Een AFC-ketenbeheerstrategie verlengt de levensduur en voorkomt ongeplande downtime
Mijnbouwketenkan een operatie maken of breken. Terwijl de meeste mijnen met lange muren een ketting van 42 mm of meer gebruiken op hun gepantserde transportbanden (AFC's), hebben veel mijnen een ketting van 48 mm en sommige hebben een ketting zo groot als 65 mm. De grotere diameters kunnen de levensduur van de ketting verlengen. Exploitanten van lange wanden verwachten vaak meer dan 11 miljoen ton 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 formaten zijn duur, maar de moeite waard als een heel paneel of twee kan worden gemined zonder dat de ketting moet worden uitgeschakeld als gevolg van een kettingstoring. Maar als er een kettingbreuk optreedt als gevolg van slecht beheer, verkeerd gebruik, onjuiste monitoring of als gevolg van omgevingsomstandigheden die spanningscorrosiescheuren (SCC) kunnen veroorzaken, wordt de mijn met grote problemen geconfronteerd. In deze situatie wordt de prijs die voor die keten wordt betaald, betwistbaar.
Als een exploitant van een mijngang niet de best mogelijke keten beheert voor de omstandigheden in de mijn, kan een ongeplande sluiting alle kostenbesparingen die tijdens het aankoopproces zijn gerealiseerd gemakkelijk tenietdoen. Dus wat moet een mijnbouwoperator doen? Ze moeten goed letten op de locatiespecifieke omstandigheden en een keten zorgvuldig kiezen. Nadat de keten is gekocht, moeten ze extra tijd en geld besteden aan het goed beheren van de investering. Dit kan aanzienlijke dividenden opleveren.
Warmtebehandeling kan de sterkte van de ketting vergroten, de broosheid ervan verminderen, interne spanningen verlichten, de slijtvastheid vergroten of de bewerkbaarheid van de ketting verbeteren. Warmtebehandeling is een kunstvorm geworden en varieert van fabrikant tot fabrikant. Het doel is om een balans van metaaleigenschappen te verkrijgen die het beste past bij de functie van het product. Differentieel geharde ketting is een van de meer geavanceerde technieken die door Parsons Chain worden gebruikt, waarbij de kroon van de kettingschakel moeilijk bestand blijft tegen slijtage en de benen als de schakels zachter zijn wat de taaiheid en ductiliteit tijdens gebruik vergroot.
Hardheid is het vermogen om slijtage te weerstaan en wordt aangegeven met het Brinell-hardheidsgetal met het symbool HB of met het Vickers-hardheidsgetal (HB). De Vickers-hardheidsschaal is echt proportioneel, dus een materiaal van 800 HV is acht keer zo hard als materiaal met een hardheid van 100 HV. Het biedt dus een rationele hardheidsschaal van het zachtste tot het hardste materiaal. Voor lage hardheidswaarden, tot ongeveer 300, zijn de Vickers- en Brinell-hardheidsresultaten ongeveer hetzelfde, maar voor hogere waarden zijn de Brinell-resultaten lager als gevolg van vervorming van het kogelindringlichaam.
De Charpy Impact Test is een maatstaf voor de brosheid van een materiaal dat kan worden verkregen uit een impacttest. De kettingschakel wordt ingekerfd op het laspunt van de schakel en in de baan van een slingerende slinger geplaatst, waarbij de energie die nodig is om het proefstuk te breken wordt gemeten door de vermindering van de slingerbeweging.
De meeste kettingfabrikanten sparen een paar meter van elke batchbestelling om volledige destructieve tests te kunnen uitvoeren. Volledige testresultaten en certificaten worden normaal gesproken meegeleverd met de ketting, die normaal gesproken wordt verzonden in bijpassende paren van 50 meter. Tijdens deze destructieve test worden ook de rek bij testkracht en de totale rek bij breuk weergegeven.
De optimale keten
Het doel is om al deze kenmerken te combineren om de optimale keten te creëren, die de volgende prestaties omvat:
• Hogere treksterkte;
• Hogere weerstand tegen slijtage van de binnenste schakels;
• Hoge weerstand tegen beschadiging van het tandwiel;
• Grotere weerstand tegen martensitische scheuren;
• Verbeterde taaiheid;
• Langere levensduur bij vermoeidheid; En
• Weerstand tegen SCC.
Er bestaat echter niet één perfecte oplossing, alleen verschillende compromissen. Een hoge vloeigrens zal de neiging hebben om te resulteren in hoge restspanningen; als deze gepaard gaat met een hoge hardheid om de slijtvastheid te vergroten, zal dit ook de neiging hebben om de taaiheid en de weerstand tegen spanningscorrosie te verminderen.
Fabrikanten streven er voortdurend naar om kettingen te ontwikkelen die langer meegaan en moeilijke omstandigheden kunnen overleven. Sommige fabrikanten galvaniseren kettingen om met corrosieve omgevingen om te gaan. Een andere optie is de COR-X-ketting, die is gemaakt van een gepatenteerde vanadium-, nikkel-, chroom- en molybdeenlegering die SCC bestrijdt. Wat deze oplossing uniek maakt, is dat de anti-spanningscorrosie-eigenschappen homogeen zijn in de metallurgische structuur van de ketting en dat de effectiviteit ervan niet verandert naarmate de ketting verslijt. COR-X heeft bewezen de levensduur van de ketting aanzienlijk te verlengen in corrosieve omgevingen en defecten als gevolg van spanningscorrosie vrijwel te elimineren. Uit tests is gebleken dat de rem- en bedieningskracht met 10% is toegenomen. De kerfimpact is met 40% toegenomen en de weerstand tegen SCC is met 350% toegenomen in vergelijking met een reguliere ketting (DIN 22252).
Er zijn gevallen waarin de COR-X-ketting van 48 mm 11 miljoen ton heeft gedraaid zonder een kettinggerelateerde storing voordat deze buiten gebruik werd gesteld. En bij de eerste OEM-breedbandkettinginstallatie door Joy in de BHP Billiton San Juan-mijn draaide Parsons COR-X-ketting vervaardigd in Groot-Brittannië, die naar verluidt tijdens zijn levensduur tot 20 miljoen ton van het oppervlak heeft getransporteerd.
Keer de ketting om 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 roteert wanneer deze het aandrijfkettingwiel binnenkomt en verlaat. 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 door deze 180 graden te draaien of om te keren om de ketting in de tegenovergestelde richting te laten lopen. . Hierdoor worden “ongebruikte” oppervlakken van de schakels aan het werk gezet, wat resulteert in een minder versleten schakeloppervlak, wat neerkomt op een langere levensduur van de ketting.
Een ongelijkmatige belasting van de transportband kan om verschillende redenen leiden tot ongelijkmatige slijtage van de twee kettingen, waardoor de ene ketting sneller slijt dan de andere. Ongelijkmatige slijtage of rek in één of beide kettingen, zoals kan gebeuren bij dubbele buitenboordmotoren, kan ervoor zorgen dat de meenemers niet goed op elkaar aansluiten of uit de pas lopen als ze rond het aandrijftandwiel gaan. Dit kan ook worden veroorzaakt doordat een van de twee kettingen slap hangt. Dit onevenwichtige effect zal leiden tot operationele problemen, maar ook tot overmatige slijtage en mogelijke schade aan de aandrijfkettingwielen.
Systeem spannen
Een systematisch span- en onderhoudsprogramma is nodig om ervoor te zorgen dat na installatie de slijtagesnelheid van de ketting onder controle wordt gehouden, waarbij beide kettingen in een gecontroleerd en vergelijkbaar tempo uitrekken als gevolg van slijtage.
In het kader van een onderhoudsprogramma zal het onderhoudspersoneel zowel de kettingslijtage als de spanning meten, waarbij de ketting wordt vervangen wanneer deze meer dan 3% is versleten. Om te begrijpen wat deze mate van kettingslijtage in reële termen betekent, moeten we bedenken dat op een lengtevlak van 200 m een kettingslijtage van 3% een toename van de kettinglengte van 12 m voor elke streng impliceert. Het onderhoudspersoneel zal ook de aflever- en retourtandwielen en strippers vervangen als deze versleten of beschadigd raken, de versnellingsbak en het oliepeil onderzoeken en er regelmatig voor zorgen dat de bouten goed vastzitten.
Er bestaan beproefde methoden om het juiste pretentieniveau te berekenen en deze blijken een zeer nuttige leidraad te zijn voor de initiële waarden. De meest betrouwbare methode is echter om te observeren hoe de ketting het aandrijftandwiel verlaat wanneer de AFC onder volledige belasting werkt. Er moet worden gezien dat de ketting slechts een minimale speling vertoont (twee schakels) wanneer deze van het aandrijftandwiel loskomt. Wanneer een dergelijk niveau bestaat, moet de pretentie worden gemeten, vastgelegd en voor de toekomst worden ingesteld als het operationele niveau voor dat specifieke gezicht. Er moeten regelmatig voorspanningsmetingen worden gedaan en het aantal verwijderde schakels moet worden geregistreerd. Hierdoor wordt vroegtijdig gewaarschuwd voor differentiële slijtage of overmatige slijtage.
Gebogen vluchten moeten zonder vertraging worden rechtgetrokken of gewijzigd. Ze verminderen de prestaties van de transportband en kunnen ertoe leiden dat de staaf uit de onderste loopring valt en op het tandwiel springt, waardoor schade aan beide kettingen, het tandwiel en de vliegstaven ontstaat.
Bedieners van lange wanden moeten alert blijven op versleten en beschadigde kettingstrippers, omdat hierdoor een slappe ketting in het tandwiel kan blijven zitten, wat kan leiden tot vastlopen en schade.
Ketenbeheer begint tijdens de installatie
De noodzaak van een goede rechte gezichtslijn kan niet genoeg benadrukt worden. Elke afwijking in de uitlijning van het slagvlak zal waarschijnlijk resulteren in verschillende voorspanningen tussen kettingen aan de slagzijde en de klodderzijde, wat tot ongelijkmatige slijtage leidt. De kans is groter dat dit zal gebeuren op het nieuw opgerichte gezicht, aangezien de ketens een ‘inbedtijd’-periode doorlopen.
Als er eenmaal een differentieel slijtagepatroon is gevormd, is het vrijwel onmogelijk dit te herstellen. Vaker wel dan niet blijft het differentieel verslechteren als de ketting verslijt, waardoor er meer speling ontstaat.
De nadelige effecten van hardlopen met een slechte gezichtslijn, wat leidt tot buitensporige variaties in de pretenties van zijkant naar zijkant, worden geïllustreerd door de cijfers te bekijken. Als voorbeeld: een lange wand van 300 meter met een AFC-ketting van 42 mm met ongeveer 4.000 schakels aan elke kant. Aanvaarden dat het verwijderen van slijtagemetaal aan beide uiteinden van de schakel plaatsvindt. De ketting heeft 8.000 punten waar metaal wordt weggesleten door de druk op de onderlinge verbindingen terwijl het wordt aangedreven en terwijl het langs het slagvlak trilt, schokbelasting ondergaat of wordt beïnvloed door corrosieve aanvallen. Daarom genereren we voor elke 1/1.000 inch slijtage een lengtetoename van 8 inch. Elke kleine variatie tussen slijtage aan de voorkant en de gob-side, veroorzaakt door ongelijke spanningen, vermenigvuldigt zich snel tot een grote variatie in kettinglengtes.
Twee gelijktijdige smeedstukken op het tandwiel kunnen leiden tot overmatige slijtage van het tandprofiel. Dit komt door het verlies van een positieve locatie in het aandrijftandwiel, waardoor de schakel over de aandrijftanden kan glijden. Deze glijdende werking snijdt in de schakel en verhoogt ook de slijtage van de tandwieltanden. Als het eenmaal een slijtagepatroon is geworden, kan het alleen maar versnellen. Bij het eerste teken dat de schakel wordt doorgesneden, moeten de tandwielen worden onderzocht 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 kettingvoorspanningen moeten worden ingesteld op waarden die het ontstaan van te veel slappe ketting bij volledige belasting voorkomen. Onder dergelijke omstandigheden kunnen de schraapstangen worden “uitgeklapt” en bestaat het risico op schade aan het staarttandwiel, veroorzaakt door het opeenhopen van de ketting wanneer deze het tandwiel verlaat. Als de pretenties te hoog worden ingesteld, zijn er twee voor de hand liggende gevaren: overdreven slijtage van de onderlinge schakels aan de ketting en overdreven slijtage van de aandrijfkettingwielen.
Overmatige kettingspanning kan dodelijk zijn
De algemene neiging is om de ketting te strak te laten lopen. Het doel moet zijn om regelmatig de voorspanning te controleren en de slappe ketting in stappen van twee schakels te verwijderen. Meer dan twee schakels zouden erop duiden dat de ketting te slap was, of het verwijderen van vier schakels zou een te hoge voorspanning veroorzaken, wat tot zware slijtage van de schakels zou leiden en de levensduur van de ketting ernstig zou verkorten.
Ervan uitgaande dat de uitlijning van het slagvlak goed is, mag de waarde van de voorspanning aan de ene kant de waarde aan de andere kant niet met meer dan één ton overschrijden. Een goed slagvlakmanagement moet ervoor zorgen dat het verschil gedurende de gehele levensduur van de ketting op niet meer dan twee ton kan worden gehouden.
De toename in lengte als gevolg van slijtage van de interlinks (soms ten onrechte “kettingrek” genoemd) kan 2% bedragen en nog steeds met nieuwe tandwielen draaien.
De mate van onderlinge slijtage is geen probleem als de ketting en de tandwielen samenslijten en zo hun compatibiliteit behouden. De slijtage van de onderlinge verbindingen resulteert echter in een vermindering van de breukbelasting van de ketting en de weerstand tegen schokbelastingen.
Een eenvoudige methode om de slijtage van de interlinks te meten, is door een schuifmaat te gebruiken, waarbij u in vijf steeksecties meet en deze toepast op de kettingrektabel. Kettingen komen over het algemeen in aanmerking voor vervanging wanneer de slijtage tussen de schakels meer dan 3% bedraagt. Sommige conservatieve onderhoudsmanagers zien hun ketting niet graag meer dan 2% verlenging.
Goed ketenmanagement begint bij de installatiefase. Intensieve monitoring met correcties indien nodig tijdens de inloopperiode draagt bij aan een lange en probleemloze levensduur van de ketting.
(Met dank aanEllton Longwall)
Posttijd: 26 september 2022