En AFC-kjedehåndteringsstrategi forlenger levetiden og forhindrer uplanlagt nedetid
Gruvekjedekan avgjøre om en operasjon brytes eller ikke. Mens de fleste langveggsgruver bruker 42 mm kjetting eller mer på sine pansrede fronttransportører (AFC-er), bruker mange gruver 48 mm kjetting, og noen bruker kjetting så store som 65 mm. De større diametrene kan forlenge kjedens levetid. Langveggsoperatører forventer ofte å overstige 11 millioner tonn med 48 mm-størrelsene og så mye som 20 millioner tonn med 65 mm-størrelsene før kjeden tas ut av drift. Kjede i disse større størrelsene er dyrt, men verdt det hvis et helt panel eller to kan utvinnes uten nedstengning på grunn av kjedefeil. Men hvis et kjedebrudd oppstår på grunn av feilhåndtering, feil håndtering, feil overvåking eller miljøforhold som kan forårsake spenningskorrosjonssprekker (SCC), står gruven overfor store problemer. I denne situasjonen blir prisen som betales for kjeden irrelevant.
Hvis en langveggsoperatør ikke kjører den best mulige kjeden for forholdene ved gruven, kan én uplanlagt nedstengning lett viske ut eventuelle kostnadsbesparelser som er oppnådd under kjøpsprosessen. Så hva bør en langveggsoperatør gjøre? De bør være nøye med de stedsspesifikke forholdene og velge en kjede nøye. Etter at kjeden er kjøpt, må de bruke ekstra tid og penger som er nødvendige for å administrere investeringen på riktig måte. Dette kan gi betydelig utbytte.
Varmebehandling kan øke kjedets styrke, redusere sprøheten, avlaste indre spenninger, øke slitestyrken eller forbedre kjedens maskinbearbeidbarhet. Varmebehandling har blitt en kunstform og varierer fra produsent til produsent. Målet er å oppnå en balanse av metallegenskaper som best passer til produktets funksjon. Differensielt herdet kjede er en av de mer sofistikerte teknikkene som brukes av Parsons Chain, der toppen av kjedeleddet forblir hardt for å motstå slitasje, og beinene hvis leddene er mykere øker seighet og duktilitet i bruk.
Hardhet er evnen til å motstå slitasje og betegnes enten med Brinell-hardhetstallet med symbolet HB eller Vickers-hardhetstallet (HB). Vickers-hardhetsskalaen er proporsjonal, så et materiale på 800 HV er åtte ganger så hardt som et med en hardhet på 100 HV. Den gir dermed en rasjonell hardhetsskala fra det mykeste til det hardeste materialet. For lave hardhetsverdier, opptil omtrent 300, er Vickers- og Brinell-hardhetsresultatene omtrent de samme, men for høyere verdier er Brinell-resultatene lavere på grunn av forvrengning av kuleinntrykkeren.
Charpy-slagprøven er et mål på sprøheten til et materiale som kan oppnås ved en slagprøve. Kjedeleddet er hakket ved sveisepunktet på lenken og plassert i banen til en svingende pendel, og energien som kreves for å sprekke prøven måles ved reduksjonen i pendelens svingning.
De fleste kjettingprodusenter sparer noen få meter av hver batchordre for å muliggjøre full destruktiv testing. Fullstendige testresultater og sertifikater leveres vanligvis med kjettingen, som vanligvis sendes i matchende par på 50 m. Forlengelse ved testkraft og total forlengelse ved brudd vises også grafisk under denne destruktive testen.
Den optimale kjeden
Målet er å kombinere alle disse egenskapene for å skape den optimale kjeden, som inkluderer følgende ytelse:
• Høyere strekkfasthet;
• Høyere motstand mot slitasje på innerledd;
• Høy motstand mot tannhjulskader;
• Større motstand mot martensittisk sprekkdannelse;
• Forbedret seighet;
• Økt utmattingslevetid; og
• Resistens mot skivepitelkarsinom.
Det finnes imidlertid ingen perfekt løsning, bare diverse kompromisser. En høy flytegrense vil ha en tendens til å resultere i høy restspenning, og hvis den kombineres med høy hardhet for å øke slitestyrken, vil den også ha en tendens til å redusere seighet og motstand mot spenningskorrosjon.
Produsenter streber kontinuerlig etter å utvikle kjettinger som varer lenger og tåler vanskelige forhold. Noen produsenter galvaniserer kjettinger for å håndtere korrosive miljøer. Et annet alternativ er COR-X-kjeder, som er laget av en patentert vanadium-, nikkel-, krom- og molybdenlegering som bekjemper skilleveggskorrosjon (SCC). Det som gjør denne løsningen unik, er at spenningskorrosjonsegenskapene er homogene i hele kjedens metallurgiske struktur, og effektiviteten endres ikke når kjeden slites. COR-X har vist seg å øke kjedens levetid betydelig i korrosive miljøer og praktisk talt eliminere svikt på grunn av spenningskorrosjon. Tester har vist at brudd- og driftskraften økes med 10 %. Hakkslag økes med 40 %, og motstanden mot skilleveggskorrosjon økes med 350 % sammenlignet med vanlig kjetting (DIN 22252).
Det finnes tilfeller der COR-X 48 mm-kjede har kjørt 11 millioner tonn uten kjederelatert feil før den ble tatt ut av drift. Og den første OEM Broadband-kjedeinstallasjonen av Joy ved BHP Billiton San Juan-gruven kjørte Parsons COR-X-kjede produsert i Storbritannia, som sies å ha transportert opptil 20 millioner tonn fra overflaten i løpet av levetiden.
Omvendt kjede for å forlenge kjedets levetid
Hovedårsaken til kjedeslitasje er bevegelsen til hvert vertikale ledd som roterer rundt det tilstøtende horisontale leddet når det går inn i og ut av drivhjulet. Dette fører også til mer slitasje i ett plan av leddene når de roterer gjennom tannhjulet. Derfor er en av de mest effektive måtene å forlenge levetiden til en brukt kjede å rotere, eller reversere den 180º for å kjøre kjedet i motsatt retning. Dette vil sette "ubrukte" overflater på leddene i arbeid, noe som resulterer i mindre slitt leddområde, noe som tilsvarer lengre kjedelevetid.
Ujevn belastning av transportbåndet kan, av ulike årsaker, føre til ujevn slitasje på de to kjedene, noe som fører til at den ene kjeden slites raskere enn den andre. Ujevn slitasje eller strekk i en eller begge kjedene, slik det kan skje med to utenbordsmotorer, kan føre til at vingene blir upassede eller ute av takt når de går rundt drivhjulet. Dette kan også skyldes at en av de to kjedene blir slakk. Denne ubalansen vil føre til driftsproblemer, samt forårsake overdreven slitasje og mulig skade på drivhjulene.
Systemstramming
Et systematisk strammings- og vedlikeholdsprogram er nødvendig for å sikre at slitasjen på kjedet kontrolleres etter installasjon, slik at begge kjedene forlenges på grunn av slitasje med en kontrollert og sammenlignbar hastighet.
Under et vedlikeholdsprogram vil vedlikeholdspersonalet måle kjedeslitasje samt kjedestramming, og bytte ut kjedet når det er slitt mer enn 3 %. For å forstå hva denne graden av kjedeslitasje betyr i praksis, bør man huske at på en 200 m langveggsflate innebærer en kjedeslitasje på 3 % en økning i kjedelengden på 12 m for hver streng. Vedlikeholdspersonalet vil også bytte ut leverings- og returhjul og avstrykere når disse blir slitt eller skadet, undersøke girkassen og oljenivået og sørge for at boltene er stramme med jevne mellomrom.
Det finnes veletablerte metoder for å beregne riktig nivå av forspenning, og disse viser seg å være en svært nyttig veiledning for startverdier. Den mest pålitelige metoden er imidlertid å observere kjedet når det forlater drivhjulet når AFC-en opererer under full belastning. Kjedet skal sees å vise minst en slakk (to lenker) når det løsner fra drivhjulet. Når et slikt nivå eksisterer, må forspenningen måles, registreres og settes for fremtiden som driftsnivå for den aktuelle overflaten. Forspenningsavlesninger bør tas regelmessig, og antall fjernede lenker registreres. Dette vil gi tidlig advarsel om starten på ulik slitasje eller overdreven slitasje.
Bøyde medbringere må rettes ut eller byttes ut uten forsinkelse. De reduserer transportbåndets ytelse og kan føre til at stangen faller ut av den nederste ringen og hopper på tannhjulet, noe som forårsaker skade på både kjeder, tannhjul og medbringere.
Operatører av langvegger bør være oppmerksomme på slitte og skadede kjedeavstrykere, da de kan føre til at slakk kjede blir værende i tannhjulet, og dette kan føre til fastkjøring og skade.
Kjedehåndtering starter under installasjonen
Behovet for en god, rett overflatelinje kan ikke overvurderes. Ethvert avvik i overflatejusteringen vil sannsynligvis føre til ulik forspenning mellom kjedene på overflaten og kjedene på overflaten, noe som fører til ujevn slitasje. Dette er mer sannsynlig å forekomme på den nyetablerte overflaten ettersom kjedene går gjennom en "innfestingsperiode".
Når et slitasjemønster på differensialen først er dannet, er det praktisk talt umulig å rette opp i det. Oftere enn ikke fortsetter differensialen å forverres med slakk kjedeslitasje som skaper mer slakk.
De negative effektene av å bruke en dårlig frontlinje, som fører til store variasjoner i forspenninger side for side, illustreres ved å gjennomgå tallene. Som et eksempel kan man bruke en 1000 fot lang veggkjede med 42 mm AFC-kjede som har omtrent 4000 lenker på hver side. Forutsatt at fjerning av slitasjemetall mellom leddene skjer i begge ender av lenken, har kjedet 8000 punkter der metall slites bort av trykk mellom leddene når det drives og når det vibrerer nedover fronten, utsettes for støtbelastning eller påvirkes av korrosjonsangrep. Derfor genererer vi for hver 1/1000 tomme slitasje en økning i lengde på 8 tommer. Enhver liten variasjon mellom slitasje på front- og gob-siden, forårsaket av ujevne spenninger, multipliseres raskt til en stor variasjon i kjedelengder.
To smiinger på tannhjulet samtidig kan føre til unødig slitasje på tannprofilen. Dette skyldes tap av positiv plassering i drivtannhjulet, noe som gjør at lenken kan gli på drivtennene. Denne glidebevegelsen skjærer inn i lenken og øker også slitasjehastigheten på tannhjulstennene. Når det først har etablert seg som et slitasjemønster, kan det bare akselerere. Ved første tegn på kutt i lenken må tannhjulene undersøkes og byttes ut om nødvendig, før skaden ødelegger kjedet.
For høy kjedeforspenning vil også forårsake overdreven slitasje på både kjede og tannhjul. Kjedeforspenningen må settes til verdier som forhindrer at kjedet blir for slakk under full belastning. Slike forhold vil føre til at skrapestengene "kastes ut" og det er risiko for skade på bakhjulet forårsaket av at kjedet klumper seg sammen når det forlater tannhjulet. Hvis forspenningen er satt for høyt, er det to åpenbare farer: overdreven slitasje på kjedeleddene og overdreven slitasje på drivtannhjulene.
Overdreven kjedespenning kan være en dreper
Den vanlige tendensen er å bruke kjedet for stramt. Målet bør være å sjekke forspenningen regelmessig og fjerne slakk kjede med to lenker. Mer enn to lenker vil indikere at kjedet var for slakt, eller fjerning av fire lenker vil føre til for høy forspenning, noe som vil føre til kraftig slitasje på lenkene og redusere kjedets levetid betydelig.
Forutsatt at flatejusteringen er god, bør ikke verdien av forspenningen på den ene siden overstige verdien på den andre siden med mer enn ett tonn. God flatehåndtering bør sikre at eventuell differensial kan holdes på maksimalt to tonn gjennom hele kjedets levetid.
Lengdeøkningen på grunn av leddslitasje (noen ganger feilaktig omtalt som «kjedestrekk») kan tillates å nå 2 % og fortsatt fungere med nye tannhjul.
Graden av slitasje på leddene er ikke et problem hvis kjede og tannhjul slites sammen og dermed beholder kompatibiliteten. Slitasje på leddene resulterer imidlertid i en reduksjon i kjedets bruddbelastning og motstand mot støtbelastninger.
En enkel metode for å måle slitasje på leddene er å bruke en skyvelær, måle i fem stigningsseksjoner og bruke den i kjedeforlengelsesdiagrammet. Kjeder vil vanligvis vurderes for utskifting når slitasjen på leddene overstiger 3 %. Noen konservative vedlikeholdsledere liker ikke å se kjedet overstige 2 % forlengelse.
God kjedehåndtering starter i installasjonsfasen. Intensiv overvåking med nødvendige korrigeringer i løpet av innkjøringsperioden vil bidra til å sikre en lang og problemfri levetid for kjeden.
(Med tillatelse fraEllton Longwall)
Publisert: 26. september 2022
