En AFC-kædestyringsstrategi forlænger levetiden og forhindrer uplanlagt nedetid
Minekædekan være afgørende for en operation. Mens de fleste langvægsminer bruger 42 mm kæde eller derover på deres pansrede overfladetransportører (AFC'er), bruger mange miner 48 mm kæder, og nogle bruger kæder så store som 65 mm. De større diametre kan forlænge kædens levetid. Langvægsoperatører forventer ofte at overstige 11 millioner tons med 48 mm-størrelserne og så meget som 20 millioner tons med 65 mm-størrelserne, før kæden tages ud af drift. Kæder i disse større størrelser er dyre, men det er det værd, hvis et helt panel eller to kan udvindes uden nedlukning på grund af kædefejl. Men hvis der opstår et kædebrud på grund af dårlig håndtering, forkert overvågning eller miljøforhold, der kan forårsage spændingskorrosion (SCC), står minen over for store problemer. I denne situation bliver prisen for den pågældende kæde irrelevant.
Hvis en langvægsoperatør ikke bruger den bedst mulige kæde til forholdene i minen, kan én uplanlagt nedlukning nemt slette eventuelle omkostningsbesparelser, der er opnået under købsprocessen. Så hvad skal en langvægsoperatør gøre? De bør være meget opmærksomme på de stedspecifikke forhold og vælge en kæde omhyggeligt. Når kæden er købt, skal de bruge den ekstra tid og de penge, der er nødvendige for at forvalte investeringen korrekt. Dette kan give et betydeligt udbytte.
Varmebehandling kan øge kædens styrke, reducere dens sprødhed, aflaste indre spændinger, øge slidstyrken eller forbedre kædens bearbejdelighed. Varmebehandling er blevet en kunstform og varierer fra producent til producent. Målet er at opnå en balance af metalegenskaber, der bedst passer til produktets funktion. Differentielt hærdede kæder er en af de mere sofistikerede teknikker, der anvendes af Parsons Chain, hvor kædeleddets krone forbliver hård for at modstå slid, og benene, hvis leddene er blødere, øger sejhed og duktilitet under brug.
Hårdhed er evnen til at modstå slid og betegnes enten med Brinell-hårdhedstallet med symbolet HB eller Vickers-hårdhedstallet (HB). Vickers-hårdhedsskalaen er fuldstændig proportional, så et materiale på 800 HV er otte gange så hårdt som et med en hårdhed på 100 HV. Den giver således en rationel skala for hårdhed fra det blødeste til det hårdeste materiale. For lave hårdhedsværdier, op til omkring 300, er Vickers- og Brinell-hårdhedsresultaterne omtrent de samme, men for højere værdier er Brinell-resultaterne lavere på grund af forvrængning af kugleindtrykningsorganet.
Charpy-slagprøven er et mål for et materiales sprødhed, der kan opnås ved en slagprøve. Kædeleddet er hakket ved svejsepunktet på leddet og placeret i banen for et svingende pendul, hvor den energi, der kræves for at brække prøven, måles ved reduktionen i pendulets svingning.
De fleste kædeproducenter gemmer et par meter af hver batchordre for at muliggøre fuld destruktiv testning. Fuldstændige testresultater og certifikater leveres normalt med kæden, som normalt sendes i matchede par på 50 m. Forlængelse ved testkraft og total brudforlængelse vises også grafisk under denne destruktive test.
Den optimale kæde
Formålet er at kombinere alle disse egenskaber for at skabe den optimale kæde, som inkluderer følgende ydeevne:
• Højere trækstyrke;
• Højere modstandsdygtighed over for slid på inderleddene;
• Høj modstandsdygtighed over for tandhjulsskader;
• Større modstandsdygtighed over for martensitisk revnedannelse;
• Forbedret sejhed;
• Øget udmattelseslevetid; og
• Resistens over for skivepitelkarcinom.
Der findes dog ikke én perfekt løsning, kun forskellige kompromiser. En høj flydegrænse vil have en tendens til at resultere i høj restspænding, og hvis den kombineres med høj hårdhed for at øge slidstyrken, vil den også have en tendens til at mindske sejhed og modstandsdygtighed over for spændingskorrosion.
Producenter stræber konstant efter at udvikle kæder, der holder længere og overlever vanskelige forhold. Nogle producenter galvaniserer kæder for at kunne klare korrosive miljøer. En anden mulighed er COR-X-kæden, som er lavet af en patenteret vanadium-, nikkel-, krom- og molybdænlegering, der bekæmper SCC. Det, der gør denne løsning unik, er, at anti-stresskorrosionsegenskaberne er homogene i hele kædens metallurgiske struktur, og dens effektivitet ændrer sig ikke, når kæden slides. COR-X har vist sig at øge kædens levetid betydeligt i korrosive miljøer og stort set eliminere svigt på grund af spændingskorrosion. Test har vist, at brud- og driftskraften er øget med 10 %. Hakslag er øget med 40 %, og modstanden mod SCC er øget med 350 % sammenlignet med en almindelig kæde (DIN 22252).
Der er tilfælde, hvor COR-X 48 mm-kæden har kørt 11 millioner tons uden en kæderelateret fejl, før den blev taget ud af drift. Og den første OEM Broadband-kædeinstallation, som Joy udførte i BHP Billiton San Juan-minen, kørte med Parsons COR-X-kæde fremstillet i Storbritannien, som siges at have transporteret op til 20 millioner tons fra kædens overflade i løbet af sin levetid.
Omvendt kæde for at forlænge kædens levetid
Hovedårsagen til kædeslid er bevægelsen af hvert vertikalt led, der roterer omkring det tilstødende horisontale led, når det går ind i og ud af drivtandhjulet. Dette fører også til mere slid i et plan af ledene, når de roterer gennem tandhjulet. Derfor er en af de mest effektive måder at forlænge levetiden på en brugt kæde at rotere eller vende den 180º for at køre kæden i den modsatte retning. Dette vil sætte "ubrugte" overflader af ledene i arbejde, hvilket resulterer i et mindre slidt ledområde, hvilket svarer til længere kædelevetid.
Ujævn belastning af transportbåndet kan af forskellige årsager føre til ujævnt slid på de to kæder, hvilket får den ene kæde til at slides hurtigere end den anden. Ujævnt slid eller stræk i den ene eller begge kæder, som det kan ske med dobbelte udvendige motorer, kan medføre, at klingerne bliver uensartede eller ude af trit, når de bevæger sig rundt om drivtandhjulet. Dette kan også skyldes, at en af de to kæder bliver slap. Denne ubalance vil føre til driftsproblemer samt forårsage overdreven slitage og mulig skade på drivtandhjulene.
Systemspænding
Et systematisk spændings- og vedligeholdelsesprogram er nødvendigt for at sikre, at kædens slidhastighed kontrolleres efter installation, og at begge kæder forlænges på grund af slid med en kontrolleret og sammenlignelig hastighed.
Under et vedligeholdelsesprogram vil vedligeholdelsespersonalet måle kædeslid såvel som kædespænding og udskifte kæden, når den er slidt mere end 3%. For at forstå, hvad denne grad af kædeslid betyder i praksis, skal man huske på, at på en 200 m lang vægflade betyder et kædeslid på 3% en forøgelse af kædelængden på 12 m for hver streng. Vedligeholdelsespersonalet vil også udskifte fremførings- og returtandhjul og afisoleringstænger, når disse bliver slidte eller beskadigede, undersøge gearkassen og oliestanden og med jævne mellemrum sikre, at boltene er stramme.
Der findes veletablerede metoder til at beregne det korrekte niveau af forspænding, og disse viser sig at være en meget nyttig vejledning til startværdier. Den mest pålidelige metode er dog at observere kæden, når den forlader drivhjulet, når AFC'en kører under fuld belastning. Kæden skal vise et minimum af slæk (to led), når den løsner sig fra drivhjulet. Når et sådant niveau eksisterer, skal forspændingen måles, registreres og indstilles til fremtiden som driftsniveauet for den specifikke flade. Forspændingsaflæsninger bør foretages regelmæssigt, og antallet af fjernede led registreres. Dette vil give tidlig advarsel om begyndelsen på differentieret slid eller overdreven slitage.
Bøjede medbringere skal rettes ud eller udskiftes med det samme. De reducerer transportbåndets ydeevne og kan resultere i, at stangen falder ud af den nederste bane og hopper på tandhjulet, hvilket forårsager skader på både kæder, tandhjul og medbringere.
Operatører af langvægskæder bør være opmærksomme på slidte og beskadigede kædeafisoleringstænger, da de kan lade en slap kæde blive i tandhjulet, hvilket kan resultere i fastklemning og skader.
Kædestyring begynder under installationen
Behovet for en god, lige slagflade kan ikke understreges nok. Enhver afvigelse i slagfladejusteringen vil sandsynligvis resultere i forskellige forspændinger mellem kæder på slagflade- og gobside, hvilket fører til ujævnt slid. Dette er mere sandsynligt på den nyetablerede slagflade, efterhånden som kæderne gennemgår en "indlejringsperiode".
Når der først er dannet et slidmønster på differentialet, er det praktisk talt umuligt at afhjælpe det. Oftest fortsætter differentialet med at forværres med slid på slap kæde, hvilket skaber mere slaphed.
De negative virkninger af at køre med en dårlig fladelinje, der fører til store variationer i forspændinger side for side, illustreres ved at gennemgå tallene. Som et eksempel kan man tage en 1.000 fod lang væg med en 42 mm AFC-kæde, der har cirka 4.000 led i hver side. Hvis man accepterer, at fjernelse af slidmetal mellem leddene finder sted i begge ender af leddet, har kæden 8.000 punkter, hvor metal slides væk af tryk mellem leddene, når det drives, og når det vibrerer ned ad fladen, udsættes for stødbelastning eller påvirkes af korrosivt angreb. Derfor genererer vi for hver 1/1.000 tomme slid en længdeforøgelse på 8 tommer. Enhver lille variation mellem slidhastigheder på flade- og gob-side, forårsaget af ujævne spændinger, multipliceres hurtigt til en stor variation i kædelængder.
To smedestykker på tandhjulet samtidig kan føre til unødigt slid på tandprofilen. Dette skyldes tabet af positiv placering i drivtandhjulet, hvilket tillader leddet at glide på drivtænderne. Denne glidende handling skærer ind i leddet og øger også slidhastigheden på tandhjulets tænder. Når det først har etableret sig som et slidmønster, kan det kun accelerere. Ved det første tegn på overskæring af leddet skal tandhjulene undersøges og udskiftes, hvis det er nødvendigt, før skaden ødelægger kæden.
For høj kædeforspænding vil også forårsage overdreven slitage på både kæde og tandhjul. Kædeforspændinger skal indstilles til værdier, der forhindrer, at kæden bliver for slap under fuld belastning. Sådanne forhold vil tillade, at skraberstængerne "slynges ud", og der er risiko for skader på bagtandhjulet forårsaget af kædesammenklumpning, når den forlader tandhjulet. Hvis forspændingerne er indstillet for højt, er der to åbenlyse farer: overdreven slitage på kædeleddene og overdreven slitage på drivtandhjulene.
Overdreven kædespænding kan være en dræber
Den almindelige tendens er at spænde kæden for stramt. Målet bør være regelmæssigt at kontrollere forspændingen og fjerne den slap kæde med to led i intervaller. Mere end to led vil indikere, at kæden var for slap, eller fjernelse af fire led vil skabe en for høj forspænding, hvilket vil forårsage kraftig slitage på leddene og reducere kædens levetid betydeligt.
Forudsat at fladejusteringen er god, bør værdien af forspændingen på den ene side ikke overstige værdien på den anden side med mere end et ton. God fladehåndtering bør sikre, at enhver differens kan holdes på højst to tons i hele kædens levetid.
Længdeforøgelsen på grund af slid på ledforbindelserne (nogle gange fejlagtigt omtalt som "kædestrækning") kan tillades at nå 2% og stadig køre med nye tandhjul.
Graden af slid på leddene er ikke et problem, hvis kæde og tandhjul slides sammen og dermed bevarer deres kompatibilitet. Slid på leddene resulterer dog i en reduktion af kædens brudstyrke og modstandsdygtighed over for stødbelastninger.
En simpel metode til at måle slid på led er at bruge en skydelære, måle i sektioner med fem stigninger og anvende den på kædeforlængelsesdiagrammet. Kæder vil generelt blive overvejet til udskiftning, når sliddet på led overstiger 3%. Nogle konservative vedligeholdelseschefer kan ikke lide at se deres kæde overstige 2% forlængelse.
God kædestyring starter i installationsfasen. Intensiv overvågning med nødvendige korrektioner i indbygningsperioden vil bidrage til at sikre en lang og problemfri kædelevetid.
(Med venligst udlån afEllton Longwall)
Opslagstidspunkt: 26. september 2022
