Eine AFC-Kettenmanagementstrategie verlängert die Lebensdauer und verhindert ungeplante Ausfallzeiten
Bergbaukettekann über Erfolg oder Misserfolg einer Operation entscheiden.Während die meisten Strebbergwerke auf ihren gepanzerten Strebförderern (AFCs) Ketten mit einer Stärke von 42 mm oder mehr verwenden, sind viele Bergwerke mit Ketten mit einer Stärke von 48 mm und einige mit Ketten mit einer Stärke von bis zu 65 mm ausgestattet.Die größeren Durchmesser können die Lebensdauer der Kette verlängern.Strebbetreiber gehen häufig davon aus, dass sie bei den 48-mm-Größen mehr als 11 Millionen Tonnen und bei den 65-mm-Größen sogar 20 Millionen Tonnen erreichen werden, bevor die Kette außer Betrieb genommen wird.Ketten in diesen größeren Größen sind teuer, aber es lohnt sich, wenn ein oder zwei ganze Felder abgebaut werden können, ohne dass es aufgrund eines Kettenausfalls zu einer Abschaltung kommen muss.Kommt es jedoch aufgrund von Fehlmanagement, unsachgemäßer Handhabung, unsachgemäßer Überwachung oder aufgrund von Umgebungsbedingungen, die Spannungsrisskorrosion (SCC) verursachen können, zu einem Kettenbruch, steht das Bergwerk vor großen Problemen.In dieser Situation wird der für diese Kette gezahlte Preis hinfällig.
Wenn ein Strebbetreiber nicht die bestmögliche Kette für die Bedingungen in der Mine betreibt, kann ein ungeplanter Stillstand die während des Kaufprozesses erzielten Kosteneinsparungen leicht zunichte machen.Was sollte ein Strebbetreiber also tun?Sie sollten genau auf die standortspezifischen Gegebenheiten achten und eine Kette sorgfältig auswählen.Nach dem Kauf der Kette müssen sie zusätzliche Zeit und Geld aufwenden, um die Investition ordnungsgemäß zu verwalten.Dies kann sich erheblich auszahlen.
Eine Wärmebehandlung kann die Festigkeit der Kette erhöhen, ihre Sprödigkeit verringern, innere Spannungen abbauen, die Verschleißfestigkeit erhöhen oder die Bearbeitbarkeit der Kette verbessern.Die Wärmebehandlung ist zu einer Kunstform geworden und variiert von Hersteller zu Hersteller.Das Ziel besteht darin, ein Gleichgewicht der Metalleigenschaften zu erreichen, das optimal zur Funktion des Produkts passt.Die differenziell gehärtete Kette ist eine der ausgefeilteren Techniken von Parsons Chain, bei der der Scheitel des Kettenglieds hart bleibt, um dem Verschleiß standzuhalten, und die Schenkel, wenn die Glieder weicher sind, die Zähigkeit und Duktilität im Betrieb erhöhen.
Härte ist die Fähigkeit, Verschleiß zu widerstehen und wird entweder durch die Brinell-Härtezahl mit dem Symbol HB oder die Vickers-Härtezahl (HB) angegeben.Die Vickers-Härteskala ist wirklich proportional, sodass ein Material mit einer Härte von 800 HV achtmal so hart ist wie eines mit einer Härte von 100 HV.Es bietet somit eine rationale Härteskala vom weichsten bis zum härtesten Material.Bei niedrigen Härtewerten bis etwa 300 sind die Ergebnisse der Vickers- und Brinell-Härte ungefähr gleich, bei höheren Werten sind die Brinell-Ergebnisse jedoch aufgrund der Verformung des Kugeleindringkörpers niedriger.
Der Charpy-Schlagtest ist ein Maß für die Sprödigkeit eines Materials, das durch einen Schlagtest ermittelt werden kann.Das Kettenglied wird an der Schweißstelle des Glieds eingekerbt und in die Bahn eines schwingenden Pendels gelegt, wobei die zum Bruch der Probe erforderliche Energie durch die Verringerung der Schwingung des Pendels gemessen wird.
Die meisten Kettenhersteller sparen bei jeder Chargenbestellung einige Meter ein, um eine vollständige zerstörende Prüfung durchführen zu können.Vollständige Testergebnisse und Zertifikate werden normalerweise mit der Kette geliefert, die normalerweise in 50-m-Paaren geliefert wird.Bei dieser zerstörenden Prüfung werden auch die Dehnung bei Prüfkraft und die Gesamtbruchdehnung grafisch dargestellt.
Die optimale Kette
Ziel ist es, alle diese Eigenschaften zu vereinen und so die optimale Kette zu schaffen, die folgende Leistungen beinhaltet:
• Höhere Zugfestigkeit;
• Höhere Widerstandsfähigkeit gegen inneren Kettenverschleiß;
• Hohe Beständigkeit gegen Kettenradschäden;
• Größere Beständigkeit gegen martensitische Rissbildung;
• Verbesserte Zähigkeit;
• Erhöhte Ermüdungslebensdauer;Und
• Resistenz gegen SCC.
Allerdings gibt es nicht die eine perfekte Lösung, sondern nur verschiedene Kompromisse.Eine hohe Streckgrenze führt tendenziell zu einer hohen Eigenspannung. Wenn sie mit einer hohen Härte zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit verbunden ist, verringert sich tendenziell auch die Zähigkeit und die Beständigkeit gegen Spannungskorrosion.
Hersteller sind ständig bestrebt, Ketten zu entwickeln, die länger laufen und schwierigen Bedingungen standhalten.Einige Hersteller verzinken Ketten, um korrosiven Umgebungen standzuhalten.Eine weitere Option ist die COR-X-Kette, die aus einer patentierten Vanadium-, Nickel-, Chrom- und Molybdänlegierung besteht und SCC bekämpft.Das Besondere an dieser Lösung ist, dass die Anti-Stress-Korrosionseigenschaften in der gesamten metallurgischen Struktur der Kette homogen sind und sich ihre Wirksamkeit bei Verschleiß der Kette nicht ändert.COR-X verlängert nachweislich die Kettenlebensdauer in korrosiven Umgebungen erheblich und eliminiert Ausfälle aufgrund von Spannungskorrosion praktisch.Tests haben ergeben, dass die Bruch- und Betätigungskraft um 10 % erhöht wird.Im Vergleich zur herkömmlichen Kette (DIN 22252) ist die Kerbschlagzähigkeit um 40 % und die SCC-Beständigkeit um 350 % erhöht.
Es gibt Fälle, in denen die 48-mm-Kette COR-X 11 Millionen Tonnen ohne kettenbedingten Ausfall gelaufen ist, bevor sie außer Betrieb genommen wurde.Und bei der ersten OEM-Breitbandketteninstallation durch Joy in der BHP Billiton San Juan-Mine lief die im Vereinigten Königreich hergestellte Parsons COR-X-Kette, die während ihrer Lebensdauer bis zu 20 Millionen Tonnen aus der Ortsbrust transportiert haben soll.
Umkehrkette zur Verlängerung der Kettenlebensdauer
Die Hauptursache für Kettenverschleiß ist die Bewegung jedes vertikalen Glieds, das sich um das benachbarte horizontale Glied dreht, wenn es in das Antriebsritzel eintritt und es verlässt.Dies führt auch zu einem stärkeren Verschleiß in einer Ebene der Glieder, wenn diese durch das Kettenrad rotieren. Eine der effektivsten Möglichkeiten, die Lebensdauer einer gebrauchten Kette zu verlängern, besteht daher darin, sie zu drehen oder um 180° umzudrehen, um die Kette in die entgegengesetzte Richtung laufen zu lassen .Dadurch werden „ungenutzte“ Oberflächen der Glieder genutzt, was zu einem weniger abgenutzten Gliedbereich und damit zu einer längeren Lebensdauer der Kette führt.
Eine ungleichmäßige Belastung des Förderers kann aus verschiedenen Gründen zu einem ungleichmäßigen Verschleiß der beiden Ketten führen, wodurch eine Kette schneller verschleißt als die andere.Ungleichmäßige Abnutzung oder Dehnung einer oder beider Ketten, wie sie bei Doppel-Außenbordbaugruppen auftreten können, kann dazu führen, dass die Mitnehmer nicht richtig aufeinander abgestimmt sind oder nicht mehr im richtigen Takt sind, wenn sie um das Antriebsritzel laufen.Dies kann auch dadurch verursacht werden, dass eine der beiden Ketten locker wird.Dieser Unwuchteffekt führt zu Betriebsproblemen sowie zu übermäßigem Verschleiß und möglichen Schäden an den Antriebskettenrädern.
Systemspannung
Ein systematisches Spann- und Wartungsprogramm ist erforderlich, um sicherzustellen, dass nach der Installation die Verschleißrate der Kette kontrolliert wird und sich beide Ketten aufgrund des Verschleißes mit einer kontrollierten und vergleichbaren Geschwindigkeit verlängern.
Im Rahmen eines Wartungsprogramms misst das Wartungspersonal sowohl den Kettenverschleiß als auch die Spannung und tauscht die Kette aus, wenn sie mehr als 3 % abgenutzt ist.Um zu verstehen, was dieser Kettenverschleiß tatsächlich bedeutet, sollte man bedenken, dass bei einem 200 m langen Streb ein Kettenverschleiß von 3 % eine Verlängerung der Kettenlänge um 12 m pro Strang bedeutet.Das Wartungspersonal tauscht auch die Liefer- und Rücklaufkettenräder und Abstreifer aus, wenn diese abgenutzt oder beschädigt sind, überprüft das Getriebe und den Ölstand und stellt in regelmäßigen Abständen sicher, dass die Schrauben fest sitzen.
Es gibt bewährte Methoden zur Berechnung des korrekten Vorspannungsniveaus, die sich als sehr nützlicher Leitfaden für Anfangswerte erweisen.Die zuverlässigste Methode besteht jedoch darin, die Kette beim Verlassen des Antriebsritzels zu beobachten, wenn die AFC unter Volllastbedingungen arbeitet.Es sollte erkennbar sein, dass die Kette beim Abstreifen vom Antriebsritzel nur minimal durchhängt (zwei Glieder).Wenn ein solches Niveau vorhanden ist, muss die Vorspannung gemessen, aufgezeichnet und für die Zukunft als Betriebsniveau für diese bestimmte Fläche festgelegt werden.Die Vorspannung sollte regelmäßig gemessen und die Anzahl der entfernten Verbindungen aufgezeichnet werden.Dies ermöglicht eine frühzeitige Warnung vor beginnendem Differentialverschleiß oder übermäßigem Verschleiß.
Gebogene Mitnehmer müssen unverzüglich begradigt oder geändert werden.Sie verringern die Leistung des Förderers und können dazu führen, dass die Stange aus dem unteren Laufring fällt und auf das Kettenrad springt, was zu Schäden an beiden Ketten, dem Kettenrad und den Mitnehmerstangen führt.
Strebbetreiber sollten auf abgenutzte und beschädigte Kettenabstreifer achten, da diese dazu führen können, dass die schlaffe Kette im Kettenrad verbleibt, was zu Blockaden und Schäden führen kann.
Die Kettenverwaltung beginnt während der Installation
Die Notwendigkeit einer guten, geraden Gesichtslinie kann nicht genug betont werden.Jede Abweichung in der Strebausrichtung führt wahrscheinlich zu unterschiedlichen Vorspannungen zwischen den Streb- und Tropfenseitenketten, was zu ungleichmäßigem Verschleiß führt.Dies ist wahrscheinlicher an der neu errichteten Wand, da die Ketten eine „Einbettungsphase“ durchlaufen.
Sobald sich ein differenzielles Verschleißmuster gebildet hat, ist es praktisch unmöglich, es zu beheben.In den meisten Fällen verschlechtert sich das Differenzial durch den Verschleiß der schlaffen Kette weiter, wodurch mehr Spiel entsteht.
Die nachteiligen Auswirkungen des Laufens mit einer schlechten Gesichtslinie, die zu übermäßigen Variationen der Seiten- und Seitenvorspannungen führt, werden anhand der Zahlen veranschaulicht.Als Beispiel ein 1.000 Fuß langer Streb mit 42-mm-AFC-Kette, die auf jeder Seite etwa 4.000 Glieder hat.Akzeptieren Sie, dass die Entfernung des Verschleißmetalls zwischen den Zwischengliedern an beiden Enden des Glieds erfolgt.Die Kette hat 8.000 Punkte, an denen Metall durch den Druck zwischen den Gliedern abgenutzt wird, wenn sie angetrieben wird und wenn sie entlang der Schlagfläche vibriert, Stoßbelastungen ausgesetzt ist oder korrosiven Angriffen ausgesetzt ist.Daher erzeugen wir für jeden 1/1.000 Zoll Verschleiß eine Längenzunahme von 8 Zoll.Jede geringfügige Abweichung zwischen den Verschleißraten auf der Stirn- und Tropfenseite, die durch ungleichmäßige Spannungen verursacht wird, führt schnell zu einer erheblichen Änderung der Kettenlängen.
Zwei gleichzeitige Schmiedearbeiten am Kettenrad könnten zu übermäßigem Verschleiß des Zahnprofils führen.Dies ist auf den Verlust der positiven Position im Antriebskettenrad zurückzuführen, wodurch das Glied auf den Antriebszähnen gleiten kann.Dieser Gleitvorgang schneidet in das Glied und erhöht auch die Verschleißrate der Kettenradzähne.Einmal als Verschleißmuster etabliert, kann es nur noch beschleunigen.Beim ersten Anzeichen eines Durchtrennens des Glieds müssen die Kettenräder überprüft und ggf. ausgetauscht werden, bevor der Schaden die Kette zerstört.
Eine zu hohe Kettenvorspannung führt außerdem zu übermäßigem Verschleiß an Kette und Ritzel.Die Kettenvorspannungen müssen auf Werte eingestellt werden, die verhindern, dass die Kette unter Volllast zu locker wird.Unter solchen Bedingungen können die Schürfleisten „herausgeschleudert“ werden und es besteht die Gefahr einer Beschädigung des Heckkettenrads durch Bündelung der Kette beim Verlassen des Kettenrads.Wenn die Vorspannungen zu hoch eingestellt sind, bestehen zwei offensichtliche Gefahren: übermäßiger Verschleiß zwischen den Kettengliedern und übermäßiger Verschleiß der Antriebskettenräder.
Übermäßige Kettenspannung kann tödlich sein
Die allgemeine Tendenz besteht darin, die Kette zu straff laufen zu lassen.Ziel sollte es sein, die Vorspannung regelmäßig zu überprüfen und die Kette um jeweils zwei Glieder zu spannen.Mehr als zwei Glieder würden darauf hindeuten, dass die Kette zu locker ist, oder das Entfernen von vier Gliedern würde zu einer zu hohen Vorspannung führen, was zu starkem Verschleiß der Zwischenglieder führen und die Lebensdauer der Kette erheblich verkürzen würde.
Unter der Annahme, dass die Gesichtsausrichtung gut ist, sollte der Wert der Vorspannung auf einer Seite den Wert auf der anderen Seite nicht um mehr als eine Tonne überschreiten.Durch eine gute Kettenführung sollte sichergestellt werden, dass das Differenzial während der gesamten Lebensdauer der Kette nicht mehr als zwei Tonnen beträgt.
Die Längenzunahme aufgrund des Verschleißes der Kettenglieder (manchmal fälschlicherweise als „Kettendehnung“ bezeichnet) kann bis zu 2 % betragen und trotzdem mit neuen Kettenrädern laufen.
Der Grad des Kettengliedverschleißes stellt kein Problem dar, wenn Kette und Kettenräder gemeinsam verschleißen und somit ihre Kompatibilität erhalten bleibt.Der Verschleiß der Kettenglieder führt jedoch zu einer Verringerung der Bruchlast und der Widerstandsfähigkeit der Ketten gegenüber Stoßbelastungen.
Eine einfache Methode zur Messung des Kettengliedverschleißes besteht darin, einen Messschieber zu verwenden, in fünf Teilungsabschnitten zu messen und auf das Kettenlängungsdiagramm anzuwenden.Ketten sollten im Allgemeinen ausgetauscht werden, wenn der Verschleiß der Kettenglieder 3 % übersteigt.Einige konservative Wartungsmanager möchten nicht, dass ihre Kette eine Dehnung von mehr als 2 % aufweist.
Ein gutes Kettenmanagement beginnt bereits in der Installationsphase.Eine intensive Überwachung mit gegebenenfalls erforderlichen Korrekturen während der Einlaufphase trägt dazu bei, eine lange und störungsfreie Kettenlebensdauer sicherzustellen.
(Mit freundlicher Genehmigung vonEllton Streb)
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 26.09.2022