1. 鉱山用丸リンクチェーンの歴史
世界経済における石炭エネルギー需要の高まりに伴い、石炭採掘機械は急速に発展してきました。石炭鉱山における総合機械採掘の主要設備として、スクレーパーコンベアの伝動部品も急速に発展してきました。ある意味で、スクレーパーコンベアの発展は、採掘用高強度丸リンクチェーン鉱山用高強度丸リンクチェーンは、石炭鉱山のチェーンスクレーパーコンベアの主要部品です。その品質と性能は、炭鉱の設備の稼働効率と石炭の生産量に直接影響を及ぼします。
鉱山用高強度丸リンクチェーンの開発は、主に鉱山用丸リンクチェーン用鋼の開発、チェーン熱処理技術の開発、丸鋼リンクチェーンのサイズと形状の最適化、様々なチェーン設計、そしてチェーン製造技術の開発といった側面から構成されています。これらの開発により、鉱山用丸リンクチェーンの機械的特性と信頼性が向上しました。ラウンドリンクチェーンの採掘大幅に改善されました。世界の先進的なチェーン製造企業が生産するチェーンの仕様と機械的特性は、世界で広く使用されているドイツのDIN 22252規格をはるかに上回っています。
海外の初期の鉱山用丸リンクチェーンの低級鋼は、主に炭素マンガン鋼で、炭素含有量が低く、合金元素含有量が低く、焼入れ性が低く、チェーン径がø19mm未満でした。1970年代には、マンガンニッケルクロムモリブデン系の高級チェーン鋼が開発されました。代表的な鋼材には、23MnNiMoCr52、23MnNiMoCr64などがあり、これらの鋼材は焼入れ性、溶接性、強度、靭性に優れており、大型C級チェーンの製造に適しています。23MnNiMoCr54鋼は1980年代後半に開発されました。23MnNiMoCr64鋼をベースに、シリコンとマンガンの含有量を減らし、クロムとモリブデンの含有量を増やしました。その靭性は23MnNiMoCr64鋼よりも優れていました。近年、丸リンク鋼チェーンに対する性能要求の継続的な向上と、炭鉱における機械採掘によるチェーン規格の継続的な増加により、一部のチェーンメーカーは特殊な新鋼種を開発しており、これらの新鋼種の一部の特性は23MnNiMoCr54鋼よりも優れています。例えば、ドイツのJDT社が開発した「HO」鋼は、23MnNiMoCr54鋼と比較してチェーン強度を15%向上させることができます。
2.鉱業チェーンのサービス条件と故障分析
2.1 マイニングチェーンのサービス条件
丸リンクチェーンの使用条件は、(1)張力、(2)脈動荷重による疲労、(3)チェーンリンク間、チェーンリンクとチェーンスプロケット間、チェーンリンクと中間プレートおよび溝側面間で摩擦と摩耗が発生すること、(4)微粉炭、岩石粉、湿った空気の作用により腐食が発生することです。
2.2 採掘チェーンリンクの故障解析
鉱山用チェーンリンクの破断形態は、大きく分けて以下の2つに分類されます。(1) チェーンの荷重が静的破断荷重を超え、早期破断に至る場合。この破断は、フラッシュバット溶接の熱影響部による亀裂や個々のバー材の亀裂など、チェーンリンクの肩部または直線部の欠陥部で発生することが多いです。(2) 一定期間運転した後もチェーンリンクが破断荷重に達しないため、疲労によって破断に至る場合。この破断は、主に直線部とチェーンリンクのクラウン部の接続部で発生します。
鉱山用丸リンクチェーンの要件：（1）同じ材質、断面で高い耐荷重性を持つこと。（2）破断荷重が高く、伸びが優れていること。（3）最大荷重負荷時の変形が小さく、良好な噛み合いが確保できること。（4）疲労強度が高いこと。（5）耐摩耗性が高いこと。（6）靭性が高く、衝撃荷重の吸収性に優れていること。（7）形状寸法が図面に適合していること。
3.マイニングチェーンの生産プロセス
マイニングチェーンの生産プロセスバー切断→曲げ・編み→接合→溶接→一次耐力試験→熱処理→二次耐力試験→検査。溶接と熱処理は、鉱山用ラウンドリンクチェーンの製造における重要な工程であり、製品の品質に直接影響を及ぼします。科学的な溶接パラメータは歩留まりを向上させ、生産コストを削減します。適切な熱処理プロセスは、材料特性を最大限に発揮させ、製品の品質を向上させます。
鉱山チェーンの溶接品質を確保するため、手作業によるアーク溶接や抵抗突合せ溶接は廃止され、フラッシュバット溶接は、高度な自動化、労働集約度の低さ、製品品質の安定性といった優れた利点から広く採用されています。
現在、鉱山用丸リンクチェーンの熱処理は、一般的に中周波誘導加熱、連続焼入れ・焼戻しを採用しています。中周波誘導加熱の原理は、電磁場によって対象物の分子構造が攪拌され、分子がエネルギーを得て衝突することで発熱することです。中周波誘導熱処理中、インダクタは一定周波数の中周波交流に接続され、チェーンリンクはインダクタ内を一定速度で移動します。これにより、チェーンリンクにはインダクタと同じ周波数で逆方向の誘導電流が発生し、電気エネルギーが熱エネルギーに変換され、チェーンリンクは短時間で焼入れ・焼戻しに必要な温度まで加熱されます。
中周波誘導加熱は加熱速度が速く、酸化が少ない。焼入れ後、非常に微細な焼入れ組織とオーステナイト粒径が得られ、チェーンリンクの強度と靭性が向上します。同時に、清潔さ、衛生性、調整の容易さ、生産効率の高さなどの利点もあります。焼戻し段階では、チェーンリンク溶接部がより高い焼戻し温度を通過し、短時間で大量の焼戻し内部応力を除去します。これは、溶接部の可塑性と靭性を向上させ、亀裂の発生と発展を遅らせるのに非常に重要な効果があります。チェーンリンク肩部上部の焼戻し温度は低く、焼戻し後の硬度が高く、作業工程中のチェーンリンクの摩耗、すなわちチェーンリンク間の摩耗とチェーンリンクとチェーンスプロケットの噛み合いを促進します。
4. 結論
（1）鉱山用高強度丸リンクチェーン用鋼は、世界で一般的に使用されている23MnNiMoCr54鋼よりも、高強度、高焼入れ性、高塑性靭性、高耐食性を実現する方向で開発が進められており、現在、新規および特許取得済みの鋼種が採用されています。
（2）鉱山用高強度丸リンクチェーンの機械的特性向上は、熱処理方法の継続的な改善と完成を促進する。熱処理技術の適切な適用と正確な制御は、チェーンの機械的特性向上の鍵となる。鉱山チェーンの熱処理技術は、チェーンメーカーの中核技術となっている。
（3）採掘用高強度丸リンクチェーンのサイズ、形状、チェーン構造を改良・最適化しました。これらの改良・最適化は、チェーン応力解析結果に基づき、採掘設備の出力向上と炭鉱の地下空間の制約という条件下で実施されました。
（4）鉱山用高強度丸リンクチェーンの規格向上、構造形式の変化、機械的性質の向上により、丸鋼リンクチェーン製造設備と技術の急速な発展が促進される。
投稿日時: 2021年12月22日
