1. 鉱業用円形リンクチェーンの物語
世界経済における石炭エネルギー需要の増加に伴い、石炭採掘機械は急速に発展してきた。炭鉱における総合的な機械化石炭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た。ある意味で、スクレーパーコンベアの発展は、鉱山用高強度丸型リンクチェーン炭鉱のチェーンスクレーパーコンベヤの重要な部品は、高強度丸リンクチェーンです。その品質と性能は、炭鉱の設備稼働効率と石炭生産量に直接影響を与える。
鉱山用高強度丸リンクチェーンの開発は主に以下の側面を含みます。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、さまざまなチェーン設計、およびチェーン製造技術の開発。これらの開発により、機械的特性と信頼性が向上し、マイニングラウンドリンクチェーン大幅に改善された。世界の一部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および機械的特性は、世界中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る。
海外で初期の鉱山用丸型チェーンに使用されていた低グレード鋼は、主に炭素マンガン鋼で、炭素含有量、合金元素含有量、焼入れ性が低く、チェーン径はø 19mm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高級チェーン鋼が開発されました。代表的な鋼種としては、23MnNiMoCr52、23MnNiMoCr64などがあり、これらの鋼種は焼入れ性、溶接性、強度、靭性に優れ、大型Cグレード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、ケイ素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たものです。その靭性は23MnNiMoCr64鋼よりも優れています。近年、炭鉱における機械化された石炭採掘に伴う丸型鋼製チェーンの性能要求の継続的な向上とチェーン仕様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、これらの新鋼種の中には23MnNiMoCr54鋼よりも優れた特性を持つものもあります。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. マイニングチェーンのサービス条件と故障解析
2.1 鉱業チェーンのサービス条件
丸型リンクチェーンの使用条件は次のとおりです。(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板および溝側面間の摩擦と摩耗; (4) 粉炭、岩粉、湿った空気の作用による腐食。
2.2 マイニングチェーンリンクの故障解析
鉱山用チェーンリンクの破損形態は、大まかに次の2つに分類できます。(1) チェーンの荷重が静的破断荷重を超え、早期に破損する。この破損は、フラッシュバット溶接の熱影響部からの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分で発生することが多い。(2) 一定期間稼働した後、鉱山用チェーンリンクが破断荷重に達しておらず、疲労による破損が発生する。この破損は、直線アームとチェーンリンクのクラウンとの接続部で発生することが多い。
鉱山用丸型リンクチェーンの要件: (1) 同じ材料と断面で高い耐荷重能力を有すること。(2) より高い破断荷重と優れた伸びを有すること。(3) 最大荷重負荷時の変形が小さく、良好な噛み合いを確保すること。(4) 高い疲労強度を有すること。(5) 高い耐摩耗性を有すること。(6) 高い靭性と優れた衝撃荷重吸収性を有すること。(7) 図面に適合する幾何学的寸法を有すること。
3. 鉱山チェーンの生産プロセス
鉱山チェーンの製造工程: 棒材切断 → 曲げ加工と編み込み → 接合 → 溶接 → 一次試験 → 熱処理 → 二次試験 → 検査。溶接と熱処理は、鉱山用丸型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します。科学的な溶接パラメータは歩留まりを向上させ、製造コストを削減できます。適切な熱処理工程は、材料特性を最大限に引き出し、製品の品質を向上させます。
鉱山用チェーンの溶接品質を確保するため、手動アーク溶接と抵抗突合せ溶接は廃止されました。フラッシュ突合せ溶接は、自動化の度合いが高く、労働負荷が少なく、製品品質が安定しているといった優れた利点があるため、広く採用されています。
現在、鉱山用丸型チェーンの熱処理は、一般的に中周波誘導加熱と連続焼入れ焼戻しを採用しています。中周波誘導加熱の本質は、電磁場下で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熱が発生するという点にあります。中周波誘導加熱処理では、誘導器に一定周波数の中周波交流が接続され、チェーンリンクが誘導器内を一定速度で移動します。これにより、誘導器と同じ周波数で逆方向の誘導電流がチェーンリンクに発生し、電気エネルギーが熱エネルギーに変換され、チェーンリンクを短時間で焼入れ焼戻しに必要な温度まで加熱することができます。
中周波誘導加熱は、加熱速度が速く、酸化が少ないという特徴があります。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、清潔で衛生的、調整が容易で生産効率が高いという利点もあります。焼き戻し工程では、チェーンリンクの溶接部がより高い焼き戻し温度を通過し、短時間で大量の焼入れ内部応力が除去されるため、溶接部の塑性と靭性が向上し、亀裂の発生と進展が遅延するという非常に大きな効果があります。チェーンリンク肩部の上部の焼き戻し温度は低く、焼き戻し後の硬度が高くなるため、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やチェーンリンクとチェーンスプロケットの噛み合いが促進されます。
4. 結論
（１）鉱山用高強度丸型リンクチェーン鋼は、世界で一般的に使用されている２３マンガンニッケルモリブデンクロム５４鋼よりも高強度、高焼入れ性、高塑性靭性、耐食性の方向に開発が進められており、現在では新規特許鋼種が採用されている。
（２）鉱山用高強度丸型リンクチェーンの機械的特性の向上は、熱処理方法の継続的な改善と完成を促進します。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を向上させる鍵となります。鉱山用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ます。
（３）採掘用高強度丸型リンクチェーンのサイズ、形状、チェーン構造が改良・最適化された。これらの改良・最適化は、チェーン応力解析の結果に基づき、石炭採掘設備の出力増加と炭鉱の地下空間の制限という条件の下で行われた。
（４）鉱山用高強度丸型リンクチェーンの仕様の増加、構造形式の変化、機械的特性の向上は、丸鋼リンクチェーン製造設備および技術の急速な発展を促進している。
投稿日時：2021年12月22日
