1. Geschichte von Rundgliedketten für den Bergbau
Mit der weltweit steigenden Nachfrage nach Kohleenergie haben sich die Maschinen für den Kohlebergbau rasant weiterentwickelt. Als Hauptausrüstung für den vollmechanisierten Kohleabbau im Kohlebergbau hat sich auch die Antriebskomponente des Kratzförderers rasant weiterentwickelt. In gewisser Weise hängt die Entwicklung des Kratzförderers von der Entwicklung der Antriebskomponente des Kohlebergbaus ab.Bergbau hochfeste RundgliederketteDie Verwendung von hochfesten Rundgliederketten im Bergbau ist ein Schlüsselelement von Kettenförderern in Kohlebergwerken. Ihre Qualität und Leistungsfähigkeit werden entscheidend sein.wirken sich unmittelbar auf die Arbeitseffizienz der Anlagen und die Kohleförderung des Kohlebergwerks aus.
Die Entwicklung hochfester Rundgliederketten für den Bergbau umfasst im Wesentlichen folgende Aspekte: die Entwicklung von Stählen für Rundgliederketten im Bergbau, die Entwicklung von Wärmebehandlungsverfahren für Ketten, die Optimierung von Größe und Form der Rundgliederketten, verschiedene Kettenkonstruktionen sowie die Entwicklung von Fertigungstechnologien. Dank dieser Entwicklungen wurden die mechanischen Eigenschaften und die Zuverlässigkeit der Ketten verbessert.Mining-Runden-Linkkettewurden erheblich verbessert. Die Spezifikationen und mechanischen Eigenschaften der von einigen fortschrittlichen Kettenherstellern weltweit produzierten Ketten übertreffen die weltweit verbreitete deutsche Norm DIN 22252 bei Weitem.
Die im Ausland für den Bergbau verwendeten minderwertigen Stähle für Rundgliederketten waren hauptsächlich Kohlenstoff-Mangan-Stähle mit niedrigem Kohlenstoff- und Legierungsgehalt, geringer Härtbarkeit und einem Kettendurchmesser von < 19 mm. In den 1970er Jahren wurden hochwertige Kettenstähle der Mangan-Nickel-Chrom-Molybdän-Reihe entwickelt. Typische Beispiele sind 23MnNiMoCr52 und 23MnNiMoCr64. Diese Stähle zeichnen sich durch gute Härtbarkeit, Schweißbarkeit, Festigkeit und Zähigkeit aus und eignen sich für die großtechnische Herstellung von Ketten der Güteklasse C. Der Stahl 23MnNiMoCr54 wurde Ende der 1980er Jahre entwickelt. Basierend auf dem Stahl 23MnNiMoCr64 wurde der Gehalt an Silizium und Mangan reduziert und der Gehalt an Chrom und Molybdän erhöht. Seine Zähigkeit ist besser als die des Stahls 23MnNiMoCr64. Aufgrund der stetig steigenden Leistungsanforderungen an Rundgliederketten und der durch den mechanisierten Kohleabbau bedingten zunehmenden Anforderungen an Ketten haben einige Kettenhersteller in den letzten Jahren spezielle neue Stahlsorten entwickelt. Einige dieser neuen Stahlsorten weisen bessere Eigenschaften als der Stahl 23MnNiMoCr54 auf. Beispielsweise kann der von der deutschen Firma JDT entwickelte Stahl „HO“ die Kettenfestigkeit im Vergleich zu 23MnNiMoCr54 um 15 % erhöhen.
2. Betriebsbedingungen und Ausfallanalyse der Förderkette im Bergbau
2.1 Bedingungen für den Betrieb der Bergbaukette
Die Betriebsbedingungen von Rundgliederketten sind: (1) Zugkraft; (2) Ermüdung durch pulsierende Belastung; (3) Reibung und Verschleiß treten zwischen Kettengliedern, Kettengliedern und Kettenrädern sowie Kettengliedern und Mittelplatten und Nutflanken auf; (4) Korrosion wird durch die Einwirkung von Kohlenstaub, Gesteinsmehl und feuchter Luft verursacht.
2.2 Analyse des Versagens von Minenkettengliedern
Die Bruchursachen von Kettengliedern im Bergbau lassen sich grob in zwei Kategorien einteilen: (1) Die Belastung der Kette überschreitet ihre statische Bruchlast, was zu einem vorzeitigen Bruch führt. Dieser Bruch tritt meist an fehlerhaften Stellen der Kettengliedschulter oder im geraden Bereich auf, beispielsweise an der Wärmeeinflusszone von Stumpfschweißungen oder an Materialrissen einzelner Stäbe. (2) Nach einer gewissen Betriebsdauer hat das Kettenglied im Bergbau die Bruchlast nicht erreicht, was zu einem Ermüdungsbruch führt. Dieser Bruch tritt meist an der Verbindung zwischen dem geraden Arm und dem Kettenkopf auf.
Anforderungen an Rundgliederketten für den Bergbau: (1) Hohe Tragfähigkeit bei gleichem Material und Querschnitt; (2) Hohe Bruchlast und gute Dehnung; (3) Geringe Verformung unter maximaler Belastung für guten Eingriff; (4) Hohe Dauerfestigkeit; (5) Hohe Verschleißfestigkeit; (6) Hohe Zähigkeit und gute Stoßdämpfung; (7) Einhaltung der geometrischen Abmessungen gemäß Zeichnung.
3. Produktionsprozess der Bergbaukette
Produktionsprozess der BergbauketteZuschnitt → Biegen und Stricken → Verbinden → Schweißen → Erstprüfung → Wärmebehandlung → Zweitprüfung → Endkontrolle. Schweißen und Wärmebehandlung sind die Schlüsselprozesse bei der Herstellung von Rundgliederketten für den Bergbau und beeinflussen die Produktqualität maßgeblich. Optimale Schweißparameter steigern die Ausbeute und senken die Produktionskosten; eine geeignete Wärmebehandlung optimiert die Materialeigenschaften und verbessert die Produktqualität.
Um die Schweißqualität von Förderketten zu gewährleisten, wurden manuelles Lichtbogenschweißen und Widerstandsstumpfschweißen verworfen. Das Abbrennstumpfschweißen findet aufgrund seiner herausragenden Vorteile wie hohem Automatisierungsgrad, geringem Arbeitsaufwand und gleichbleibender Produktqualität breite Anwendung.
Die Wärmebehandlung von Rundgliederketten aus dem Bergbau erfolgt derzeit üblicherweise mittels Mittelfrequenz-Induktionserwärmung mit anschließendem kontinuierlichem Härten und Anlassen. Das Prinzip der Mittelfrequenz-Induktionserwärmung beruht darauf, dass die Molekularstruktur des Materials durch ein elektromagnetisches Feld angeregt wird. Die Moleküle nehmen dabei Energie auf und stoßen zusammen, wodurch Wärme entsteht. Bei der Mittelfrequenz-Induktionserwärmung wird der Induktor mit einem Mittelfrequenzwechselstrom einer bestimmten Frequenz verbunden, und die Kettenglieder bewegen sich mit gleichmäßiger Geschwindigkeit im Induktor. Dadurch wird in den Kettengliedern ein Induktionsstrom mit der gleichen Frequenz, aber entgegengesetzter Richtung zum Induktor erzeugt. Die elektrische Energie wird in Wärmeenergie umgewandelt, und die Kettenglieder erreichen innerhalb kurzer Zeit die zum Härten und Anlassen erforderliche Temperatur.
Mittelfrequente Induktionserwärmung zeichnet sich durch hohe Geschwindigkeit und geringe Oxidation aus. Nach dem Abschrecken wird ein sehr feines Abschreckgefüge mit geringer Austenitkorngröße erzielt, was die Festigkeit und Zähigkeit des Kettenglieds verbessert. Gleichzeitig bietet das Verfahren Vorteile hinsichtlich Sauberkeit, Hygiene, einfacher Justierung und hoher Produktionseffizienz. Beim Anlassen durchläuft die Schweißzone des Kettenglieds eine höhere Anlasstemperatur und baut innerhalb kurzer Zeit einen Großteil der durch das Abschrecken entstandenen Eigenspannungen ab. Dies wirkt sich signifikant auf die Verbesserung der Plastizität und Zähigkeit der Schweißzone aus und verzögert die Entstehung und Ausbreitung von Rissen. Die Anlasstemperatur an der Oberseite der Kettengliedschulter ist niedrig, wodurch nach dem Anlassen eine höhere Härte erzielt wird. Dies begünstigt den Verschleiß des Kettenglieds im Betrieb, d. h. den Verschleiß zwischen den Kettengliedern und im Eingriff zwischen Kettengliedern und Kettenrad.
4. Schlussfolgerung
(1) Der Stahl für hochfeste Rundgliederketten im Bergbau entwickelt sich in Richtung höherer Festigkeit, besserer Härtbarkeit, höherer plastischer Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit als der weltweit üblicherweise verwendete Stahl 23MnNiMoCr54. Derzeit werden neue und patentierte Stahlsorten eingesetzt.
(2) Die Verbesserung der mechanischen Eigenschaften von hochfesten Rundgliederketten im Bergbau fördert die kontinuierliche Optimierung und Perfektionierung der Wärmebehandlungsmethoden. Der sachgemäße Einsatz und die präzise Steuerung der Wärmebehandlungstechnologie sind entscheidend für die Verbesserung der mechanischen Eigenschaften der Kette. Die Wärmebehandlungstechnologie für Bergbauketten hat sich zu einer Kerntechnologie der Kettenhersteller entwickelt.
(3) Größe, Form und Kettenstruktur der hochfesten Rundgliederkette für den Bergbau wurden verbessert und optimiert. Diese Verbesserungen und Optimierungen basieren auf den Ergebnissen der Kettenspannungsanalyse und berücksichtigen die Notwendigkeit einer höheren Leistung der Kohlebergbauausrüstung bei gleichzeitig begrenztem Platzangebot unter Tage.
(4) Die Erhöhung der Spezifikation von hochfesten Rundgliederketten für den Bergbau, die Änderung der Strukturform und die Verbesserung der mechanischen Eigenschaften fördern die entsprechend rasche Entwicklung der Ausrüstung und Technologie zur Herstellung von Rundgliederketten aus Stahl.
Veröffentlichungsdatum: 22. Dezember 2021
