Una strategia di gestione della catena AFC prolunga la durata e previene tempi di inattività non pianificati
Catena minerariapuò fare o distruggere un'operazione.Mentre la maggior parte delle miniere a parete lunga utilizza una catena da 42 mm o superiore sui loro trasportatori frontali corazzati (AFC), molte miniere funzionano con catene da 48 mm e alcune con catene larghe fino a 65 mm.I diametri maggiori possono prolungare la durata della catena.Gli operatori a parete lunga spesso prevedono di superare gli 11 milioni di tonnellate con le misure da 48 mm e fino a 20 milioni di tonnellate con le misure da 65 mm prima che la catena venga messa fuori servizio.La catena di queste dimensioni maggiori è costosa, ma ne vale la pena se è possibile estrarre un intero pannello o due senza un arresto dovuto a un guasto della catena.Tuttavia, se si verifica una rottura della catena a causa di cattiva gestione, cattiva gestione, monitoraggio improprio oa causa di condizioni ambientali che possono causare incrinature da corrosione da stress (SCC), la miniera deve affrontare grossi problemi.In questa situazione, il prezzo pagato per quella catena diventa discutibile.
Se un operatore longwall non gestisce la migliore catena possibile per le condizioni della miniera, un arresto non pianificato potrebbe facilmente cancellare qualsiasi risparmio sui costi ottenuto durante il processo di acquisto.Quindi cosa dovrebbe fare un operatore di longwall?Dovrebbero prestare molta attenzione alle condizioni specifiche del sito e scegliere attentamente una catena.Dopo che la catena è stata acquistata, devono spendere tempo e denaro aggiuntivi necessari per gestire correttamente l'investimento.Questo può pagare dividendi significativi.
Il trattamento termico può aumentare la resistenza della catena, ridurne la fragilità, alleviare le sollecitazioni interne, aumentare la resistenza all'usura o migliorare la lavorabilità della catena.Il trattamento termico è diventato una forma d'arte e varia da produttore a produttore.L'obiettivo è quello di ottenere un equilibrio di proprietà del metallo che si adatti al meglio alla funzione del prodotto.La catena a tempra differenziale è una delle tecniche più sofisticate utilizzate da Parsons Chain in cui la corona della maglia della catena rimane dura per resistere all'usura e le gambe se le maglie sono più morbide aumentano la tenacità e la duttilità in servizio.
La durezza è la capacità di resistere all'usura ed è indicata dal numero di durezza Brinell con il simbolo HB o dal numero di durezza Vickers (HB).La scala di durezza Vickers è veramente proporzionale, quindi un materiale di 800 HV è otto volte più duro di uno con una durezza di 100 HV.Fornisce quindi una scala razionale di durezza dal materiale più morbido a quello più duro.Per valori di durezza bassi, fino a circa 300, i risultati di durezza Vickers e Brinell sono approssimativamente gli stessi, ma per valori superiori i risultati Brinell sono inferiori a causa della distorsione del penetratore a sfera.
Il Charpy Impact Test è una misura della fragilità di un materiale che può essere ottenuta da un test di impatto.L'anello di catena viene intagliato nel punto di saldatura sull'anello e posto nel percorso di un pendolo oscillante, l'energia richiesta per fratturare il campione essendo misurata dalla riduzione dell'oscillazione del pendolo.
La maggior parte dei produttori di catene risparmia pochi metri di ogni ordine di lotto per consentire l'esecuzione di test distruttivi completi.I risultati completi dei test e i certificati vengono normalmente forniti con la catena che viene normalmente spedita in coppie abbinate da 50 m.Anche l'allungamento alla forza di prova e l'allungamento totale alla frattura sono rappresentati graficamente durante questo test distruttivo.
La catena ottimale
L'obiettivo è combinare tutte queste caratteristiche per creare la catena ottimale, che include le seguenti prestazioni:
• Maggiore resistenza alla trazione;
• Maggiore resistenza all'usura della maglia interna;
• Elevata resistenza al danneggiamento del pignone;
• Maggiore resistenza alla fessurazione martensitica;
• Maggiore tenacità;
• Maggiore durata a fatica;E
• Resistenza all'SCC.
Tuttavia, non esiste una soluzione perfetta, solo vari compromessi.Un punto di snervamento elevato tenderà a provocare un'elevata sollecitazione residua, se associato a un'elevata durezza per aumentare la resistenza all'usura, tenderà anche a diminuire la tenacità e la resistenza alla tensocorrosione.
I produttori si sforzano continuamente di sviluppare catene che durino più a lungo e sopravvivano a condizioni difficili.Alcuni produttori galvanizzano la catena per far fronte ad ambienti corrosivi.Un'altra opzione è la catena COR-X, realizzata con una lega brevettata di vanadio, nichel, cromo e molibdeno che combatte l'SCC.Ciò che rende unica questa soluzione è che le proprietà anti-corrosione sono omogenee in tutta la struttura metallurgica della catena e la sua efficacia non cambia con l'usura della catena.COR-X ha dimostrato di aumentare sostanzialmente la durata della catena in ambienti corrosivi e di eliminare virtualmente i guasti dovuti alla tensocorrosione.I test hanno stabilito che la forza di rottura e di manovra è aumentata del 10%.L'impatto della tacca è aumentato del 40% e la resistenza all'SCC è aumentata del 350% rispetto alla catena normale (DIN 22252).
Ci sono casi in cui la catena COR-X 48 mm ha percorso 11 milioni di tonnellate senza un guasto correlato alla catena prima di essere smantellata.E l'installazione iniziale della catena a banda larga OEM da parte di Joy presso la miniera BHP Billiton San Juan gestiva la catena Parsons COR-X prodotta nel Regno Unito, che si dice abbia trasportato fino a 20 milioni di tonnellate dalla faccia durante la sua vita.
Catena inversa per prolungare la durata della catena
La causa principale dell'usura della catena è il movimento di ciascuna maglia verticale che ruota intorno alla maglia orizzontale adiacente mentre entra ed esce dalla ruota dentata motrice.Ciò porta anche a una maggiore usura su un piano delle maglie mentre ruotano attraverso la ruota dentata, quindi uno dei modi più efficaci per prolungare la vita di una catena usata è ruotarla o invertirla di 180º per far scorrere la catena nella direzione opposta .Ciò metterà in funzione le superfici "inutilizzate" delle maglie e si tradurrà in un'area delle maglie meno usurata, il che equivale a una maggiore durata della catena.
Il carico irregolare del trasportatore, per una serie di motivi, può portare a un'usura irregolare delle due catene, provocando un'usura più rapida di una catena rispetto all'altra.L'usura irregolare o l'allungamento in una o entrambe le catene, come può accadere con i gruppi esterni gemelli, può causare il disallineamento dei facchini o il fuori passo mentre girano intorno alla ruota dentata di trasmissione.Ciò può anche essere causato dall'allentamento di una delle due catene.Questo effetto di squilibrio porterà a problemi operativi, oltre a causare un'usura eccessiva e possibili danni alle ruote dentate di trasmissione.
Sistema di tensionamento
È necessario un programma sistematico di tensionamento e manutenzione per garantire che dopo l'installazione il tasso di usura della catena sia controllato con entrambe le catene che si allungano a causa dell'usura a un tasso controllato e comparabile.
Nell'ambito di un programma di manutenzione, il personale addetto alla manutenzione misurerà l'usura della catena e la tensione, sostituendo la catena quando si è usurata oltre il 3%.Per apprezzare cosa significhi in termini reali questo grado di usura della catena, va ricordato che su un fronte lungo 200 m, un'usura della catena del 3% comporta un aumento della lunghezza della catena di 12 m per ogni trefolo.Il personale addetto alla manutenzione sostituirà anche i pignoni e gli estrattori di consegna e ritorno quando questi si usurano o si danneggiano, esaminerà il cambio e il livello dell'olio e si assicurerà, a intervalli regolari, che i bulloni siano serrati.
Esistono metodi ben consolidati per calcolare il corretto livello di pretesa e questi si rivelano una guida molto utile ai valori iniziali.Tuttavia, il metodo più affidabile consiste nell'osservare la catena mentre lascia la ruota dentata motrice quando l'AFC funziona a pieno carico.Si dovrebbe vedere che la catena mostra solo un minimo di gioco (due maglie) mentre si stacca dalla ruota dentata di trasmissione.Quando esiste un tale livello, la pretesa deve essere misurata, registrata e impostata per il futuro come livello operativo per quella particolare faccia.Le letture di pre-tensione dovrebbero essere prese su base regolare e il numero di collegamenti rimossi dovrebbe essere registrato.Ciò fornirà un avviso tempestivo dell'inizio dell'usura del differenziale o dell'usura eccessiva.
I facchini piegati devono essere raddrizzati o modificati senza indugio.Riducono le prestazioni del trasportatore e possono causare la caduta della barra dalla pista inferiore e il salto sulla ruota dentata, danneggiando entrambe le catene, la ruota dentata e le barre di volo.
Gli operatori di Longwall dovrebbero stare attenti agli estrattori di catena usurati e danneggiati in quanto potrebbero consentire alla catena allentata di rimanere nella ruota dentata e ciò potrebbe causare inceppamenti e danni.
La gestione della catena inizia durante l'installazione
La necessità di una buona linea del viso dritta non può essere enfatizzata troppo.È probabile che qualsiasi deviazione nell'allineamento della faccia si traduca in pretese differenziali tra le catene sul lato frontale e sul lato gob che portano a un'usura irregolare.È più probabile che ciò accada sulla faccia appena stabilita mentre le catene attraversano un periodo di "assestamento".
Una volta che si è formato un modello di usura differenziale, è virtualmente impossibile correggerlo.Il più delle volte il differenziale continua a peggiorare con l'usura della catena allentata per creare più gioco.
Gli effetti negativi della corsa con una linea del viso scadente che porta a variazioni eccessive di lato per pretese laterali sono illustrati rivedendo i numeri.Ad esempio, una parete lunga 1.000 piedi con catena AFC da 42 mm che ha circa 4.000 maglie su ciascun lato.Accettando che la rimozione del metallo di usura dell'interconnessione avvenga a entrambe le estremità del collegamento.La catena ha 8.000 punti in cui il metallo viene consumato dalle pressioni di interconnessione mentre viene guidato e mentre vibra lungo la faccia, subisce un carico d'urto o è influenzato da un attacco corrosivo.Pertanto, per ogni 1/1.000 di pollice di usura generiamo 8 pollici di aumento della lunghezza.Qualsiasi leggera variazione tra i tassi di usura sul lato frontale e sul lato goccia, causata da tensioni irregolari, si moltiplica rapidamente fino a una variazione importante nelle lunghezze della catena.
Due fucinature sulla ruota dentata contemporaneamente potrebbero portare a un'usura indebita del profilo del dente.Ciò è dovuto alla perdita di posizione positiva nella ruota dentata di trasmissione che consente alla maglia di scorrere sui denti di guida.Questa azione di scorrimento taglia il collegamento e aumenta anche il tasso di usura sui denti della ruota dentata.Una volta stabilito come modello di usura, può solo accelerare.Al primo segno di taglio della maglia, i pignoni devono essere esaminati e sostituiti se necessario, prima che il danno distrugga la catena.
Un pretensionamento della catena troppo elevato causerà anche un'usura eccessiva sia della catena che della ruota dentata.Le pretensionazioni della catena devono essere stabilite a valori che impediscano la creazione di un eccessivo allentamento della catena a pieno carico.Tali condizioni consentiranno di "sfilare fuori" le barre raschianti e il rischio di danni alla ruota dentata di coda causati dal raggruppamento della catena quando lascia la ruota dentata.Se le pretese sono impostate su valori troppo alti, ci sono due evidenti pericoli: un'usura esagerata delle maglie della catena e un'usura esagerata delle ruote dentate di trasmissione.
L'eccessiva tensione della catena può essere un killer
La tendenza comune è quella di tendere troppo la catena.L'obiettivo dovrebbe essere quello di controllare regolarmente il pretensionamento e di rimuovere la catena allentata con incrementi di due maglie.Più di due maglie indicherebbero che la catena era troppo lenta o la rimozione di quattro maglie creerebbe una pretensione troppo elevata che indurrebbe una forte usura delle maglie e ridurrebbe seriamente la durata della catena.
Supponendo che l'allineamento del fronte sia buono, il valore della pretensione in un lato non dovrebbe superare il valore nell'altro lato di più di una tonnellata.Una buona gestione della faccia dovrebbe garantire che qualsiasi differenziale possa essere mantenuto a non più di due tonnellate per tutta la vita operativa della catena.
L'aumento della lunghezza dovuto all'usura delle maglie (a volte indicato erroneamente come "allungamento della catena") può raggiungere il 2% e continuare a funzionare con pignoni nuovi.
Il grado di usura delle maglie non è un problema se la catena e le ruote dentate si usurano insieme mantenendo così la loro compatibilità.Tuttavia, l'usura delle maglie comporta una riduzione del carico di rottura delle catene e della resistenza ai carichi d'urto.
Un metodo semplice per misurare l'usura delle maglie consiste nell'utilizzare un calibro, misurando in cinque sezioni del passo e applicando al grafico dell'allungamento della catena.Le catene dovrebbero generalmente essere prese in considerazione per la sostituzione quando l'usura delle maglie supera il 3%.Ad alcuni responsabili della manutenzione conservativa non piace che la loro catena superi il 2% di allungamento.
Una buona gestione della catena inizia nella fase di installazione.Un monitoraggio intensivo con correzioni, se necessario, durante il periodo di assestamento contribuirà a garantire una vita della catena lunga e senza problemi.
(Per gentile concessione diEllton Longwall)
Tempo di pubblicazione: 26 settembre 2022