球磨机用金属磁性衬板壳体磁性测量的方法研究.pdf

2 0 1 7 年第6 期有色金属 选矿部分 6 5 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 6 7 1 9 4 9 2 ．2 0 1 7 ．z 1 ．0 1 3 球磨机用金属磁性衬板壳体磁性测量的方法研究 魏明安1 ，徐建民1 ，张婷2 ，陈经华1 1 ．北京环磨矿冶能效技术研究院有限公司，北京1 0 0 0 7 0 ；2 ．北京耐磨标准技术有限公司，北京1 0 0 0 7 0 摘要磁性衬板是一种新型球磨机衬板，具有寿命长、节能省材、便于维护等诸多优点，在中国已经得到广泛应用，世界 上也开始有应用的厂家。这种产品要求其壳体必须用相对磁导率比较低的材料制成。提出一种更接近实际的测量磨矿机金 属磁性衬板高锰钢壳体的混合磁导率的方法。提出一种对高锰钢壳体的导磁性进行比较的装置，它不破坏壳体，测量成本 低，制造厂能自行检测，便于及时发现问题，为改进高锰钢壳体的生产工艺提供线索。 关键词磁性衬板；高锰钢壳体；混合磁导率；低磁导率测量；导磁性比较 中图分类号T D 9 2 4文献标志码A 文章编号1 6 7 1 - 9 4 9 2 2 0 1 7 S O - 0 0 6 5 4 3 S t u d yo nt h eM e t h o da b o u tM e a s u r i n gM a g n e t i cP e r m e a b i l i t yo fM e t a lM a g n e t i cL i n e rS h e l l W E lM 讯g a n l ，X UJ i a n m i n i ，Z H A N GT i n g z ，C H E NJ i n g h u a l J ．B e i j i n gE n e r g yE f f i c i e n c yR e s e a r c hI n s t i t u t eo fM i n i n ga n dM e t a l l u r g y ，B e i j i n g1 0 0 0 7 0 ，C h i n a ； 2 ．B e i j i n gW e a r r e s i s t a n tS t a n d a r dT e c h n o l o g yC o ．，L i d ，B e 彬n g1 0 0 0 7 0 ，C h i n a A b s t r a c t T h em e t a lm a g n e t i cl i n e ri san e wt y p eo fb a l lm i l ll i n e r ，w h i c hh a sm a n ya d v a n t a g e ss u c ha sl o n g l i f e ，e n e r g ys a v i n g ，m a t e r i a l ss a v i n ga n de a s yt om a i n t e n a n c e ，e t c ．I th a sb e e nw i d e l yu s e di nC h i n aa n dm a n yo t h e r c o u n t r i e s ．T h ep r o d u c tr e q u i r e si t ss h e l lt ob em a d ef r o mm a t e r i a l sw i t hr e l a t i v e l yl o wm a g n e t i cc o n d u c t i v i t y ，s u c ha s h i g hm a n g a n e s es t e e ls h e l l ．Am e t h o dt h a tm e a s u r i n gm i x e dm a g n e t i cp e r m e a b i l i t yo ft h eh i g hm a n g a n e s es t e e ls h e l l l i n e ru s e di ng r i n d i n gm i l li sp r e s e n t e d ．Am e a s u r i n gd e v i c ew h i c hc a nm e a s u r em a g n e t i cp e r m e a b i l i t yo fh i g h m a n g a n e s es t e e ls h e l l i sp r e s e n t e d ．T h em e a s u r i n gd e v i c ed o e sn o td a m a g et h es h e l l ，a n dw i t ht h em e a s u r e m e n tc o s t i sl o w ，a n df a c t o r yc a nm e a s u r eb yi t s e l f ．T h ea d v a n t a g eo ft h em e t h o di st of i n dt h ep r o b l e mo nt i m e ，a n dg i v e sa c l u et om o d i f ye n g i n e e r i n gf o rh i g hm a n g a n e s es t e e ls h e l l ． K e yw o r d s m e t a lm a g n e t i cl i n e r ；h i g hm a n g a n e s e s t e e l s h e l l ；m i x e dm a g n e t i cp e r m e a b i l i t y ；m a g n e t i c p e r m e a b i l i t yc o m p a r i s o n ；l o wm a g n e t i cp e r m e a b i l i t ym e a s u r e m e n t 磁性衬板的研制和应用很多。4J 。金属磁性衬 板主要由不导磁金属制的壳体和永磁块构成，壳体 的导磁性对磁性衬板的性能有很大影响因而需要监 测。高锰钢制壳体的壁较薄，它表面层的导磁性与 内层的差别较大，只检测其内层材料的磁导率不能 全面反映情况。 1 利用相关标准测量问题 测量低磁导率的相关标准都规定试样表面粗糙 度R a ≤1 ．6I x m ，不得有氧化皮，试样横截面面积的 测量误差不大于0 ．2 ％p - 6J 。高锰钢壳体是铸造件， 为满足这些要求其表面层只能去掉。但是其表面层 的导磁性比内层的大且参与导磁，虽然有人说该表 面层很薄因而其导磁作用可以忽略但没有数据，并 且没有理由说即使制造有问题其导磁作用仍可忽 略，因而不能不考虑它的检测。其做法是1 带着高 锰钢壳体原有的表面层用文献[ 5 ] 或[ 6 ] 的方法测 定磁导率，同时把确定样品横截面积的方法改为用 它的体积 通过测浮力得出 除以其长度。2 在制取 样品时注意让表面层与内层厚度之比接近实际使用 情况。这样处理给测量结果带来的误差可以根据样 品表面不平的情况根据磁导率计算式 见文献[ 6 ] 式 2 估计。 严格来说物理学里定义的“磁导率”是对磁性均匀 的材料而言的，而高锰钢壳体的磁性不均匀，为避免概 念混淆不妨把这样得到的磁导率称为“混合磁导率”。 收稿日期2 0 1 7 1 0 0 3 作者简介魏明安 1 9 6 6 一 ，男，河北保定人，教授级高级工程师，主要从事复杂多金属矿、贵金属矿、黑色金属矿、非金属矿等领域的研发工作。 万方数据 6 6 有色金属 选矿部分2 0 1 7 年第6 期 2 一种比较壳体导磁性大小的方法 本节只讨论壳体上没有铁磁性体的情况。所用 装置见图1 ，虚线表示的是被测壳体的一部分，它不 属于测量装置，剖视图只画出了磁块和它下面的纯 铁板。支柱在与纸面垂直方向上的长度约2 5 0m m ， 两支柱水平距离约1 6 0m m 。两块永磁块中一块磁N 极向上，另一块磁S 极向上，两磁块的相应的面或平 行或对齐，两磁块的上表面在同一水平面上。纯铁 板的厚度应使它自身不磁饱和，其长、宽应使电子秤 受磁场的影响很小。垫块的厚度应能把磁场对电子 秤的影响减小到可以忽略。支柱、垫块用不导磁材 料制造。各件应有足够的加工精度以保证磁块与被 测样品之间气隙的宽度处处一样且水平，记为h 。被 测样品在与不在时电子秤示数的差就是磁块对被测 样品上邻近部分的磁吸引力。 磁块甲 磁块乙 j I f 。堑覃匹■i W 磕一⋯陌 L 』“L 。。。。。。。。。。。’。。。。’。’。。1 。’’’’。‘‘。。。。。。1 1 。’’’。。。。‘。。1 ’’。1 。1 ’’。。1 ’1 。。。一 M I A A 剖视放大 图1对壳体导磁性进行比较的装置的示意图 F i g ．1 S c h e m a t i cd i a g r a mo fad e v i c ef o rc o m p a r i n gt h ep e r m e a b i l i t yo ft h es h e l l 影响测量的因素很多，气隙宽度h 和磁极间距d 对测量结果影响较大，被测样品的下表面不平会使 气隙宽度的实际值偏离设定值。这些因素影响的大 小可通过试验估计。 表1 列举了一些磁吸引力测量结果。有关参数 是磁块为钕铁硼永磁体 3 8M ，磁块长度o 4 0m m ，磁块宽度b 3 0m m 图1 右图 ，磁块厚度c 1 0m m 图l 左图 ，磁极间距d 5 ．7m m ，气隙宽 度h 4 ．6m m ；纯铁板为8 5m m 6 5m m 1 7m m ，垫 块厚5 0m m 。 表1 里前4 个样品取自同一批工业产品。把壳 体里与6 摞磁块都接触的那块平板叫做“底板”，把 壳体在该底板两侧的部分分别称为“接筒体部分”和 “接矿石部分”。用线切割把“底板”连同“接矿石部 分”一起切去，剩下的“接简体部分”即为测量用的样 品。它们的正面视图一样，见图2 上图，它们长边 A B 为3 0 0m m ，短边B C 为1 6 0m m 。它们在与图2 纸面垂直方向的长度依次为4 4 、4 9 、5 3 、6 1m m 。它 们的表面层不特意去除。图里6 个写有“通孔”的没 有剖面线的地方是日后安装成摞的8 5m m 6 5m m 磁块的地方。测量时l 一4 号样品按图2 上图所示 的取向直接压在支柱上端 如图1 虚线所示 ，只是 在测过A B 面后把上下面互换位置，再测C D 面。 D A P l N l B 1 5 号样品 1 6 弓”【m 1 图2被测样品在测量位置时的正面 剖 视图 F i g ．2P o s i t i v e c u t a w a y v i e wo ft h em e a s u r e d s a m p l ea tt h em e a s u r i n gp o s i t i o n 表1 里后两个样品是用线切割把壳体中部的隔 板 图2 上图里的E F 的两个大面上的表面层切去 蠊 万方数据 2 0 1 7 年第6 期魏明安等球磨机用金属磁性衬板壳体磁性测量的方法研究 6 7 得来的，只有5 号样上的平面D C 、C B 以及6 号样上 的平面C D 、D E 和E F 上的表面层未切去。5 号样品 的尺寸是A B 边长9 5 ．5m m 、B C 边长9 ．5m m 、E F 边 长5 8 ．5m m 、F A 边长1 0 ．5m m 。6 号样品的尺寸是 边朋一边E D 为9 3 ．5m m 、D E 边长7 ．9m m 、F G 边 长2 ．4m m 、G H 边长4 1m m 、H A 边长1 0 ．5m m 。这两 个样品在与图2 纸面垂直方向上的长度均为5 5 m m 。测量时在两支柱顶上临时架一块通长的铝板 平放、图1 中未画 以把5 号 或6 号 样架在两支 柱上，它们先按图2 所示的取向放在该铝板上 用重 物压住以使其最下边的那个面处处贴着铝板 进行 测量，这时前述气隙宽度h 里包括铝板的厚度，而后 上下面互换位置再测一次。 表1被测样品摆放方式及磁吸力测量结果 T a b l e1 M e a s u r e ds a m p l ep l a c e m e n tm e t h o da n d m a g n e t i cs u c t i o nm e a s u r e m e n tr e s u h s 图2 里各图比例不同，1 4 号样品的正视图一 样，点画线P P 和N N 是被测样品上相应部分的中分 面。表1 里测量位置“正中”或“P P ”是指由两磁块 和纯铁板组成的磁系的中分面M M 图1 右图 在测 量时正好处在被测样品的P P 面上，测量位置“正对 隔板”或“M ”是指上述中分面M M 在测量时正好处 在被测样品的N N 面上。测量时把磁系前后缓慢移 动，读取磁吸引力的最大值。 如果测量条件 磁系参数、气隙宽度h 、测点位 置 相同，那么尽管壳体的被测部分上各点的磁场强 度大小不同，不同点上单位质量材料所受的磁吸引 力大小不同，对于各部尺寸一样的壳体，如果测出的 磁吸引力较大则表明壳体上的被测部分的磁导率较 大 虽然这些点上的磁导率可能各不相同 。 从表1 测量序号1 7 到2 4 的磁吸引力的数值 看，表面层的存在使磁吸引力大幅度增大，这说明测 量高锰钢壳体的磁导率时只取内层作为样品不妥。 此外，表1 里都是在“正中”点测时，磁吸引力大的达 2 ．6 8N 1 5 号 ，小的是1 ．1 7N 9 号 ；都是在“正对 隔板”点测时，磁吸引力大的达3 ．8 1N 8 号 ，小的 是0 ．8 9N 1 4 号 。这表明壳体的磁性不够均匀，因 此从壳体内层取一、二个边长不到5m m 甚至2m m 2m m 3m m 的长方体样品用振动样品磁强计测 量磁导率的方法是否可靠值得研究；另外，这是否意 味着壳体的导磁性还有降低的可能。 3结语 现有测量低磁导率的方法是为磁性均匀的材料 制定的，而高锰钢壳体的磁性不均匀，因而不宜照 搬。文内提出的连着原表面层一起测量“混合磁导 率”的方法比较接近实际。 对高锰钢壳体导磁性进行比较的装置测量成本 低，不破坏壳体，用户可以自行测量，为在生产中大 批量检验壳体创造了条件。若与第1 节提出的测量 方法配合使用，能及时发现问题指导生产，这有利于 保证高锰钢壳体的导磁性低。 参考文献 [ 1 ] 方丽芬，王成梁，金成宽．磁性衬板研制及工业应用[ J ] ． 金属矿山，1 9 9 7 1 2 8 3 0 ． [ 2 ] 陈淑英，梁冰利，商海燕，等．磁性衬板的试制与应用[ J ] ． 中国钼业，2 0 0 4 ，2 8 3 3 9 4 1 ． [ 3 ] 苏兴强，周鲁生，段其福．金属磁性衬板应用进展[ J ] ．金 属矿山，2 0 0 6 3 1 4 一1 7 ． [ 4 ] 冯泉，赵骞，于忠淇，等．磁性衬板磁场强度对吸附层 厚度影响的数值模拟[ J ] ．金属矿山，2 0 1 2 3 1 1 9 1 2 2 ． [ 5 ] 国家计量局．J J G 4 0 6 1 9 8 6 弱磁材料标准样品试行检定 规程[ M ] ．北京中国计量出版社，1 9 8 6 ． [ 6 ] 国防科学技术工业委员会．G J B 9 3 7 1 9 9 0 弱磁材料磁导 率的测量方法[ M ] ．北京国防工业出版社，1 9 9 0 ． 万方数据