1. Historia łańcuchów ogniwowych okrągłych dla górnictwa
Wraz ze wzrostem zapotrzebowania na energię węglową w gospodarce światowej, maszyny górnicze szybko się rozwijają. Jako główny element kompleksowego zmechanizowanego wydobycia węgla w kopalniach węgla, elementy przekładni przenośników zgrzebłowych również dynamicznie się rozwijają. W pewnym sensie rozwój przenośników zgrzebłowych zależy od rozwoju…łańcuch ogniwowy o dużej wytrzymałości górniczyGórniczy łańcuch ogniwowy o wysokiej wytrzymałości jest kluczowym elementem przenośnika zgrzebłowego w kopalni węgla. Jego jakość i wydajność będą…bezpośrednio wpływają na wydajność pracy sprzętu i wydobycie węgla w kopalni.
Rozwój łańcuchów górniczych o wysokiej wytrzymałości z ogniwami okrągłymi obejmuje głównie następujące aspekty: rozwój stali do produkcji łańcuchów górniczych z ogniwami okrągłymi, rozwój technologii obróbki cieplnej łańcuchów, optymalizację rozmiaru i kształtu ogniw łańcuchów ze stali okrągłej, zróżnicowanie konstrukcji łańcuchów oraz rozwój technologii produkcji łańcuchów. Dzięki tym zmianom właściwości mechaniczne i niezawodność łańcuchówłańcuch górniczy z ogniwami okrągłymiZostały one znacznie ulepszone. Specyfikacje i właściwości mechaniczne łańcuchów produkowanych przez niektóre zaawansowane przedsiębiorstwa produkujące łańcuchy na świecie znacznie przewyższają wymagania niemieckiej normy DIN 22252, powszechnie stosowanej na świecie.
Wczesna stal niskiej jakości do okrągłych łańcuchów ogniwowych górniczych za granicą była głównie stalą węglowo-manganową o niskiej zawartości węgla, niskiej zawartości pierwiastków stopowych, niskiej hartowności i średnicy łańcucha < ø 19 mm. W latach 70. XX wieku opracowano wysokogatunkowe stale łańcuchowe z serii manganowo-niklowo-chromowo-molibdenowej. Typowe stale to 23MnNiMoCr52, 23MnNiMoCr64 itp. Stale te charakteryzują się dobrą hartownością, spawalnością, wytrzymałością i udarnością, i nadają się do produkcji łańcuchów klasy C na dużą skalę. Stal 23MnNiMoCr54 została opracowana pod koniec lat 80. XX wieku. W oparciu o stal 23MnNiMoCr64, zawartość krzemu i manganu została zmniejszona, a zawartość chromu i molibdenu zwiększona. Jej udarność była lepsza niż stali 23MnNiMoCr64. W ostatnich latach, ze względu na ciągłe doskonalenie wymagań dotyczących wydajności łańcuchów stalowych o ogniwach okrągłych oraz ciągły wzrost specyfikacji łańcuchów spowodowany zmechanizowanym wydobyciem węgla w kopalniach węgla, niektóre firmy produkujące łańcuchy opracowały nowe, specjalne gatunki stali, których niektóre właściwości przewyższają właściwości stali 23MnNiMoCr54. Na przykład stal „HO” opracowana przez niemiecką firmę JDT może zwiększyć wytrzymałość łańcucha o 15% w porównaniu ze stalą 23MnNiMoCr54.
2. Analiza warunków pracy i awarii łańcucha wydobywczego
2.1 warunki obsługi łańcucha wydobywczego
Warunki pracy łańcucha ogniwowego okrągłego to: (1) siła naciągu; (2) zmęczenie spowodowane obciążeniem pulsującym; (3) tarcie i zużycie zachodzą pomiędzy ogniwami łańcucha, ogniwami łańcucha i zębatkami łańcucha oraz ogniwami łańcucha a płytkami środkowymi i bokami rowków; (4) korozja jest spowodowana działaniem pyłu węglowego, proszku skalnego i wilgotnego powietrza.
2.2 analiza awarii ogniw łańcucha górniczego
Formy pękania ogniw łańcuchów górniczych można z grubsza podzielić na: (1) obciążenie łańcucha przekracza jego statyczne obciążenie zrywające, co powoduje przedwczesne pęknięcie. Pęknięcie to występuje najczęściej w uszkodzonych częściach ramienia ogniwa lub w jego części prostej, takich jak pęknięcie w strefie wpływu ciepła podczas spawania doczołowego oraz pęknięcie materiału pojedynczego pręta; (2) Po pewnym czasie pracy ogniwo łańcucha górniczego nie osiąga obciążenia zrywającego, co powoduje pęknięcie spowodowane zmęczeniem materiału. Pęknięcie to występuje najczęściej w miejscu połączenia ramienia prostego z wierzchołkiem ogniwa.
Wymagania dla górniczego łańcucha ogniwowego okrągłego: (1) musi mieć dużą nośność przy tym samym materiale i przekroju; (2) musi mieć większe obciążenie zrywające i lepsze wydłużenie; (3) musi mieć małe odkształcenie pod działaniem maksymalnego obciążenia, aby zapewnić dobre zazębienie; (4) musi mieć wysoką wytrzymałość zmęczeniową; (5) musi mieć wysoką odporność na zużycie; (6) musi mieć wysoką wytrzymałość i lepsze pochłanianie obciążeń udarowych; (7) wymiary geometryczne muszą być zgodne z rysunkiem.
3. Proces produkcyjny łańcucha wydobywczego
Proces produkcyjny łańcucha wydobywczego: cięcie prętów → gięcie i dzianie → łączenie → spawanie → pierwotna próba wytrzymałości → obróbka cieplna → wtórna próba wytrzymałości → kontrola. Spawanie i obróbka cieplna to kluczowe procesy w produkcji łańcuchów górniczych z ogniwami okrągłymi, które bezpośrednio wpływają na jakość produktu. Parametry spawania opracowane naukowo mogą poprawić wydajność i obniżyć koszty produkcji; odpowiedni proces obróbki cieplnej pozwala w pełni wykorzystać właściwości materiału i poprawić jakość produktu.
Aby zapewnić wysoką jakość spawania łańcuchów górniczych, wyeliminowano ręczne spawanie łukowe i zgrzewanie doczołowe oporowe. Spawanie doczołowe iskrowe jest powszechnie stosowane ze względu na swoje wyjątkowe zalety, takie jak wysoki stopień automatyzacji, niska pracochłonność i stabilna jakość produktu.
Obecnie obróbka cieplna okrągłych łańcuchów ogniwowych górniczych zazwyczaj wykorzystuje nagrzewanie indukcyjne średniej częstotliwości oraz ciągłe hartowanie i odpuszczanie. Istotą nagrzewania indukcyjnego średniej częstotliwości jest mieszanie struktury molekularnej obiektu w polu elektromagnetycznym, gdzie cząsteczki uzyskują energię i zderzają się, wytwarzając ciepło. Podczas obróbki cieplnej indukcyjnej średniej częstotliwości, induktor jest podłączony do prądu przemiennego o określonej częstotliwości, a ogniwa łańcucha poruszają się w nim z równomierną prędkością. W ten sposób w ogniwach łańcucha powstaje prąd indukowany o tej samej częstotliwości i przeciwnym kierunku do induktora. Dzięki temu energia elektryczna może zostać przekształcona w energię cieplną, a ogniwa łańcucha mogą zostać nagrzane do temperatury wymaganej do hartowania i odpuszczania w krótkim czasie.
Nagrzewanie indukcyjne o średniej częstotliwości charakteryzuje się dużą szybkością i mniejszym utlenianiem. Po hartowaniu uzyskuje się bardzo drobną strukturę hartowniczą i wielkość ziarna austenitu, co poprawia wytrzymałość i udarność ogniwa łańcucha. Jednocześnie zapewnia ono czystość, higienę, łatwą regulację i wysoką wydajność produkcji. W fazie odpuszczania strefa spawania ogniwa łańcucha przechodzi przez wyższą temperaturę odpuszczania, co eliminuje dużą ilość wewnętrznych naprężeń hartowniczych w krótkim czasie, co ma bardzo znaczący wpływ na poprawę plastyczności i udarności strefy spawania oraz opóźnia inicjację i rozwój pęknięć. Temperatura odpuszczania w górnej części ramienia ogniwa łańcucha jest niska, a po odpuszczeniu ma ono wyższą twardość, co sprzyja zużyciu ogniwa łańcucha podczas procesu obróbki, tj. zużyciu między ogniwami łańcucha oraz zazębieniu między ogniwami łańcucha a kołem łańcuchowym.
4. Wnioski
(1) Stal do produkcji łańcuchów ogniwowych o wysokiej wytrzymałości górniczej rozwija się w kierunku wyższej wytrzymałości, lepszej hartowności, wyższej udarności plastycznej i odporności na korozję niż powszechnie stosowana na świecie stal 23MnNiMoCr54. Obecnie stosowane są nowe i opatentowane gatunki stali.
(2) Poprawa właściwości mechanicznych łańcuchów górniczych o wysokiej wytrzymałości z ogniwami okrągłymi sprzyja ciągłemu doskonaleniu i udoskonalaniu metod obróbki cieplnej. Rozsądne zastosowanie i dokładna kontrola technologii obróbki cieplnej są kluczem do poprawy właściwości mechanicznych łańcucha. Technologia obróbki cieplnej łańcuchów górniczych stała się podstawową technologią producentów łańcuchów.
(3) Ulepszono i zoptymalizowano rozmiar, kształt i strukturę łańcucha górniczego o ogniwach okrągłych o wysokiej wytrzymałości. Ulepszenia i optymalizacje te wprowadzono na podstawie wyników analizy naprężeń łańcucha, pod warunkiem, że moc sprzętu górniczego musi zostać zwiększona, a przestrzeń podziemna kopalni węgla jest ograniczona.
(4) Wzrost specyfikacji górniczych łańcuchów ogniwowych o okrągłym przekroju o dużej wytrzymałości, zmiana formy konstrukcyjnej i poprawa właściwości mechanicznych sprzyjają odpowiednio szybkiemu rozwojowi urządzeń i technologii produkcji łańcuchów ogniwowych ze stali okrągłej.
Czas publikacji: 22-12-2021
