1. Storia delle catene a maglie rotonde per l'attività mineraria
Con la crescente domanda di energia da carbone nell'economia mondiale, i macchinari per l'estrazione del carbone si sono sviluppati rapidamente. Come attrezzatura principale per l'estrazione meccanizzata completa del carbone nelle miniere di carbone, anche il componente di trasmissione del trasportatore a raschiatore si è sviluppato rapidamente. In un certo senso, lo sviluppo del trasportatore a raschiatore dipende dallo sviluppo dicatena a maglie rotonde ad alta resistenza per l'estrazione minerariaLa catena a maglie rotonde ad alta resistenza è la parte fondamentale del trasportatore a raschiatore a catena nelle miniere di carbone. La sua qualità e le sue prestazioni garantirannoinfluenzano direttamente l'efficienza operativa delle attrezzature e la produzione di carbone della miniera.
Lo sviluppo di catene a maglie tonde ad alta resistenza per l'industria mineraria comprende principalmente i seguenti aspetti: lo sviluppo dell'acciaio per catene a maglie tonde per l'industria mineraria, lo sviluppo della tecnologia di trattamento termico delle catene, l'ottimizzazione delle dimensioni e della forma delle catene a maglie tonde in acciaio, diverse tipologie di catene e lo sviluppo della tecnologia di fabbricazione delle catene. Grazie a questi sviluppi, le proprietà meccaniche e l'affidabilità dicatena a maglie rotonde per l'estrazione minerariasono stati notevolmente migliorati. Le specifiche e le proprietà meccaniche delle catene prodotte da alcune aziende manifatturiere all'avanguardia nel mondo hanno ampiamente superato la norma tedesca DIN 22252, ampiamente utilizzata a livello mondiale.
I primi acciai di bassa qualità per le catene a maglie tonde destinate all'estrazione mineraria all'estero erano principalmente acciai al carbonio e manganese, con basso contenuto di carbonio, basso contenuto di elementi di lega, bassa temprabilità e diametro della catena < ø 19 mm. Negli anni '70, furono sviluppati acciai per catene di alta qualità al manganese, nichel, cromo e molibdeno. Tra gli acciai tipici figurano 23MnNiMoCr52, 23MnNiMoCr64, ecc. Questi acciai presentano buona temprabilità, saldabilità, resistenza e tenacità e sono adatti alla produzione di catene di grado C su larga scala. L'acciaio 23MnNiMoCr54 fu sviluppato alla fine degli anni '80. Basandosi sull'acciaio 23MnNiMoCr64, il contenuto di silicio e manganese fu ridotto e quello di cromo e molibdeno fu aumentato. La sua tenacità era migliore di quella dell'acciaio 23MnNiMoCr64. Negli ultimi anni, grazie al continuo miglioramento dei requisiti prestazionali delle catene in acciaio a maglie tonde e al continuo aumento delle specifiche delle catene dovuto all'estrazione meccanizzata del carbone nelle miniere di carbone, alcune aziende produttrici di catene hanno sviluppato nuovi tipi di acciaio speciali, con proprietà superiori a quelle dell'acciaio 23MnNiMoCr54. Ad esempio, l'acciaio "HO" sviluppato dall'azienda tedesca JDT può aumentare la resistenza della catena del 15% rispetto all'acciaio 23MnNiMoCr54.
2. Condizioni di servizio della catena mineraria e analisi dei guasti
2.1 Condizioni di servizio della catena mineraria
Le condizioni di servizio della catena a maglie tonde sono: (1) forza di tensione; (2) fatica causata dal carico pulsante; (3) attrito e usura si verificano tra le maglie della catena, le maglie della catena e i pignoni della catena, e le maglie della catena e le piastre centrali e i lati della scanalatura; (4) corrosione causata dall'azione del carbone polverizzato, della polvere di roccia e dell'aria umida.
2.2 Analisi dei guasti dei collegamenti della catena mineraria
Le forme di rottura delle maglie della catena mineraria possono essere approssimativamente suddivise in: (1) il carico della catena supera il suo carico di rottura statico, con conseguente frattura prematura. Questa frattura si verifica principalmente nelle parti difettose della spalla della maglia della catena o nella zona rettilinea, come la cricca dovuta alla saldatura a scintille, alla zona termicamente alterata e alla cricca del materiale della barra; (2) Dopo un periodo di funzionamento, la maglia della catena mineraria non ha raggiunto il carico di rottura, con conseguente frattura causata da fatica. Questa frattura si verifica principalmente nella connessione tra il braccio rettilineo e la corona della maglia della catena.
Requisiti per la catena a maglie tonde da miniera: (1) avere un'elevata capacità di carico con lo stesso materiale e sezione; (2) avere un carico di rottura più elevato e un migliore allungamento; (3) avere una piccola deformazione sotto l'azione della massima capacità di carico per garantire un buon accoppiamento; (4) avere un'elevata resistenza alla fatica; (5) avere un'elevata resistenza all'usura; (6) avere un'elevata tenacità e un migliore assorbimento del carico d'impatto; (7) le dimensioni geometriche per soddisfare il disegno.
3. Processo di produzione della catena mineraria
Processo di produzione della catena mineraria: taglio della barra → piegatura e saldatura → giunzione → saldatura → prova di trazione primaria → trattamento termico → prova di trazione secondaria → ispezione. La saldatura e il trattamento termico sono i processi chiave nella produzione di catene a maglie tonde per l'industria mineraria, che influiscono direttamente sulla qualità del prodotto. Parametri di saldatura scientifici possono migliorare la resa e ridurre i costi di produzione; un appropriato processo di trattamento termico può valorizzare appieno le proprietà del materiale e migliorare la qualità del prodotto.
Per garantire la qualità della saldatura delle catene minerarie, sono state eliminate la saldatura ad arco manuale e la saldatura di testa a resistenza. La saldatura di testa a scintillio è ampiamente utilizzata per i suoi eccezionali vantaggi, come l'elevato grado di automazione, la bassa intensità di manodopera e la qualità costante del prodotto.
Attualmente, il trattamento termico delle catene a maglie rotonde per l'industria mineraria prevede generalmente il riscaldamento a induzione a media frequenza, con tempra e rinvenimento continui. L'essenza del riscaldamento a induzione a media frequenza consiste nel fatto che la struttura molecolare dell'oggetto viene agitata sotto l'azione del campo elettromagnetico, le molecole ottengono energia e si scontrano per produrre calore. Durante il trattamento termico a induzione a media frequenza, l'induttore è collegato a una corrente alternata a media frequenza di una certa frequenza e le maglie della catena si muovono a velocità uniforme nell'induttore. In questo modo, nelle maglie della catena viene generata una corrente indotta con la stessa frequenza e direzione opposta a quella dell'induttore, in modo che l'energia elettrica possa essere trasformata in energia termica e le maglie della catena possano essere riscaldate alla temperatura richiesta per la tempra e il rinvenimento in breve tempo.
Il riscaldamento a induzione a media frequenza è rapido e riduce l'ossidazione. Dopo la tempra, si ottengono una struttura di tempra molto fine e una granulometria austenitica molto fine, che migliora la resistenza e la tenacità della maglia della catena. Allo stesso tempo, offre anche i vantaggi di pulizia, igiene, facilità di regolazione ed elevata efficienza produttiva. Nella fase di rinvenimento, la zona di saldatura della maglia della catena passa attraverso una temperatura di rinvenimento più elevata ed elimina in breve tempo una grande quantità di stress interno di tempra, il che ha un effetto molto significativo sul miglioramento della plasticità e della tenacità della zona di saldatura e ritarda l'innesco e lo sviluppo di cricche. La temperatura di rinvenimento nella parte superiore della spalla della maglia della catena è bassa e presenta una maggiore durezza dopo il rinvenimento, il che favorisce l'usura della maglia della catena durante il processo di lavorazione, ovvero l'usura tra le maglie della catena e l'ingranamento tra le maglie della catena e il pignone.
4. Conclusion
(1) L'acciaio per catene a maglie tonde ad alta resistenza per l'industria mineraria si sta evolvendo verso una maggiore resistenza, una maggiore temprabilità, una maggiore tenacità plastica e una maggiore resistenza alla corrosione rispetto all'acciaio 23MnNiMoCr54 comunemente utilizzato nel mondo. Attualmente, sono stati applicati nuovi gradi di acciaio brevettati.
(2) Il miglioramento delle proprietà meccaniche delle catene a maglie tonde ad alta resistenza per l'industria mineraria promuove il continuo miglioramento e il perfezionamento del metodo di trattamento termico. L'applicazione razionale e il controllo accurato della tecnologia di trattamento termico sono fondamentali per migliorare le proprietà meccaniche della catena. La tecnologia di trattamento termico delle catene per l'industria mineraria è diventata la tecnologia di base per i produttori di catene.
(3) Le dimensioni, la forma e la struttura della catena a maglie tonde ad alta resistenza per l'estrazione mineraria sono state migliorate e ottimizzate. Tali miglioramenti e ottimizzazioni sono stati apportati in base ai risultati dell'analisi delle sollecitazioni della catena e tenendo conto della necessità di aumentare la potenza delle attrezzature per l'estrazione del carbone e della limitazione dello spazio sotterraneo della miniera di carbone.
(4) L'aumento delle specifiche delle catene a maglie tonde ad alta resistenza per l'industria mineraria, il cambiamento della forma strutturale e il miglioramento delle proprietà meccaniche promuovono lo sviluppo altrettanto rapido delle attrezzature e della tecnologia per la produzione di catene a maglie tonde in acciaio.
Data di pubblicazione: 22-12-2021
