AFCチェーン管理戦略により、寿命が延び、予期せぬダウンタイムが防止されます。
マイニングチェーンチェーンは操業の成否を左右する。長壁採掘場では、装甲面コンベア（AFC）に42mm以上のチェーンを使用するのが一般的だが、48mmのチェーンを使用している鉱山も多く、中には65mmものチェーンを使用している鉱山もある。直径が大きいほどチェーンの寿命が延びる。長壁採掘業者は、48mmのチェーンでは1,100万トン以上、65mmのチェーンでは2,000万トンもの採掘量を想定することが多い。これらの大型チェーンは高価だが、チェーンの破損による操業停止なしに1～2面の採掘を完了できるのであれば、その価値はある。しかし、管理ミス、取り扱いミス、監視ミス、あるいは応力腐食割れ（SCC）を引き起こす環境条件によってチェーンが破損した場合、鉱山は重大な問題に直面する。このような状況では、チェーンに支払った価格は無意味になる。
長壁採掘業者が鉱山の状況に最適なチェーンを使用していない場合、予期せぬ操業停止によって、購入時に得られたコスト削減効果が簡単に失われてしまう可能性があります。では、長壁採掘業者はどうすべきでしょうか？現場固有の状況に細心の注意を払い、チェーンを慎重に選択する必要があります。チェーンを購入した後も、投資を適切に管理するために必要な時間と費用を費やす必要があります。そうすることで、大きな利益が得られるでしょう。
熱処理は、チェーンの強度を高め、脆性を低減し、内部応力を緩和し、耐摩耗性を向上させ、または加工性を改善することができます。熱処理は高度な技術であり、メーカーごとに異なります。その目的は、製品の機能に最適な金属特性のバランスを得ることです。パーソンズチェーン社が採用している高度な技術の一つに、差動焼入れチェーンがあります。これは、チェーンリンクの頂点を硬くして耐摩耗性を高め、リンクの脚部を柔らかくして使用時の靭性と延性を向上させるものです。
硬度は摩耗に対する抵抗力であり、ブリネル硬度（記号HB）またはビッカース硬度（HB）で表されます。ビッカース硬度スケールは真に比例しており、800 HVの材料は100 HVの材料の8倍の硬度を持ちます。したがって、最も柔らかい材料から最も硬い材料まで、合理的な硬度スケールを提供します。硬度値が約300までの低い場合、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、それ以上の値では、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、衝撃試験によって得られる材料の脆性を測定する方法です。チェーンリンクの溶接部に切り込みを入れ、振り子の軌道上に配置します。振り子の振幅の減少によって、試験片を破壊するのに必要なエネルギーを測定します。
ほとんどのチェーンメーカーは、各ロット注文から数メートルずつを保管し、完全な破壊試験を実施できるようにしています。通常、チェーンは50メートルのペアで出荷され、試験結果と証明書が同梱されます。この破壊試験では、試験荷重時の伸びと破断時の全伸びもグラフ化されます。
最適な連鎖
目的は、これらの特性をすべて組み合わせて最適なチェーンを構築することであり、その性能には以下のものが含まれる。
・より高い引張強度。
・インナーリンクの摩耗に対する耐性が高い。
・スプロケットの損傷に対する高い耐性。
・マルテンサイト割れに対する耐性が高い。
・靭性の向上
・疲労寿命の向上、
・SCCに対する抵抗力。
しかし、完璧な解決策は存在せず、様々な妥協点があるのみです。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、靭性や応力腐食に対する耐性が低下する傾向があります。
メーカーは、より長く稼働し、過酷な条件下でも耐えられるチェーンの開発に絶えず取り組んでいます。腐食環境に対応するため、チェーンに亜鉛メッキを施すメーカーもあります。もう一つの選択肢は、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。このチェーンはSCC（応力腐食割れ）に強く、独自の耐応力腐食特性がチェーンの冶金構造全体に均一に分布しており、チェーンの摩耗によってその効果が変化しないことが特徴です。COR-Xは、腐食環境下でチェーンの寿命を大幅に延ばし、応力腐食による故障をほぼ完全に排除することが実証されています。試験では、通常のチェーン（DIN 22252）と比較して、破断力と作動力が10%向上し、ノッチ衝撃が40%向上し、SCC耐性が350%向上することが確認されています。
COR-X 48mmチェーンは、廃止されるまでに1100万トンもの輸送量をチェーン関連の故障なく維持した事例があります。また、BHPビリトン社のサンフアン鉱山でジョイ社が最初に設置したOEMブロードバンドチェーンは、英国製のパーソンズCOR-Xチェーンを使用しており、その寿命期間中に採掘現場から最大2000万トンもの鉱石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にチェーンを逆方向に動かす
チェーン摩耗の主な原因は、各垂直リンクが駆動スプロケットに出入りする際に、隣接する水平リンクを中心に回転する動きです。これにより、リンクがスプロケット内を回転する際に、リンクの一方の平面で摩耗が激しくなります。そのため、使用済みチェーンの寿命を延ばす最も効果的な方法の1つは、チェーンを回転させるか、180度反転させて逆方向に回転させることです。こうすることで、リンクの「未使用」面が活用され、摩耗するリンク面積が減り、結果としてチェーンの寿命が延びます。
さまざまな原因によるコンベアへの負荷の不均一は、2本のチェーンの摩耗の不均一を引き起こし、一方のチェーンが他方よりも早く摩耗する原因となります。ツインアウトボードアセンブリで発生する可能性のある、2本のチェーンの一方または両方における摩耗や伸びの不均一は、駆動スプロケットを周回する際にフライトのずれやステップのずれを引き起こす可能性があります。これは、2本のチェーンのうちの1本が緩むことによっても発生する可能性があります。このような不均衡な影響は、運転上の問題を引き起こすだけでなく、駆動スプロケットの過度の摩耗や損傷につながる可能性があります。
システム張力調整
設置後、チェーンの摩耗速度を制御し、両方のチェーンが摩耗によって伸びる速度が制御され、かつ同程度になるようにするためには、体系的な張力調整およびメンテナンスプログラムが必要である。
保守プログラムでは、保守担当者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摩耗が実際に何を意味するのかを理解するには、200mの長壁採掘面では、チェーンの摩耗が3%になると、各ストランドのチェーンの長さが12m増加することを念頭に置く必要があります。保守担当者はまた、搬送用および戻り用スプロケットとストリッパーが摩耗または損傷した場合は交換し、ギアボックスとオイルレベルを点検し、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。
適切な予張力レベルを算出するための確立された方法があり、これらは初期値を決定する上で非常に有用な指針となります。しかし、最も確実な方法は、AFCが全負荷状態で動作しているときに、チェーンが駆動スプロケットから外れる様子を観察することです。チェーンは駆動スプロケットから外れる際に、最小限のたるみ（2リンク分）しか示さない状態になっているはずです。このような状態になったら、予張力を測定、記録し、その特定の面における今後の動作レベルとして設定する必要があります。予張力の測定値は定期的に取得し、外したリンク数も記録してください。これにより、偏摩耗や過度の摩耗の発生を早期に察知することができます。
曲がったフライトは、速やかにまっすぐにするか交換する必要があります。曲がったフライトはコンベアの性能を低下させ、バーが底部のレースから外れてスプロケットに飛び出し、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。
長壁採掘作業員は、摩耗または損傷したチェーンストリッパーに常に注意を払う必要があります。これらの部品が摩耗または損傷すると、緩んだチェーンがスプロケット内に残ってしまい、詰まりや損傷の原因となる可能性があるためです。
チェーン管理は設置時に開始されます
良好な直線状の切羽ラインの必要性は、いくら強調してもしすぎることはありません。切羽ラインにずれが生じると、切羽側と溝側のチェーンの張力に差が生じ、摩耗が不均一になる可能性があります。これは、チェーンが「馴染む」期間にある新しく設置された切羽でより起こりやすくなります。
一度偏摩耗パターンが形成されると、それを修復することは事実上不可能です。多くの場合、チェーンのたるみによる摩耗がさらにたるみを生み出し、偏摩耗は悪化の一途をたどります。
採掘面のラインが悪く、左右のプレテンションに過度のばらつきが生じる悪影響は、数値を見れば明らかです。例えば、片側に約4,000リンクある42mm AFCチェーンを使用した1,000フィートの長壁採掘を考えてみましょう。リンク間の摩耗による金属除去は、リンクの両端で発生すると仮定します。チェーンには、駆動時や採掘面を下る際の振動、衝撃荷重、腐食作用などにより、リンク間の圧力によって金属が摩耗する箇所が8,000箇所あります。したがって、1/1,000インチの摩耗ごとに、長さが8インチ増加します。不均一な張力によって生じる採掘面と採掘跡側の摩耗率のわずかな違いでも、すぐにチェーンの長さの大きなばらつきにつながります。
スプロケットに同時に2つの鍛造加工を施すと、歯形が過度に摩耗する可能性があります。これは、駆動スプロケットの位置決め精度が失われ、リンクが駆動歯上で滑ってしまうためです。この滑りによってリンクが削れ、スプロケットの歯の摩耗速度も増加します。一度摩耗パターンが形成されると、その進行は加速する一方です。リンクの削れが少しでも見られたら、チェーンが損傷する前にスプロケットを点検し、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生じます。チェーンのプリテンションは、全負荷時にチェーンが過度にたるまない値に設定する必要があります。たるみが大きすぎると、スクレーパーバーが飛び出し、チェーンがスプロケットから外れる際に束になってテールスプロケットが損傷する危険性があります。プリテンションが高すぎると、チェーンのリンク間摩耗と駆動スプロケットの摩耗が著しく増加するという、2つの明らかな危険があります。
チェーンの張力が過剰だと命取りになる
よくあるのは、チェーンを張りすぎてしまう傾向です。本来は、定期的に張力をチェックし、緩んだチェーンを2リンクずつ取り除くべきです。2リンク以上取り除く場合はチェーンが緩みすぎていることを示し、4リンク取り除くと張力が過剰になり、リンク間の摩耗が激しくなり、チェーンの寿命が著しく短くなります。
切羽のアライメントが良好であると仮定すると、片側の予張力の値は、もう一方の側の値より1トン以上高くなってはならない。適切な切羽管理を行うことで、チェーンの稼働期間全体を通して、差が2トン以下に抑えられることが保証される。
連結部の摩耗による長さの増加（時として誤って「チェーンの伸び」と呼ばれる）は、2%まで許容され、新品のスプロケットでも問題なく使用できます。
チェーンとスプロケットが一緒に摩耗し、互換性が維持されるのであれば、連結部の摩耗の程度は問題になりません。しかし、連結部の摩耗は、チェーンの破断荷重と衝撃荷重に対する耐性の低下につながります。
チェーンのリンク間の摩耗を測定する簡単な方法は、ノギスを使用して5ピッチ区間で測定し、チェーンの伸び率チャートに当てはめることです。一般的に、リンク間の摩耗が3%を超えるとチェーンの交換を検討します。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。初期使用期間中に徹底的な監視を行い、必要に応じて修正を行うことで、チェーンの長寿命化とトラブルのない運用を実現できます。
（提供：エルトン・ロングウォール）
投稿日時：2022年9月26日
