Een AFC-ketenbeheerstrategie verlengt de levensduur en voorkomt ongeplande uitval.
MijnbouwketenEen ketting kan het verschil maken tussen succes en mislukking van een mijnbouwoperatie. Hoewel de meeste longwall-mijnen kettingen van 42 mm of groter gebruiken op hun gepantserde transportbanden (AFC's), gebruiken veel mijnen kettingen van 48 mm en sommige zelfs van 65 mm. De grotere diameters kunnen de levensduur van de ketting verlengen. Longwall-exploitanten verwachten vaak meer dan 11 miljoen ton te verwerken met de 48 mm-variant en wel 20 miljoen ton met de 65 mm-variant voordat de ketting aan vervanging toe is. Kettingen in deze grotere diameters zijn duur, maar de investering waard als een of twee volledige panelen kunnen worden ontgonnen zonder dat de mijn hoeft te worden stilgelegd vanwege een kettingbreuk. Maar als een ketting breekt door wanbeheer, onjuiste behandeling, onvoldoende monitoring of door omgevingsomstandigheden die spanningscorrosie (SCC) kunnen veroorzaken, krijgt de mijn te maken met grote problemen. In dat geval is de prijs die voor die ketting is betaald irrelevant.
Als een longwall-operator niet de best mogelijke ketting gebruikt voor de omstandigheden in de mijn, kan één ongeplande stilstand alle kostenbesparingen die tijdens het aankoopproces zijn behaald, tenietdoen. Wat moet een longwall-operator dan doen? Ze moeten goed letten op de specifieke omstandigheden ter plaatse en zorgvuldig een ketting kiezen. Na de aanschaf van de ketting moeten ze extra tijd en geld investeren om de investering goed te beheren. Dit kan aanzienlijke voordelen opleveren.
Warmtebehandeling kan de kettingsterkte 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 per fabrikant. Het doel is om een evenwicht te vinden in de metaaleigenschappen, zodat de ketting optimaal aansluit op de functie van het product. Differentieel geharde kettingen zijn een van de meer geavanceerde technieken die Parsons Chain gebruikt. Hierbij blijft de kroon van de schakel hard om slijtage te weerstaan, terwijl de poten van de schakels zachter zijn om de taaiheid en ductiliteit tijdens gebruik te vergroten.
Hardheid is het vermogen om slijtage te weerstaan en wordt aangeduid met het Brinell-hardheidsgetal (HB) of het Vickers-hardheidsgetal (HB). De Vickers-hardheidsschaal is werkelijk proportioneel, dus een materiaal met een hardheid van 800 HV is acht keer zo hard als een materiaal met een hardheid van 100 HV. Het biedt dus een rationele schaal voor hardheid, van het zachtste tot het hardste materiaal. Bij lage hardheidswaarden, tot ongeveer 300, zijn de resultaten van de Vickers- en Brinell-hardheidsmeting nagenoeg gelijk, maar bij hogere waarden zijn de Brinell-resultaten lager als gevolg van vervorming van de kogelindenter.
De Charpy-slagproef is een methode om de brosheid van een materiaal te meten. De schakel van de ketting wordt ingekeept bij het laspunt en in het pad van een slinger geplaatst. De energie die nodig is om het materiaal te breken, wordt gemeten aan de hand van de afname van de slingeruitslag.
De meeste kettingfabrikanten reserveren een paar meter van elke batchbestelling voor volledige destructieve testen. De volledige testresultaten en certificaten worden normaal gesproken meegeleverd met de ketting, die doorgaans in paren van 50 meter wordt verzonden. Tijdens deze destructieve test worden ook de rek bij de testkracht en de totale rek bij breuk in grafieken weergegeven.
De optimale keten
Het doel is om al deze eigenschappen 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 scheurvorming;
• Verbeterde taaiheid;
• Verhoogde vermoeidheidsbestendigheid; en
• Weerstand tegen plaveiselcelcarcinoom.
Er bestaat echter geen perfecte oplossing, alleen verschillende compromissen. Een hoge vloeigrens leidt doorgaans tot een hoge restspanning. Indien dit gepaard gaat met een hoge hardheid om de slijtvastheid te verhogen, zal dit echter ook de taaiheid en de weerstand tegen spanningscorrosie verminderen.
Fabrikanten streven er continu naar om kettingen te ontwikkelen die langer meegaan en bestand zijn tegen zware omstandigheden. Sommige fabrikanten galvaniseren kettingen om ze te beschermen tegen corrosieve omgevingen. Een andere optie is COR-X-ketting, die is gemaakt van een gepatenteerde legering van vanadium, nikkel, chroom en molybdeen die spanningscorrosie tegengaat. Wat deze oplossing uniek maakt, is dat de anti-spanningscorrosie-eigenschappen homogeen zijn over de gehele metallurgische structuur van de ketting en dat de effectiviteit ervan niet verandert naarmate de ketting slijt. COR-X heeft bewezen de levensduur van kettingen 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 kerfslagsterkte neemt met 40% toe en de weerstand tegen spanningscorrosie neemt met 350% toe in vergelijking met een gewone ketting (DIN 22252).
Er zijn gevallen bekend waarbij een COR-X 48 mm-ketting 11 miljoen ton heeft vervoerd zonder een kettinggerelateerd defect voordat deze buiten gebruik werd gesteld. En de eerste OEM Broadband-kettinginstallatie door Joy in de BHP Billiton San Juan-mijn maakte gebruik van een Parsons COR-X-ketting, geproduceerd in het Verenigd Koninkrijk, die naar verluidt gedurende zijn levensduur tot wel 20 miljoen ton vanaf het front heeft vervoerd.
Keer de ketting om voor een langere levensduur.
De belangrijkste oorzaak van kettingslijtage is de beweging van elke verticale schakel die roteert rond de aangrenzende horizontale schakel wanneer deze het aandrijftandwiel in- en uitgaat. Dit leidt ook tot meer slijtage in één vlak van de schakels tijdens de rotatie door het tandwiel. Daarom is een van de meest effectieve manieren om de levensduur van een gebruikte ketting te verlengen, deze 180º te draaien, zodat de ketting in de tegenovergestelde richting loopt. Hierdoor worden de "ongebruikte" oppervlakken van de schakels aan het werk gezet, wat resulteert in minder slijtage aan de schakels en dus een langere levensduur van de ketting.
Ongelijkmatige belasting van de transportband, door diverse oorzaken, kan leiden tot ongelijkmatige slijtage van de twee kettingen, waardoor de ene ketting sneller slijt dan de andere. Ongelijkmatige slijtage of uitrekking van een of beide kettingen, zoals kan voorkomen bij dubbele buitenboordassemblages, kan ertoe leiden dat de meenemers niet meer synchroon lopen of uit de pas gaan tijdens het ronddraaien van het aandrijftandwiel. Dit kan ook worden veroorzaakt doordat een van de twee kettingen slap hangt. Deze onbalans leidt tot operationele problemen, evenals overmatige slijtage en mogelijke schade aan de aandrijftandwielen.
Systeemspanning
Een systematisch span- en onderhoudsprogramma is nodig om ervoor te zorgen dat na installatie de slijtage van de ketting onder controle blijft en dat beide kettingen door slijtage op een gecontroleerde en vergelijkbare manier uitrekken.
In het kader van een onderhoudsprogramma meten onderhoudsmedewerkers de slijtage en spanning van de ketting en vervangen ze de ketting wanneer deze meer dan 3% is afgesleten. Om te begrijpen wat deze mate van kettingslijtage in de praktijk betekent, moet men bedenken dat op een langefront van 200 meter een kettingslijtage van 3% een toename van de kettinglengte met 12 meter per streng betekent. Onderhoudsmedewerkers vervangen ook de aanvoer- en retourtandwielen en afstrippers wanneer deze versleten of beschadigd zijn, controleren de versnellingsbak en het oliepeil en zorgen er regelmatig voor dat de bouten goed vastzitten.
Er bestaan beproefde methoden om de juiste voorspanning te berekenen, en deze methoden zijn een zeer nuttige leidraad voor de beginwaarden. De meest betrouwbare methode is echter om de ketting te observeren wanneer deze het aandrijftandwiel verlaat bij volledige belasting van de AFC. De ketting moet een minimale speling (twee schakels) vertonen wanneer deze van het aandrijftandwiel afrolt. Wanneer dit niveau bereikt is, moet de voorspanning worden gemeten, genoteerd en ingesteld als de standaard voorspanning voor dat specifieke onderdeel. De voorspanning moet regelmatig worden gemeten en het aantal verwijderde schakels moet worden geregistreerd. Dit geeft een vroegtijdig signaal voor het begin van differentiële slijtage of overmatige slijtage.
Verbogen meenemers moeten onmiddellijk rechtgezet of vervangen worden. Ze verminderen de prestaties van de transportband en kunnen ertoe leiden dat de stang uit de onderste geleider valt en op het tandwiel springt, waardoor zowel de ketting, het tandwiel als de meenemers beschadigd raken.
Machinisten in de langefrontmijnbouw moeten alert blijven op versleten en beschadigde kettinggeleiders, omdat deze ervoor kunnen zorgen dat er losse ketting in het tandwiel blijft hangen, wat kan leiden tot vastlopen en schade.
Kettingbeheer begint tijdens de installatie.
Het belang van een rechte werklijn kan niet genoeg benadrukt worden. Elke afwijking in de uitlijning van het werkvlak zal waarschijnlijk leiden tot ongelijke voorspanningen tussen de kettingen aan de werkvlak- en de uitloopzijde, met als gevolg ongelijkmatige slijtage. Dit is waarschijnlijker bij een nieuw werkvlak, omdat de kettingen dan nog een inloopperiode doormaken.
Als er eenmaal een ongelijkmatig slijtagepatroon is ontstaan, is dit vrijwel onmogelijk te herstellen. Meestal wordt het verschil alleen maar groter doordat de ketting verder slijt en er nog meer speling ontstaat.
De nadelige gevolgen van het werken met een slechte frontlijn, die leiden tot overmatige variaties in de voorspanning aan beide zijden, worden geïllustreerd door de cijfers te bekijken. Neem bijvoorbeeld een 300 meter lange lange wand met een 42 mm AFC-ketting met ongeveer 4000 schakels aan elke kant. Ervan uitgaande dat slijtage van metaal tussen de schakels aan beide uiteinden plaatsvindt, heeft de ketting 8000 punten waar metaal slijt door de druk tussen de schakels tijdens het indrijven en door trillingen langs het front, schokbelasting of corrosie. Dit betekent dat elke 0,15 mm slijtage een lengtetoename van 20 cm oplevert. Elke kleine variatie in slijtage tussen de front- en de afgravingszijde, veroorzaakt door ongelijke spanningen, leidt al snel tot een aanzienlijk verschil in kettinglengte.
Twee gelijktijdige smeedbewerkingen op het tandwiel kunnen leiden tot overmatige slijtage van het tandprofiel. Dit komt doordat de precieze positionering van het aandrijftandwiel verloren gaat, waardoor de schakel over de aandrijftanden kan glijden. Deze glijdende beweging beschadigt de schakel en verhoogt de slijtage van de tandwieltanden. Eenmaal een slijtagepatroon gevormd, zal dit alleen maar versnellen. Bij de eerste tekenen van beschadiging van de schakel moeten de tandwielen worden gecontroleerd en indien nodig vervangen, voordat de schade de ketting onherstelbaar beschadigt.
Een te hoge kettingspanning veroorzaakt ook overmatige slijtage aan zowel de ketting als het tandwiel. De kettingspanning moet zo worden ingesteld dat er onder volledige belasting niet te veel speling in de ketting ontstaat. In dat geval kunnen de schrapers wegschieten en bestaat het risico dat het achterste tandwiel beschadigd raakt doordat de ketting zich ophoopt wanneer deze het tandwiel verlaat. Als de kettingspanning te hoog is ingesteld, zijn er twee duidelijke gevaren: overmatige slijtage tussen de schakels van de ketting en overmatige slijtage van de aandrijftandwielen.
Overmatige kettingspanning kan dodelijk zijn.
De algemene neiging is om de ketting te strak te spannen. Het doel moet zijn om de voorspanning regelmatig te controleren en overtollige ketting in stappen van twee schakels te verwijderen. Meer dan twee schakels minder voorspanning duidt erop dat de ketting te slap is, terwijl het verwijderen van vier schakels een te hoge voorspanning creëert. Dit leidt tot aanzienlijke slijtage tussen de schakels en verkort de levensduur van de ketting aanzienlijk.
Ervan uitgaande dat de vlakken goed uitgelijnd zijn, mag de voorspanning aan de ene kant niet meer dan één ton hoger zijn dan aan de andere kant. Goed vlakbeheer moet ervoor zorgen dat elk verschil gedurende de gehele levensduur van de ketting niet meer dan twee ton bedraagt.
De toename in lengte als gevolg van slijtage aan de schakels (soms ten onrechte "kettingrek" genoemd) mag oplopen tot 2% en er kan nog steeds met nieuwe tandwielen gereden worden.
De mate van slijtage tussen de schakels is geen probleem als de ketting en tandwielen samen slijten en zo hun compatibiliteit behouden. De slijtage tussen de schakels leidt echter wel tot een vermindering van de breeksterkte en de schokbestendigheid van de ketting.
Een eenvoudige methode om de slijtage van de schakels te meten, is door een schuifmaat te gebruiken en de afstand in vijf secties te meten. De resultaten worden vervolgens vergeleken met de kettingrekgrafiek. Over het algemeen wordt een ketting als aan vervanging toe beschouwd wanneer de slijtage van de schakels meer dan 3% bedraagt. Sommige conservatieve onderhoudsmanagers zien een kettingrek van meer dan 2% liever niet als deze wordt overschreden.
Goed kettingbeheer begint al bij de installatie. Intensieve controle en, indien nodig, correcties tijdens de inloopperiode dragen bij aan een lange en probleemloze levensduur van de ketting.
(Met dank aan)Ellton Longwall)
Geplaatst op: 26 september 2022
