AFC チェーン管理戦略により寿命を延ばし、計画外のダウンタイムを防止
マイニングチェーン操作を成功させることも失敗させることもできます。ほとんどのロングウォール鉱山では、装甲切羽コンベア (AFC) で 42 mm 以上のチェーンが使用されていますが、多くの鉱山では 48 mm が稼働しており、中には 65 mm ものチェーンを稼働しているものもあります。直径が大きいほどチェーンの寿命を延ばすことができます。ロングウォールの事業者は、チェーンが稼働を停止するまでに、48 mm サイズでは 1,100 万トン、65 mm サイズでは 2,000 万トンを超えると予想することがよくあります。このような大きなサイズのチェーンは高価ですが、チェーンの故障によるシャットダウンをせずに 1 つまたは 2 つのパネル全体をマイニングできるのであれば、それだけの価値があります。しかし、管理ミス、取り扱いミス、不適切な監視、または応力腐食割れ (SCC) を引き起こす可能性のある環境条件によってチェーンの破損が発生した場合、鉱山は大きな問題に直面します。この状況では、そのチェーンに支払われた代償は無意味になります。
ロングウォールのオペレーターが鉱山の状況に応じて可能な限り最適なチェーンを運営していない場合、1 回の計画外の操業停止により、購入プロセス中に得られたコスト削減が簡単に台無しになる可能性があります。では、ロングウォール事業者は何をすべきでしょうか?サイト固有の条件に細心の注意を払い、慎重にチェーンを選択する必要があります。チェーンを購入した後は、投資を適切に管理するために追加の時間とお金を費やす必要があります。これにより、大きな利益が得られる可能性があります。
熱処理により、チェーンの強度が増し、脆さが軽減され、内部応力が緩和され、耐摩耗性が向上し、またはチェーンの機械加工性が向上します。熱処理は芸術の形式となっており、メーカーごとに異なります。目的は、製品の機能に最も適した金属特性のバランスを取得することです。差別硬化チェーンは、パーソンズ チェーンが使用するより洗練された技術の 1 つで、チェーン リンクのクラウンは摩耗に耐える硬さを維持し、リンクがより柔らかい場合は脚が使用中の靱性と延性を向上させます。
硬度は摩耗に耐える能力であり、記号 HB によるブリネル硬度数またはビッカース硬度数 (HB) のいずれかで表されます。ビッカース硬度スケールは真に比例するため、HV 800 の材料は硬度 100 HV の材料の 8 倍の硬さになります。したがって、最も柔らかい材料から最も硬い材料までの合理的な硬度のスケールが提供されます。約 300 までの低い硬度値では、ビッカース硬度とブリネル硬度の結果はほぼ同じですが、値が高くなると、ボール圧子の歪みによりブリネル硬度の結果が低くなります。
シャルピー衝撃試験は、衝撃試験から得られる材料の脆さの尺度です。チェーンリンクはリンク上の溶接点で切り欠きが付けられ、揺れる振り子の経路上に配置され、試験片を破壊するのに必要なエネルギーは振り子の揺れの減少によって測定されます。
ほとんどのチェーン メーカーは、完全な破壊テストを実行できるように、各バッチ注文を数メートル保存します。完全なテスト結果と証明書は通常、50m のマッチングペアで出荷されるチェーンに付属しています。この破壊試験では、試験力による伸びと破断時の全伸びもグラフ化されます。
最適なチェーン
目的は、これらの特性をすべて組み合わせて、次のパフォーマンスを含む最適なチェーンを作成することです。
• より高い引張強度。
• インナーリンクの摩耗に対する高い耐性。
• スプロケットの損傷に対する高い耐性。
• マルテンサイト亀裂に対する優れた耐性。
• 靭性の向上。
• 疲労寿命の延長。そして
• SCC に対する耐性。
ただし、唯一の完璧な解決策はなく、さまざまな妥協が必要です。降伏点が高いと残留応力が高くなる傾向があり、耐摩耗性を高めるために硬度を高くすると、靱性や耐応力腐食性も低下する傾向があります。
メーカーは、より長く稼働し、困難な条件に耐えられるチェーンの開発に継続的に努力しています。一部のメーカーは、腐食環境に対処するためにチェーンに亜鉛メッキを行っています。もう 1 つのオプションは、SCC と戦う特許取得済みのバナジウム、ニッケル、クロム、モリブデン合金で作られた COR-X チェーンです。このソリューションのユニークな点は、耐応力腐食特性がチェーンの金属構造全体にわたって均一であり、チェーンが摩耗してもその有効性が変化しないことです。 COR-X は、腐食環境においてチェーンの寿命を大幅に延ばし、応力腐食による故障を実質的に排除することが証明されています。テストにより、破壊力と操作力が 10% 増加することが確認されています。通常のチェーン (DIN 22252) と比較して、ノッチの衝撃が 40% 増加し、耐 SCC 性が 350% 増加します。
COR-X 48 mm チェーンが廃止されるまで、チェーン関連の故障なしに 1,100 万トンを走行した例もあります。そして、ジョイによる BHP ビリトン サンファン鉱山での最初の OEM ブロードバンド チェーン設置では、英国で製造されたパーソンズ COR-X チェーンが使用され、その寿命の間に切羽から最大 2,000 万トンを輸送したと言われています。
チェーンの寿命を延ばすためのリバースチェーン
チェーンの摩耗の主な原因は、各垂直リンクがドライブ スプロケットに出入りするときに隣接する水平リンクの周りを回転する動きです。これは、リンクがスプロケットを介して回転する際に、リンクの 1 つの面での摩耗の増加にもつながります。そのため、使用済みのチェーンの寿命を延ばす最も効果的な方法の 1 つは、チェーンを回転、または 180 度反転してチェーンを逆方向に動かすことです。 。これにより、リンクの「未使用」の表面が機能し、リンク領域の磨耗が減り、チェーンの寿命が長くなります。
さまざまな理由により、コンベヤの負荷が不均一になると、2 つのチェーンが不均一に摩耗し、一方のチェーンが他方のチェーンよりも早く摩耗する可能性があります。ツインのアウトボード アセンブリで発生する可能性がある 2 つのチェーンの一方または両方の不均一な磨耗や伸びにより、フライトが不一致になったり、ドライブ スプロケットを周回するときにフライトがずれたりする可能性があります。これは、2 本のチェーンのうちの 1 本が緩んでいることによっても発生する可能性があります。このバランスの崩れによる影響は、駆動スプロケットに過度の摩耗や損傷を引き起こすだけでなく、動作上の問題を引き起こす可能性があります。
システムの張力調整
設置後にチェーンの摩耗率が制御され、摩耗による両方のチェーンの伸びが制御された同等の速度で確実に行われるようにするには、系統的な張力調整およびメンテナンス プログラムが必要です。
メンテナンス プログラムでは、メンテナンス スタッフがチェーンの摩耗と張力を測定し、摩耗が 3% を超えた場合はチェーンを交換します。この程度のチェーンの摩耗が実際に何を意味するかを理解するには、長さ 200 m の壁面では、チェーンの摩耗が 3% であるということは、各ストランドのチェーンの長さが 12 m 増加することを意味することを覚えておく必要があります。また、メンテナンススタッフは、納品および返却のスプロケットとストリッパーが磨耗または損傷した場合に交換し、ギアボックスとオイルレベルを検査し、定期的にボルトがしっかりと締まっていることを確認します。
プリテンションの正しいレベルを計算する十分に確立された方法があり、これらは初期値の非常に有用なガイドであることが証明されています。ただし、最も信頼できる方法は、AFC が全負荷条件で動作しているときに、チェーンがドライブ スプロケットから離れるときにチェーンを観察することです。チェーンがドライブ スプロケットから剥がれるとき、チェーンは最小限のたるみ (リンク 2 つ) を示しているだけであることがわかります。このようなレベルが存在する場合、プリテンションを測定、記録し、将来のためにその特定の顔の動作レベルとして設定する必要があります。プレテンションの測定値を定期的に取得し、取り外されたリンクの数を記録する必要があります。これにより、磨耗の差や過度の磨耗の開始を早期に警告できます。
曲がったフライトは遅滞なく真っ直ぐにするか変更する必要があります。これらはコンベヤの性能を低下させ、バーがボトムレースから脱落し、スプロケットに飛び乗ってチェーン、スプロケット、フライトバーの両方に損傷を与える可能性があります。
ロングウォールのオペレーターは、チェーンストリッパーの磨耗や損傷に常に注意する必要があります。チェーンストリッパーを使用すると、チェーンのたるみがスプロケット内に留まり、詰まりや損傷が発生する可能性があります。
チェーン管理はインストール中に開始されます
まっすぐなフェイスラインの必要性は、どれだけ強調してもしすぎることはありません。フェースのアライメントにずれがあると、フェース側チェーンとゴブ側チェーンの間にプリテンションの差が生じ、不均一な摩耗が発生する可能性があります。これは、チェーンが「ベッドイン」期間を経るにつれて、新しく確立された顔面で発生する可能性が高くなります。
一旦差異のある摩耗パターンが形成されると、それを修正することは事実上不可能です。多くの場合、チェーンの摩耗によりたるみが生じ、デフはさらに悪化し続けます。
悪いフェイスラインでランニングすると、サイドのプリテンションが過度に変化することによる悪影響が、数値を確認することで分かります。例として、各側に約 4,000 個のリンクがある 42 mm AFC チェーンを備えた 1,000 フィートのロングウォールがあります。インターリンクの摩耗金属の除去がリンクの両端で行われることを受け入れます。チェーンには 8,000 個のポイントがあり、駆動時のリンク間圧力やフェイス面での振動、衝撃荷重や腐食による影響により金属が摩耗します。したがって、1/1,000 インチの摩耗ごとに、長さは 8 インチ増加します。不均一な張力によって引き起こされる、フェース側とゴブ側の摩耗率のわずかな変動は、すぐに拡大してチェーンの長さの大きな変動となります。
スプロケットを 2 つ同時に鍛造すると、歯形が過度に摩耗する可能性があります。これは、ドライブ スプロケットの確実な位置が失われ、リンクが駆動歯上で滑ることができるためです。このスライド動作によりリンクに食い込み、スプロケットの歯の摩耗率も増加します。一度摩耗パターンとして確立されると、それは加速するだけです。リンクの切断の最初の兆候が現れたら、損傷によってチェーンが破壊される前に、スプロケットを検査し、必要に応じて交換する必要があります。
チェーンのプリテンションが高すぎると、チェーンとスプロケットの両方に過度の摩耗が発生します。チェーンのプリテンションは、全負荷時にチェーンのたるみが大きくなりすぎない値に設定する必要があります。このような状況では、スクレーパーバーが「はじき飛ばされ」、チェーンがスプロケットから離れる際にバンチングが発生してテールスプロケットが損傷する危険性があります。プリテンションの設定が高すぎると、チェーンのリンク間摩耗が大きくなり、ドライブ スプロケットが摩耗しやすくなるという 2 つの明らかな危険があります。
チェーンの過度の張力は致命傷になる可能性があります
よくある傾向は、チェーンをきつく締めすぎることです。目的は、プリテンションを定期的にチェックし、チェーンのたるみを 2 リンクずつ取り除くことです。リンクが 2 つを超える場合は、チェーンが緩みすぎていることを示します。または、リンクを 4 つ外すとプリテンションが高くなりすぎて、インターリンクの摩耗が激しくなり、チェーンの寿命が大幅に短くなります。
フェースのアライメントが良好であると仮定すると、一方の側のプリテンションの値がもう一方の側の値を 1 トン以上超えてはなりません。切羽管理を適切に行えば、チェーンの動作寿命を通じてあらゆる差動を 2 トン以下に抑えることができます。
インターリンクの摩耗による長さの増加 (誤って「チェーンの伸び」と呼ばれることもあります) は 2% までは許容されますが、新しいスプロケットでも引き続き使用できます。
チェーンとスプロケットが一緒に摩耗する場合、インターリンクの摩耗の程度は問題ではなく、互換性が維持されます。ただし、インターリンクが摩耗すると、チェーンの破断荷重と衝撃荷重に対する耐性が低下します。
インターリンクの摩耗を測定する簡単な方法は、ノギスを使用して 5 つのピッチ部分で測定し、チェーンの伸びチャートに当てはめることです。チェーンは通常、インターリンクの摩耗が 3% を超えた場合に交換が検討されます。保守的なメンテナンス管理者の中には、チェーンの伸びが 2% を超えることを好まない人もいます。
適切なチェーン管理は設置段階から始まります。寝具使用期間中に集中的にモニタリングし、必要に応じて修正を行うことで、チェーンの寿命を長く、トラブルなく確実に保つことができます。
(ご厚意によりエルトン・ロングウォール）
投稿日時: 2022 年 9 月 26 日