Группа Магнезит – ведущий российский производитель огнеупорной продукции для широкого круга отраслей промышленности. Огнеупоры, изготавливаемые главным образом на основе магнезита, применяются для защиты механических агрегатов от высокотемпературных воздействий. Предприятие осуществляет полный цикл добычи и производства продукции, включающей более 1000 товарных позиций. Среди отраслей, использующих продукцию Группы «Магнезит» – черная и цветная металлургия, цементная промышленность, производство стекла и многие другие.

Технологи Группы «Магнезит» обратились к специалистам компании «Моделирование и цифровые двойники» (АО «МЦД») для проведения исследования по изучению параметров контактного взаимодействия материалов. В дальнейшем планируется использовать их при создании цифрового двойника технологического процесса, протекающего в многоподовой печи.

Перед инженерами АО «МЦД» стояли следующие задачи:

• Определить насыпную плотность магнезита, забранного с 11 подов печи и поступившего в лабораторию компании;
• Провести натурные эксперименты по определению коэффициентов статического трения и восстановления в контактных парах «магнезит-магнезит», «магнезит-футеровка» и «магнезит-лопатка»;
• Определить угол естественного откоса при высыпании с высоты для ряда подов;
• Определить угол обрушения;
• Провести численные калибровочные расчеты для уточнения параметров взаимодействия;
• В целях апробации полученных коэффициентов выполнить численное моделирование в программном обеспечении другого разработчика.

При подготовке к проведению экспериментов инженерам необходимо было учесть ряд факторов.  Важно, чтобы результат эксперимента зависел только от основного изучаемого параметра, а влияние других параметров было либо минимальным, либо могло быть учтено с достаточной точностью. Испытания, в свою очередь, должны быть простыми и легко воспроизводимыми.

Специалисты АО «МЦД» сконструировали несколько испытательных стендов:

• наклонный стол с установленным на нем наклономером для определения угла соскальзывания для каждой контактной пары (определение коэффициента статического трения);
• установленная под наклоном поверхность, на которой последовательно размещались образец сырого магнезита, лопатки и футеровки и сбрасывались частицы. Замерялось расстояние в проекции от точки падения образца на пластину до точки падения на горизонтальную поверхность (определение коэффициента восстановления);
• установка для определения угла естественного откоса, состоящая из бункера и горизонтальной площадки под ним. Замерялся угол, который материал образует после его ссыпания на площадку (определение сопротивления качению). Также установка позволила измерить угол обрушения путем открытия щели-заслонки в горизонтальной площадке;
• установка для определения угла откоса при его высыпании с высоты 1.3 м.