1. Geschichte von Rundgliederketten für den Bergbau
Mit der steigenden Nachfrage nach Kohleenergie in der Weltwirtschaft haben sich die Maschinen für den Kohlebergbau rasant weiterentwickelt. Als Hauptausrüstung des umfassenden mechanisierten Kohlebergbaus in Kohlebergwerken hat sich auch die Getriebekomponente am Kratzförderer schnell weiterentwickelt. In gewissem Sinne hängt die Entwicklung des Kratzförderers von der Entwicklung abHochfeste Rundgliederkette für den Bergbau. Die hochfeste Rundgliederkette für den Bergbau ist der Schlüsselbestandteil des Kettenkratzförderers im Kohlebergwerk. Seine Qualität und Leistung werdenwirken sich direkt auf die Arbeitseffizienz der Ausrüstung und die Kohleproduktion des Kohlebergwerks aus.
Die Entwicklung von hochfesten Rundgliederketten für den Bergbau umfasst hauptsächlich die folgenden Aspekte: die Entwicklung von Stahl für den Bergbau von Rundgliederketten, die Entwicklung der Kettenwärmebehandlungstechnologie, die Optimierung der Größe und Form von Rundstahlgliederketten, verschiedene Kettendesigns usw Entwicklung der Kettenherstellungstechnologie. Aufgrund dieser Entwicklungen haben sich die mechanischen Eigenschaften und die Zuverlässigkeit vonBergbau-Rundgliederkettewurden stark verbessert. Die Spezifikationen und mechanischen Eigenschaften der Ketten, die von einigen fortschrittlichen Kettenherstellern auf der Welt hergestellt werden, übertreffen die weltweit weit verbreitete deutsche Norm DIN 22252 bei weitem.
Der frühe minderwertige Stahl für den Bergbau von Rundgliederketten im Ausland war hauptsächlich Kohlenstoff-Mangan-Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt, geringem Gehalt an Legierungselementen, geringer Härtbarkeit und einem Kettendurchmesser < ø 19 mm. In den 1970er Jahren wurden hochwertige Kettenstähle der Mangan-Nickel-Chrom-Molybdän-Reihe entwickelt. Zu den typischen Stählen gehören 23MnNiMoCr52, 23MnNiMoCr64 usw. Diese Stähle weisen eine gute Härtbarkeit, Schweißbarkeit sowie Festigkeit und Zähigkeit auf und eignen sich für die Herstellung großformatiger Ketten der Güteklasse C. Der Stahl 23MnNiMoCr54 wurde Ende der 1980er Jahre entwickelt. Basierend auf 23MnNiMoCr64-Stahl wurde der Gehalt an Silizium und Mangan reduziert und der Gehalt an Chrom und Molybdän erhöht. Seine Zähigkeit war besser als die von 23MnNiMoCr64-Stahl. In den letzten Jahren haben einige Kettenunternehmen aufgrund der kontinuierlichen Verbesserung der Leistungsanforderungen an Rundstahlketten und der kontinuierlichen Erhöhung der Kettenspezifikationen aufgrund des maschinellen Kohlebergbaus in Kohlebergwerken einige spezielle neue Stahlsorten und einige Eigenschaften davon entwickelt Neue Stahlsorten sind höher als 23MnNiMoCr54-Stahl. Beispielsweise kann der vom deutschen Unternehmen JDT entwickelte „HO“-Stahl die Kettenfestigkeit im Vergleich zu 23MnNiMoCr54-Stahl um 15 % erhöhen.
2. Betriebsbedingungen und Fehleranalyse der Bergbaukette
2.1 Servicebedingungen der Bergbaukette
Die Betriebsbedingungen der Rundgliederkette sind: (1) Spannungskraft; (2) Ermüdung durch pulsierende Belastung; (3) Reibung und Verschleiß treten zwischen Kettengliedern, Kettengliedern und Kettenrädern sowie Kettengliedern und Mittelplatten und Nutseiten auf; (4) Korrosion wird durch die Einwirkung von Kohlenstaub, Gesteinsmehl und feuchter Luft verursacht.
2.2 Fehleranalyse von Bergbaukettengliedern
Die Bruchformen von Kettengliedern im Bergbau lassen sich grob einteilen in: (1) Die Belastung der Kette übersteigt ihre statische Bruchlast, was zu einem vorzeitigen Bruch führt. Dieser Bruch tritt meist in den fehlerhaften Teilen der Kettengliedschulter oder des geraden Bereichs auf, wie z. B. Risse in der Wärmeeinflusszone des Abbrennstumpfschweißens und Risse einzelner Stangenmaterialien. (2) Nach längerem Betrieb hat das Bergbaukettenglied die Bruchlast nicht erreicht, was zu einem durch Ermüdung verursachten Bruch führt. Dieser Bruch tritt meist an der Verbindung zwischen dem geraden Arm und dem Scheitel des Kettenglieds auf.
Anforderungen an Bergbau-Rundgliederketten: (1) hohe Tragfähigkeit bei gleichem Material und gleichem Querschnitt; (2) höhere Bruchlast und bessere Dehnung; (3) geringe Verformung unter Einwirkung maximaler Belastbarkeit, um einen guten Eingriff zu gewährleisten; (4) eine hohe Ermüdungsfestigkeit aufweisen; (5) eine hohe Verschleißfestigkeit aufweisen; (6) hohe Zähigkeit und bessere Aufnahme von Stoßbelastungen; (7) Die geometrischen Abmessungen müssen der Zeichnung entsprechen.
3. Produktionsprozess der Bergbaukette
Produktionsprozess der Bergbaukette: Stangenschneiden → Biegen und Stricken → Verbinden → Schweißen → primärer Prüftest → Wärmebehandlung → sekundärer Prüftest → Inspektion. Schweißen und Wärmebehandlung sind die Schlüsselprozesse bei der Herstellung von Rundgliederketten für den Bergbau, die sich direkt auf die Produktqualität auswirken. Wissenschaftliche Schweißparameter können die Ausbeute verbessern und die Produktionskosten senken; Ein geeigneter Wärmebehandlungsprozess kann die Materialeigenschaften voll zur Geltung bringen und die Produktqualität verbessern.
Um die Schweißqualität der Bergbaukette sicherzustellen, wurden manuelles Lichtbogenschweißen und Widerstandsstumpfschweißen eliminiert. Aufgrund seiner herausragenden Vorteile wie hohem Automatisierungsgrad, geringem Arbeitsaufwand und stabiler Produktqualität wird das Abbrennstumpfschweißen häufig eingesetzt.
Gegenwärtig werden bei der Wärmebehandlung von Rundgliederketten im Bergbau im Allgemeinen mittelfrequente Induktionserwärmung sowie kontinuierliches Abschrecken und Anlassen eingesetzt. Das Wesen der Mittelfrequenz-Induktionserwärmung besteht darin, dass die molekulare Struktur des Objekts unter dem elektromagnetischen Feld bewegt wird, die Moleküle Energie erhalten und kollidieren, um Wärme zu erzeugen. Bei der mittelfrequenten Induktionswärmebehandlung wird der Induktor mit mittelfrequentem Wechselstrom einer bestimmten Frequenz verbunden und die Kettenglieder bewegen sich im Induktor mit gleichmäßiger Geschwindigkeit. Auf diese Weise wird in den Kettengliedern ein induzierter Strom mit der gleichen Frequenz und entgegengesetzter Richtung wie der Induktor erzeugt, so dass die elektrische Energie in Wärmeenergie umgewandelt und die Kettenglieder auf die zum Abschrecken erforderliche Temperatur erhitzt werden können und Temperieren in kurzer Zeit.
Mittelfrequenz-Induktionserwärmung hat eine hohe Geschwindigkeit und weniger Oxidation. Nach dem Abschrecken kann eine sehr feine Abschreckstruktur und Austenitkorngröße erhalten werden, was die Festigkeit und Zähigkeit des Kettenglieds verbessert. Gleichzeitig bietet es die Vorteile von Sauberkeit, Hygiene, einfacher Einstellung und hoher Produktionseffizienz. In der Anlassphase durchläuft die Schweißzone des Kettenglieds eine höhere Anlasstemperatur und beseitigt in kurzer Zeit einen großen Teil der inneren Abschreckspannung, was sich erheblich auf die Verbesserung der Plastizität und Zähigkeit der Schweißzone und die Verzögerung des Beginns auswirkt und Rissbildung. Die Anlasstemperatur an der Oberseite der Kettengliedschulter ist niedrig und sie weist nach dem Anlassen eine höhere Härte auf, was den Verschleiß des Kettenglieds während des Arbeitsprozesses begünstigt, d. h. den Verschleiß zwischen den Kettengliedern und den Eingriff zwischen den Ketten Glieder und das Kettenrad.
4. Fazit
(1) Der Stahl für hochfeste Rundgliederketten im Bergbau entwickelt sich in Richtung höherer Festigkeit, höherer Härtbarkeit, höherer plastischer Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit als der weltweit übliche 23MnNiMoCr54-Stahl. Derzeit werden neue und patentierte Stahlsorten eingesetzt.
(2) Die Verbesserung der mechanischen Eigenschaften hochfester Rundgliederketten im Bergbau fördert die kontinuierliche Verbesserung und Perfektionierung der Wärmebehandlungsmethode. Der sinnvolle Einsatz und die genaue Steuerung der Wärmebehandlungstechnologie sind der Schlüssel zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften der Kette. Die Wärmebehandlungstechnologie für Bergbauketten ist zur Kerntechnologie der Kettenhersteller geworden.
(3) Größe, Form und Kettenstruktur der hochfesten Rundgliederkette für den Bergbau wurden verbessert und optimiert. Diese Verbesserungen und Optimierungen werden auf der Grundlage der Ergebnisse der Kettenspannungsanalyse und unter der Bedingung vorgenommen, dass die Leistung der Kohlebergbauausrüstung erhöht werden muss und der unterirdische Raum des Kohlebergwerks begrenzt ist.
(4) Die zunehmende Spezifikation hochfester Rundstahlketten für den Bergbau, die Änderung der Strukturform und die Verbesserung der mechanischen Eigenschaften fördern die entsprechend schnelle Entwicklung von Geräten und Technologien zur Herstellung von Rundstahlketten.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 22. Dezember 2021