1. Storia delle catene a maglie tonde per l'industria mineraria
Con la crescente domanda di energia da carbone nell'economia mondiale, i macchinari per l'estrazione del carbone si sono sviluppati rapidamente. Come principale attrezzatura per l'estrazione meccanizzata completa del carbone nelle miniere di carbone, anche il componente di trasmissione sul trasportatore a raschiatore si è sviluppato rapidamente. In un certo senso, lo sviluppo del trasportatore a raschiatore dipende dallo sviluppo dicatena a maglie tonde ad alta resistenza per l'estrazione mineraria. La catena a maglie tonde ad alta resistenza per l'estrazione mineraria è la parte chiave del trasportatore a raschiatore a catena nelle miniere di carbone. La sua qualità e le sue prestazioni sarannoinfluisce direttamente sull'efficienza operativa delle attrezzature e sulla 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, la progettazione di catene diverse e lo sviluppo della tecnologia di produzione delle catene. Grazie a questi sviluppi, le proprietà meccaniche e l'affidabilità dicatena a maglie tonde per l'estrazione minerariasono state notevolmente migliorate. Le specifiche e le proprietà meccaniche delle catene prodotte da alcune aziende produttrici di catene all'avanguardia nel mondo hanno superato di gran lunga lo standard tedesco DIN 22252, ampiamente utilizzato a livello mondiale.
L'acciaio di bassa qualità utilizzato inizialmente per le catene a maglie tonde nelle miniere all'estero era perlopiù acciaio al carbonio-manganese, con basso contenuto di carbonio, basso contenuto di elementi di lega, bassa temprabilità e diametro della catena < ø 19 mm. Negli anni '70, sono stati sviluppati acciai per catene di alta qualità della serie manganese-nichel-cromo-molibdeno. Tra gli acciai tipici si annoverano il 23MnNiMoCr52, il 23MnNiMoCr64, ecc. Questi acciai presentano buona temprabilità, saldabilità, resistenza e tenacità, e sono adatti alla produzione su larga scala di catene di grado C. L'acciaio 23MnNiMoCr54 è stato sviluppato alla fine degli anni '80. Partendo dall'acciaio 23MnNiMoCr64, il contenuto di silicio e manganese è stato ridotto e quello di cromo e molibdeno aumentato. La sua tenacità è risultata superiore a quella dell'acciaio 23MnNiMoCr64. Negli ultimi anni, a causa del continuo miglioramento dei requisiti prestazionali delle catene in acciaio a maglie tonde e del costante aumento delle specifiche delle catene dovuto all'estrazione meccanizzata del carbone nelle miniere, alcune aziende produttrici di catene hanno sviluppato nuove leghe di acciaio speciali, alcune delle cui proprietà risultano 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 e analisi dei guasti delle catene minerarie
2.1 Condizioni di servizio della catena mineraria
Le condizioni di servizio della catena a maglie tonde sono: (1) forza di trazione; (2) fatica causata da carico pulsante; (3) attrito e usura che si verificano tra le maglie della catena, tra le maglie della catena e le ruote dentate, e tra le maglie della catena e le piastre intermedie e i lati della scanalatura; (4) la corrosione è causata dall'azione di carbone polverizzato, polvere di roccia e aria umida.
2.2 Analisi dei guasti degli anelli della catena mineraria
Le modalità di rottura delle maglie delle catene da miniera possono essere approssimativamente suddivise in: (1) il carico della catena supera il suo carico di rottura statico, provocando una frattura prematura. Questa frattura si verifica principalmente nelle parti difettose della spalla della maglia della catena o nella zona rettilinea, come ad esempio le crepe nella zona termicamente alterata della saldatura a resistenza e le crepe nel materiale della singola barra; (2) dopo un certo periodo di funzionamento, la maglia della catena da miniera non ha raggiunto il carico di rottura, provocando una frattura dovuta alla fatica. Questa frattura si verifica principalmente nel punto di collegamento tra il braccio rettilineo e la corona della maglia della catena.
Requisiti per le catene a maglie tonde da miniera: (1) avere un'elevata capacità portante con lo stesso materiale e sezione; (2) avere un carico di rottura più elevato e un allungamento migliore; (3) avere una piccola deformazione sotto l'azione della massima capacità di carico per garantire un buon ingranamento; (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 devono essere conformi al disegno.
3. Processo di produzione della catena mineraria
Processo di produzione della catena minerariaTaglio della barra → piegatura e intreccio → giunzione → saldatura → prova di collaudo primaria → trattamento termico → prova di collaudo secondaria → ispezione. La saldatura e il trattamento termico sono i processi chiave nella produzione di catene a maglie tonde per l'industria mineraria, che influenzano direttamente la qualità del prodotto. Parametri di saldatura scientificamente definiti possono migliorare la resa e ridurre i costi di produzione; un adeguato processo di trattamento termico può sfruttare appieno le proprietà del materiale e migliorare la qualità del prodotto.
Al fine di garantire la qualità della saldatura delle catene da miniera, la saldatura ad arco manuale e la saldatura di testa a resistenza sono state eliminate. La saldatura di testa a scarica elettrica è ampiamente utilizzata grazie ai suoi notevoli vantaggi, quali l'elevato grado di automazione, la bassa intensità di lavoro e la qualità stabile del prodotto.
Attualmente, il trattamento termico delle catene a maglie tonde per l'industria mineraria si basa generalmente sul riscaldamento a induzione a media frequenza, seguito da tempra e rinvenimento continui. Il principio fondamentale del riscaldamento a induzione a media frequenza è che la struttura molecolare del materiale viene agitata dal campo elettromagnetico, le molecole acquisiscono energia e collidono producendo calore. Durante il trattamento termico a induzione a media frequenza, l'induttore è collegato a una corrente alternata a media frequenza di una determinata frequenza e le maglie della catena si muovono a velocità uniforme all'interno dell'induttore. In questo modo, nelle maglie della catena si genera una corrente indotta con la stessa frequenza e direzione opposta a quella dell'induttore, che trasforma l'energia elettrica in energia termica, consentendo di riscaldare le maglie della catena alla temperatura richiesta per la tempra e il rinvenimento in breve tempo.
Il riscaldamento a induzione a media frequenza offre velocità elevata e minore ossidazione. Dopo la tempra, si ottiene una struttura di tempra e una granulometria dell'austenite molto fini, che migliorano la resistenza e la tenacità della maglia della catena. Allo stesso tempo, presenta 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 una grande quantità di tensioni interne di tempra in breve tempo, il che ha un effetto molto significativo sul miglioramento della plasticità e della tenacità della zona di saldatura e sul ritardo dell'innesco e della propagazione delle 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 lavoro, ovvero l'usura tra le maglie della catena e l'ingranamento tra le maglie della catena e la ruota dentata della catena.
4. Conclusion
(1) L'acciaio per catene a maglie tonde ad alta resistenza per l'industria mineraria si sta sviluppando nella direzione di una maggiore resistenza, maggiore temprabilità, maggiore tenacità plastica e 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 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 chiave dei produttori di catene.
(3) Le dimensioni, la forma e la struttura della catena di maglie tonde ad alta resistenza per l'estrazione mineraria sono state migliorate e ottimizzate. Questi miglioramenti e ottimizzazioni sono stati effettuati in base ai risultati dell'analisi delle sollecitazioni della catena e nella condizione che la potenza delle attrezzature per l'estrazione del carbone debba essere aumentata e che lo spazio sotterraneo della miniera di carbone sia limitato.
(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 il corrispondente rapido sviluppo delle attrezzature e delle tecnologie per la produzione di catene a maglie tonde in acciaio.
Data di pubblicazione: 22 dicembre 2021
