברית (DOE Advanced Manufacturing Office) התמקדה ביישומים תעשייתיים של מוליכים-על.ב-2024, מחלקת האנרגיה של ארה"ב העניקה 15 מיליון דולר לקונסוליום בראשות MIT ו-GGE כדי לפתח מגנט של 15-T עבור ניסויים ב-MTV ניסיוניים, אם יצליח, זה יכול להוביל למול ה-MTV המסחרי הראשון שעמד על ידי הארגון.

העתיד עשוי גם לראות מילימטרים מגלגלים מלאים, שבו כל הרצועה צף על כרית מגנטית מכניסה ליציאה.זה יאפשר מהירויות של מעל 2000 מ"ר / מינון עם מתח מינימלי וללא סיכון של קריסה - רצועה קדושה לייצור סטריפ דק.

שחקני תעשייה מרכזיים ויישומים

כמה חברות משווקים מגנטים על-מוליכים על-מוליכים לעיבוד מתכות:

  • (ב) ,0) ,7 (הופנה מהדף ⁇ ) , מספק NbTi ו- Nb3Sn מגנטים עבור צמחי טייס פלדה-מילימטר.
  • (ב) [ה]ה[[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]
  • (FLT:0) SuperOxigtureFLT:1 (רוסיה / יפן) - מייצרת קלטות HTS ומגנטים בקנה מידה קטן עבור יישומים מתגלגלים.

בנוסף פלדה, מגנטים על-מוליכים משמשים בייצור של superalloys עבור aerospace, לוח טיטניום עבור שתלים רפואיים, ואת אלומיניום גבוה סטרנגום עבור מסגרות מטוסים.היכולת לעבד חומרים ללא מגע מכני הוא בעל ערך במיוחד עבור מתכות תגובתיות כמו zirconium ו טנטלטום, שבו זיהום פני השטח מחומרים רולר הוא בלתי מתקבל על הדעת.

מסקנה

מגנטים מוליכים מייצגים התקדמות עמוקה בטכנולוגיה של מילימטרים מגנטיים. על ידי מתן חומרים מגנטיים חזקים, יציבים ויעילים באנרגיה, הם מאפשרים איכות מוצר גבוהה יותר, גדול יותר דרךput, ועלויות הפעלה נמוכות יותר מאשר מערכות קונבנציונליות. האתגרים של קירור Cryogenic והשקעה ראשונית מטופלים באופן פעיל באמצעות HTS מחקר, עיצובים מודולריים, ואדריכלות מגנטיות היברידית.

(ב) [ה] [ה]] [ה]] [ה]] [ה]] [ה]]] [ה]]] [ה]]] ב[ה] [ה]]] [ה]]] ב[ה], [ה], [ה]] ב[[המאה ה'], וב[[המאה ה'], יש צורך ב[ב"ה'] ב'[ה'] ב'[דרושה'], ב'], ו'[ה'] ב'[ה'[ה'[ה'], ב'[ה'[ה'[ה'], ב'[ה'[דרוש מקור] ב'] ב'] ב'] ב'[ה'] ב'[ה'[ה'[ה'[ה'[ה'[ה'], [ב[[ה'[ה'], [ב[[ה'] ב'] ב'], ב'] ב'[ה'] ב'] ב'[ה'[ה'[ה'] ב'] ב'] ב'] ב'[ה'[ה'[ה'[ה'[