Een AFC-ketenbeheerstrategie verlengt de levensduur en voorkomt ongeplande uitvaltijd
Mijnbouwketenkan een operatie maken of breken. Hoewel de meeste langwandmijnen kettingen van 42 mm of groter gebruiken op hun gepantserde transportbanden (AFC's), gebruiken veel mijnen kettingen van 48 mm en sommige kettingen van wel 65 mm. De grotere diameters kunnen de levensduur van de ketting verlengen. Exploitanten van langwanden verwachten vaak meer dan 11 miljoen ton te winnen met de maten van 48 mm en zelfs 20 miljoen ton met de maten van 65 mm voordat de ketting buiten gebruik wordt gesteld. Kettingen in deze grotere maten zijn duur, maar de moeite waard als een of twee hele panelen kunnen worden gedolven zonder dat de ketting hoeft te worden stilgelegd vanwege een kettingbreuk. Maar als een kettingbreuk optreedt als gevolg van wanbeheer, verkeerde behandeling, onjuiste monitoring of omgevingsomstandigheden die spanningscorrosie (SCC) kunnen veroorzaken, krijgt de mijn te maken met grote problemen. In deze situatie is de prijs die voor die ketting wordt betaald irrelevant.
Als een exploitant van een langwalsinstallatie niet de best mogelijke ketting voor de omstandigheden in de mijn gebruikt, kan één ongeplande stilstand alle kostenbesparingen die tijdens het aankoopproces zijn behaald, tenietdoen. Dus wat moet een exploitant van een langwalsinstallatie doen? Hij moet goed letten op de locatiespecifieke omstandigheden en een ketting zorgvuldig kiezen. Nadat de ketting is aangeschaft, moet hij extra tijd en geld besteden aan het goed beheren van de investering. Dit kan aanzienlijke voordelen opleveren.
Warmtebehandeling kan de sterkte van de ketting verhogen, de broosheid verminderen, interne spanningen verlichten, de slijtvastheid verhogen of de bewerkbaarheid van de ketting verbeteren. Warmtebehandeling is een ware kunstvorm geworden en verschilt van fabrikant tot fabrikant. Het doel is om een balans te vinden tussen de metaaleigenschappen die het beste aansluiten bij de functie van het product. Differentieel geharde kettingen zijn een van de meest geavanceerde technieken die Parsons Chain gebruikt, waarbij de bovenkant van de kettingschakel hard blijft om slijtage te weerstaan en de benen, als de schakels zachter zijn, de taaiheid en ductiliteit tijdens gebruik verhogen.
Hardheid is de mate waarin het materiaal bestand is tegen slijtage en wordt aangegeven met de Brinell-hardheidswaarde (HB) of de Vickers-hardheidswaarde (HB). De Vickers-hardheidsschaal is proportioneel, dus een materiaal met een hardheid van 800 HV is acht keer zo hard als een materiaal met een hardheid van 100 HV. Dit biedt dus een rationele schaal van hardheid van het zachtste tot het hardste materiaal. Bij lage hardheden, tot ongeveer 300, zijn de Vickers- en Brinell-hardheidsresultaten ongeveer gelijk, maar bij hogere waarden zijn de Brinell-resultaten lager vanwege vervorming van de kogelindringer.
De Charpy-impacttest is een maatstaf voor de brosheid van een materiaal die kan worden verkregen door middel van een impacttest. De schakel van de ketting wordt ingekeept op het laspunt en in de baan van een slinger geplaatst. De energie die nodig is om het monster te breken, wordt gemeten door de afname van de slingerbeweging.
De meeste kettingfabrikanten bewaren een paar meter van elke batchbestelling om volledige destructieve tests uit te kunnen voeren. De volledige testresultaten en certificaten worden normaal gesproken meegeleverd met de ketting, die doorgaans in bijpassende paren van 50 meter wordt geleverd. De rek bij de testkracht en de totale rek bij breuk worden ook grafisch weergegeven tijdens deze destructieve test.
De optimale keten
Het doel is om al deze eigenschappen te combineren tot een optimale keten, die de volgende prestaties omvat:
• Hogere treksterkte;
• Hogere weerstand tegen slijtage van de binnenschakel;
• Hoge weerstand tegen tandwielschade;
• Grotere weerstand tegen martensitische scheurvorming;
• Verbeterde taaiheid;
• Verhoogde vermoeiingslevensduur; en
• Resistentie tegen SCC.
Er is echter geen perfecte oplossing, alleen diverse compromissen. Een hoge vloeigrens zal doorgaans resulteren in een hoge restspanning, terwijl een hoge hardheid, die de slijtvastheid verhoogt, ook de taaiheid en de weerstand tegen spanningscorrosie zal verminderen.
Fabrikanten streven er voortdurend naar om kettingen te ontwikkelen die langer meegaan en bestand zijn tegen zware omstandigheden. Sommige fabrikanten verzinken de ketting om corrosieve omgevingen te weerstaan. Een andere optie is de COR-X-ketting, gemaakt van een gepatenteerde legering van vanadium, nikkel, chroom en molybdeen die SCC (Spanningscorrosie) bestrijdt. Wat deze oplossing uniek maakt, is dat de anti-stresscorrosie-eigenschappen homogeen zijn over de gehele metallurgische structuur van de ketting en de effectiviteit ervan niet verandert naarmate de ketting slijt. COR-X heeft bewezen de levensduur van de ketting in corrosieve omgevingen aanzienlijk te verlengen en breuk door spanningscorrosie vrijwel volledig te elimineren. Tests hebben aangetoond dat de breek- en bedieningskracht met 10% toeneemt. De kerfslagwaarde is met 40% toegenomen en de weerstand tegen SCC is met 350% toegenomen in vergelijking met een reguliere ketting (DIN 22252).
Er zijn gevallen bekend waarin COR-X 48 mm-kettingen 11 miljoen ton hebben verwerkt zonder kettinggerelateerde storingen voordat ze buiten gebruik werden gesteld. En de eerste OEM-breedbandkettinginstallatie van Joy in de BHP Billiton San Juan-mijn draaide op Parsons COR-X-kettingen die in het Verenigd Koninkrijk zijn geproduceerd. Deze zouden tijdens hun levensduur tot 20 miljoen ton vanaf de rotswand hebben getransporteerd.
Omgekeerde ketting om de levensduur van de ketting te verlengen
De belangrijkste oorzaak van kettingslijtage is de beweging van elke verticale schakel die rond de aangrenzende horizontale schakel draait wanneer deze het aandrijftandwiel in- en uitgaat. Dit leidt ook tot meer slijtage in één vlak van de schakels terwijl ze door het tandwiel draaien. Een van de meest effectieve manieren om de levensduur van een gebruikte ketting te verlengen, is daarom om de ketting 180º te draaien of om te keren, zodat de ketting in de tegenovergestelde richting loopt. Dit zet de "ongebruikte" oppervlakken van de schakels aan het werk, wat resulteert in minder slijtage van de schakel, wat resulteert in een langere levensduur van de ketting.
Ongelijke belasting van de transportband kan om diverse redenen leiden tot ongelijkmatige slijtage van de twee kettingen, waardoor de ene ketting sneller slijt dan de andere. Ongelijkmatige slijtage of rek in een of beide kettingen, zoals kan gebeuren bij dubbele buitenboordconstructies, kan ertoe leiden dat de meenemers niet meer op elkaar aansluiten of uit de pas lopen wanneer ze rond het aandrijftandwiel gaan. Dit kan ook worden veroorzaakt doordat een van de twee kettingen slap wordt. Deze onbalans leidt tot operationele problemen en kan overmatige slijtage en mogelijke schade aan de aandrijftandwielen veroorzaken.
Systeemspanning
Een systematisch span- en onderhoudsprogramma is nodig om ervoor te zorgen dat de slijtage van de ketting na installatie onder controle is, waarbij beide kettingen door slijtage met een gecontroleerde en vergelijkbare snelheid uitrekken.
In het kader van een onderhoudsprogramma meet het onderhoudspersoneel zowel de kettingslijtage als de kettingspanning en vervangt de ketting wanneer deze meer dan 3% is versleten. Om te begrijpen wat deze mate van kettingslijtage in de praktijk betekent, moet u bedenken dat op een langwand van 200 m een kettingslijtage van 3% een toename van de kettinglengte van 12 m per streng betekent. Onderhoudspersoneel vervangt ook de aanvoer- en retourtandwielen en afstropers wanneer deze versleten of beschadigd raken, controleert de versnellingsbak en het oliepeil en zorgt er regelmatig voor dat de bouten goed vastzitten.
Er bestaan beproefde methoden om de juiste voorspanning te berekenen en deze blijken een zeer nuttige leidraad te zijn voor de beginwaarden. De meest betrouwbare methode is echter om de ketting te observeren wanneer deze het aandrijftandwiel verlaat wanneer de AFC onder volledige belasting werkt. De ketting moet dan minimaal speling (twee schakels) vertonen terwijl deze van het aandrijftandwiel loskomt. Wanneer een dergelijk niveau bestaat, moet de voorspanning worden gemeten, geregistreerd en voor de toekomst worden ingesteld als het bedrijfsniveau voor dat specifieke vlak. De voorspanning moet regelmatig worden gemeten en het aantal verwijderde schakels moet worden geregistreerd. Dit biedt een vroege waarschuwing voor het begin van differentiële slijtage of overmatige slijtage.
Gebogen meenemers moeten onmiddellijk worden rechtgetrokken of vervangen. Ze verminderen de prestaties van de transportband en kunnen ertoe leiden dat de stang uit de onderste loopring valt en op het tandwiel springt, waardoor schade ontstaat aan zowel de kettingen, het tandwiel als de meenemers.
Langwandmachinisten moeten alert blijven op versleten en beschadigde kettingstrippers, omdat de slappe ketting hierdoor in het tandwiel kan blijven zitten, wat kan leiden tot vastlopen en schade.
Ketenbeheer begint tijdens de installatie
De noodzaak van een goede rechte faceline kan niet genoeg benadrukt worden. Elke afwijking in de faceline-uitlijning zal waarschijnlijk leiden tot verschillende voorspanningen tussen face- en gobside-kettingen, wat leidt tot ongelijkmatige slijtage. Dit komt vaker voor bij het nieuw gevormde face, aangezien de kettingen een "inloopperiode" doorlopen.
Als er eenmaal een differentieel slijtagepatroon is ontstaan, is het vrijwel onmogelijk om dit te herstellen. Vaak verslechtert het differentieel verder door slappe kettingslijtage, waardoor er meer speling ontstaat.
De nadelige effecten van het rijden met een slechte frontlijn, wat leidt tot overmatige variaties in de voorspanningen van zijde tot zijde, worden geïllustreerd door de cijfers te bekijken. Als voorbeeld: een 1.000 ft lange wand met een 42 mm AFC-ketting met ongeveer 4.000 schakels aan elke zijde. Ervan uitgaande dat slijtage van de schakels plaatsvindt, vindt er aan beide uiteinden van de schakel metaalverwijdering plaats. De ketting heeft 8.000 punten waarop metaal wordt weggesleten door de druk van de schakels tijdens het rijden en tijdens het trillen langs het front, schokbelasting of corrosie. Daarom genereren we voor elke 1/1.000 inch slijtage 8 inch lengtetoename. Elke kleine variatie tussen de slijtagesnelheid van de front- en de gob-zijde, veroorzaakt door ongelijkmatige spanningen, vermenigvuldigt zich snel tot een grote variatie in kettinglengte.
Twee smeedstukken tegelijkertijd op het tandwiel kunnen leiden tot overmatige slijtage van het tandprofiel. Dit komt doordat de positieve positie in het aandrijftandwiel verloren gaat, waardoor de schakel over de aandrijftanden kan glijden. Deze schuifbeweging snijdt in de schakel en verhoogt ook de slijtage van de tanden van het tandwiel. Zodra er een slijtagepatroon is vastgesteld, kan dit alleen maar toenemen. Bij de eerste tekenen van slijtage van de schakel moeten de tandwielen worden gecontroleerd en indien nodig vervangen, voordat de schade de ketting vernietigt.
Een te hoge kettingvoorspanning veroorzaakt ook overmatige slijtage van zowel de ketting als het tandwiel. De kettingvoorspanning moet worden ingesteld op waarden die voorkomen dat de ketting te slap hangt onder volle belasting. Dergelijke omstandigheden kunnen ertoe leiden dat de afstrijkers "uitslaan" en dat het staarttandwiel beschadigd raakt doordat de ketting opzwelt wanneer deze het tandwiel verlaat. Een te hoge voorspanning brengt twee duidelijke gevaren met zich mee: overmatige slijtage van de schakels van de ketting en overmatige slijtage van de aandrijftandwielen.
Overmatige kettingspanning kan dodelijk zijn
De algemene tendens is dat de ketting te strak loopt. Controleer regelmatig de voorspanning en verwijder de slappe ketting met twee schakels. Meer dan twee schakels wijst erop dat de ketting te slap staat, of het verwijderen van vier schakels zou een te hoge voorspanning veroorzaken, wat zou leiden tot zware slijtage van de schakels en de levensduur van de ketting aanzienlijk zou verkorten.
Ervan uitgaande dat de uitlijning van het kettingvlak goed is, mag de voorspanning aan de ene zijde de waarde aan de andere zijde met niet meer dan één ton overschrijden. Goed kettingvlakbeheer moet ervoor zorgen dat een eventueel verschil gedurende de gehele levensduur van de ketting niet meer dan twee ton bedraagt.
De toename in lengte als gevolg van slijtage van de schakels (soms ten onrechte 'kettingrek' genoemd) mag oplopen tot 2% en kan nog steeds met nieuwe tandwielen worden gebruikt.
De mate van slijtage van de schakels is geen probleem als ketting en tandwielen samen slijten en zo hun compatibiliteit behouden. De slijtage van de schakels leidt echter wel tot een afname van de breukbelasting en schokbestendigheid van de ketting.
Een eenvoudige methode om de slijtage van de schakels te meten, is door een schuifmaat te gebruiken. Meet de slijtage in vijf steeksecties en pas deze toe op de kettingrektabel. Kettingen komen over het algemeen in aanmerking voor vervanging wanneer de slijtage van de schakels meer dan 3% bedraagt. Sommige conservatieve onderhoudsmanagers zien hun ketting liever niet meer dan 2% rekken.
Goed kettingbeheer begint al bij de installatie. Intensieve monitoring en eventuele correcties tijdens de inloopperiode dragen bij aan een lange en probleemloze levensduur van de ketting.
(Met dank aanEllton Longwall)
Plaatsingstijd: 26-09-2022
