En AFC-kedjehanteringsstrategi förlänger livslängden och förhindrar oplanerade driftstopp
Gruvkedjakan avgöra om en verksamhet går sönder eller inte. Medan de flesta långväggsgruvor använder 42 mm kedjor eller mer på sina armerade fronttransportörer (AFC), använder många gruvor 48 mm kedjor och vissa använder kedjor så stora som 65 mm. De större diametrarna kan förlänga kedjornas livslängd. Långväggsoperatörer förväntar sig ofta att överstiga 11 miljoner ton med 48 mm-storlekarna och så mycket som 20 miljoner ton med 65 mm-storlekarna innan kedjan tas ur drift. Kedjor i dessa större storlekar är dyra men värda det om en hel panel eller två kan brytas utan avstängning på grund av kedjefel. Men om ett kedjebrott inträffar på grund av felaktig hantering, felaktig övervakning eller på grund av miljöförhållanden som kan orsaka spänningskorrosion, står gruvan inför stora problem. I denna situation blir priset som betalas för den kedjan irrelevant.
Om en långväggsoperatör inte använder den bästa möjliga kedjan för förhållandena vid gruvan, kan ett oplanerat avbrott lätt radera alla kostnadsbesparingar som gjorts under inköpsprocessen. Så vad ska en långväggsoperatör göra? De bör vara noga med de platsspecifika förhållandena och välja en kedja noggrant. Efter att kedjan har köpts in måste de lägga ner ytterligare tid och pengar som krävs för att hantera investeringen korrekt. Detta kan ge betydande utdelning.
Värmebehandling kan öka kedjans hållfasthet, minska dess sprödhet, lindra inre spänningar, öka slitstyrkan eller förbättra kedjans bearbetbarhet. Värmebehandling har blivit en konstform och varierar från tillverkare till tillverkare. Målet är att uppnå en balans av metallegenskaper som bäst passar produktens funktion. Differentiellt härdade kedjar är en av de mer sofistikerade teknikerna som används av Parsons Chain, där kedjelänkens krona förblir hård för att motstå slitage och benen om länkarna är mjukare ökar seghet och duktilitet under användning.
Hårdhet är förmågan att motstå slitage och betecknas antingen med Brinell-hårdhetstalet med symbolen HB eller Vickers-hårdhetstalet (HB). Vickers-hårdhetsskalan är helt proportionell, så ett material med en hårdhet på 800 HV är åtta gånger så hårt som ett med en hårdhet på 100 HV. Den ger således en rationell hårdhetsskala från det mjukaste till det hårdaste materialet. För låga hårdhetsvärden, upp till cirka 300, är resultaten för Vickers- och Brinell-hårdhet ungefär desamma, men för högre värden är Brinell-resultaten lägre på grund av förvrängning av kulans intryckningsrör.
Charpy-slagprovet är ett mått på ett materials sprödhet och kan erhållas från ett slagprov. Kedjelänken är skårad vid svetspunkten på länken och placerad i en svängande pendels bana, varvid den energi som krävs för att bryta provet mäts genom minskningen av pendelns svängning.
De flesta kedjetillverkare sparar några meter av varje batch för att möjliggöra fullständig destruktiv provning. Fullständiga testresultat och certifikat medföljer normalt kedjan, som normalt levereras i matchade par om 50 meter. Förlängning vid provkraft och total brottförlängning visas också grafiskt under detta destruktiva test.
Den optimala kedjan
Målet är att kombinera alla dessa egenskaper för att skapa den optimala kedjan, som inkluderar följande prestanda:
• Högre draghållfasthet;
• Högre motståndskraft mot slitage på inre länkar;
• Hög motståndskraft mot kedjeskador;
• Större motståndskraft mot martensitiska sprickor;
• Förbättrad seghet;
• Ökad utmattningstid; och
• Resistens mot skivepitelcancer.
Det finns dock ingen perfekt lösning, bara olika kompromisser. En hög sträckgräns tenderar att resultera i hög kvarvarande spänning, och om den kombineras med hög hårdhet för att öka slitstyrkan tenderar den också att minska seghet och motståndskraft mot spänningskorrosion.
Tillverkare strävar ständigt efter att utveckla kedjor som håller längre och klarar svåra förhållanden. Vissa tillverkare galvaniserar kedjor för att klara korrosiva miljöer. Ett annat alternativ är COR-X-kedjan, som är tillverkad av en patenterad vanadin-, nickel-, krom- och molybdenlegering som bekämpar skivkorrosion (SCC). Det som gör denna lösning unik är att spänningskorrosionsegenskaperna är homogena i hela kedjans metallurgiska struktur och dess effektivitet förändras inte när kedjan slits. COR-X har visat sig öka kedjans livslängd avsevärt i korrosiva miljöer och praktiskt taget eliminera fel på grund av spänningskorrosion. Tester har fastställt att brott- och manöverkraften ökar med 10 %. Skårslaget ökar med 40 % och motståndskraften mot skivkorrosion ökar med 350 % jämfört med vanlig kedja (DIN 22252).
Det finns fall där COR-X 48 mm-kedjan har transporterat 11 miljoner ton utan kedjerelaterat fel innan den togs ur bruk. Och den första OEM Broadband-kedjan som installerades av Joy vid BHP Billiton San Juan-gruvan använde Parsons COR-X-kedja tillverkad i Storbritannien, vilken sägs ha transporterat upp till 20 miljoner ton från ytan under sin livstid.
Omvänd kedja för att förlänga kedjans livslängd
Den främsta orsaken till kedjeslitage är rörelsen hos varje vertikal länk som roterar runt sin intilliggande horisontella länk när den går in i och lämnar drivhjulet. Detta leder också till mer slitage i ett plan av länkarna när de roterar genom drevet, därför är ett av de mest effektiva sätten att förlänga livslängden på en begagnad kedja att rotera, eller vända den 180º för att köra kedjan i motsatt riktning. Detta kommer att sätta "oanvända" ytor på länkarna i arbete och resultera i mindre sliten länkarea och det motsvarar längre kedjans livslängd.
Ojämn belastning av transportbandet kan, av olika anledningar, leda till ojämnt slitage på de två kedjorna, vilket gör att den ena kedjan slits snabbare än den andra. Ojämnt slitage eller sträckning i endera eller båda kedjorna, vilket kan hända med dubbla utombordsaggregat, kan göra att vingarna blir ojämna eller ojämna när de rör sig runt drivhjulet. Detta kan också orsakas av att en av de två kedjorna blir slak. Denna obalans leder till driftsproblem, samt orsakar överdrivet slitage och eventuella skador på drivhjulen.
Systemspänning
Ett systematiskt spännings- och underhållsprogram behövs för att säkerställa att kedjans slitage kontrolleras efter installationen, så att båda kedjorna förlängs på grund av slitage med en kontrollerad och jämförbar hastighet.
Under ett underhållsprogram mäter underhållspersonalen kedjeslitage såväl som spänning och byter ut kedjan när den har slitits mer än 3 %. För att förstå vad denna grad av kedjeslitage innebär i verkligheten bör man komma ihåg att på en 200 m långvägg innebär ett kedjeslitage på 3 % en ökning av kedjelängden med 12 m för varje sträng. Underhållspersonalen byter också ut matnings- och returdrev och avskalningstänger när dessa slits ut eller skadas, undersöker växellådan och oljenivån och säkerställer regelbundet att bultarna är åtdragna.
Det finns väletablerade metoder för att beräkna rätt förspänningsnivå och dessa visar sig vara en mycket användbar guide till initialvärden. Den mest tillförlitliga metoden är dock att observera kedjan när den lämnar drivhjulet när AFC:n arbetar under full belastning. Kedjan ska visa minst ett slack (två länkar) när den lossnar från drivhjulet. När en sådan nivå finns måste förspänningen mätas, registreras och ställas in för framtiden som driftsnivå för den specifika sidan. Förspänningsmätningar bör göras regelbundet och antalet borttagna länkar registreras. Detta ger en tidig varning om uppkomsten av differentiellt slitage eller överdrivet slitage.
Böjda medbringare måste rätas ut eller bytas ut utan dröjsmål. De minskar transportörens prestanda och kan leda till att stången faller ur den nedre lagerbanan och hoppar på kedjehjulet, vilket orsakar skador på både kedjor, kedjehjul och medbringare.
Operatörer med långväggsprofil bör vara uppmärksamma på slitna och skadade kedjeavskalare eftersom de kan göra att en slak kedja stannar kvar i drevet och detta kan leda till fastklämning och skador.
Kedjehanteringen börjar under installationen
Behovet av en bra rak träffyta kan inte nog betonas. Varje avvikelse i träffytans inriktning kommer sannolikt att resultera i olika förspänningar mellan kedjorna på träffytans och kedjornas nedre del, vilket leder till ojämnt slitage. Detta är mer sannolikt att inträffa på den nyligen etablerade träffytan när kedjorna går igenom en "inbäddnings"-period.
När ett slitagemönster på differentialen väl har bildats är det praktiskt taget omöjligt att åtgärda. Oftast fortsätter differentialen att förvärras med slak kedja som slits ut och skapar mer slakhet.
De negativa effekterna av att köras med en dålig sidlinje, vilket leder till alltför stora variationer i förspänningar sida för sida, illustreras genom att granska siffrorna. Som ett exempel kan man använda en 1 000 fot lång kedja med 42 mm AFC-kedja som har cirka 4 000 länkar på varje sida. Om man accepterar att avlägsnande av slitmetall mellan länkarna sker i båda ändar av länken, har kedjan 8 000 punkter där metall slits bort av länktryck när den drivs och när den vibrerar längs sidlinjen, utsätts för stötbelastning eller påverkas av korrosivt angrepp. Därför genererar vi för varje 1/1 000 tum slitage en ökning i längd med 20 cm. Varje liten variation mellan slitagehastigheterna på sid- och kedjesidan, orsakad av ojämna spänningar, multipliceras snabbt till en stor variation i kedjelängder.
Två smidesstycken på kedjehjulet samtidigt kan leda till onödigt slitage på kuggprofilen. Detta beror på förlusten av positiv position i drivkedjehjulet, vilket gör att länken kan glida på drivtänderna. Denna glidning skär in i länken och ökar även slitagehastigheten på kedjehjulets tänder. När det väl etablerat sig som ett slitagemönster kan det bara accelerera. Vid första tecken på att länken skär av måste kedjehjulen undersökas och bytas ut om det behövs, innan skadan förstör kedjan.
För hög kedjeförspänning orsakar också överdrivet slitage på både kedja och drev. Kedjeförspänningar måste ställas in på värden som förhindrar att kedjan blir för slack under full belastning. Sådana förhållanden gör att skrapstängerna kan "slängas ut" och det finns risk för skador på bakdrevet på grund av att kedjan klumpar ihop sig när den lämnar drevet. Om förspänningarna är inställda för högt finns det två uppenbara faror: överdrivet slitage på länkarna i kedjan och överdrivet slitage på drivdreven.
Överdriven kedjespänning kan vara en mördare
Den vanliga tendensen är att spänna kedjan för hårt. Målet bör vara att regelbundet kontrollera förspänningen och att ta bort den slaka kedjan i steg om två länkar. Mer än två länkar tyder på att kedjan är för slak, eller så skapar borttagning av fyra länkar en för hög förspänning, vilket leder till kraftigt slitage på länkarna och avsevärt minskar kedjans livslängd.
Förutsatt att ytans inriktning är god, bör förspänningsvärdet på ena sidan inte överstiga värdet på den andra sidan med mer än ett ton. God ytbehandling bör säkerställa att eventuell skillnad kan hållas på högst två ton under hela kedjans livslängd.
Längdökningen på grund av länkslitage (ibland felaktigt kallad "kedjesträckning") kan tillåtas att nå 2 % och fortfarande fungera med nya kedjehjul.
Graden av slitage mellan länkarna är inte ett problem om kedja och kedjehjul slits tillsammans och därmed bibehåller deras kompatibilitet. Slitaget mellan länkarna resulterar dock i en minskning av kedjans brottbelastning och motståndskraft mot stötbelastningar.
En enkel metod för att mäta länkslitage är att använda ett skjutmått, mäta i fem stigningssektioner och tillämpa det på kedjeförlängningsdiagrammet. Kedjor bör generellt övervägas för utbyte när länkslitaget överstiger 3 %. Vissa konservativa underhållschefer vill inte se sin kedja överstiga 2 % förlängning.
God kedjehantering börjar i installationsfasen. Intensiv övervakning med korrigeringar vid behov under inbyggnadsperioden bidrar till att säkerställa en lång och problemfri livslängd för kedjan.
(Med tillstånd avEllton Longwall)
Publiceringstid: 26 sep-2022
