Chiến lược quản lý chuỗi AFC kéo dài tuổi thọ và ngăn ngừa thời gian ngừng hoạt động ngoài kế hoạch
Chuỗi khai tháccó thể tạo nên hoặc phá vỡ một hoạt động. Trong khi hầu hết các mỏ khai thác dài sử dụng xích 42 mm trở lên trên băng tải mặt bọc thép (AFC), nhiều mỏ đang chạy xích 48 mm và một số đang chạy xích lớn tới 65 mm. Đường kính lớn hơn có thể kéo dài tuổi thọ xích. Các nhà điều hành mỏ khai thác dài thường kỳ vọng vượt quá 11 triệu tấn với kích thước 48 mm và tới 20 triệu tấn với kích thước 65 mm trước khi xích bị ngừng hoạt động. Xích ở những kích thước lớn hơn này đắt tiền nhưng đáng giá nếu có thể khai thác toàn bộ một hoặc hai tấm mà không phải ngừng hoạt động do xích bị hỏng. Tuy nhiên, nếu xích bị đứt do quản lý sai, xử lý sai, giám sát không đúng cách hoặc do điều kiện môi trường có thể gây ra nứt ăn mòn ứng suất (SCC), thì mỏ sẽ gặp phải những vấn đề lớn. Trong tình huống này, cái giá phải trả cho xích đó trở nên vô nghĩa.
Nếu đơn vị vận hành lò khai thác dài không vận hành dây chuyền khai thác tốt nhất có thể cho điều kiện mỏ, một lần ngừng hoạt động ngoài kế hoạch có thể dễ dàng xóa sạch mọi khoản tiết kiệm chi phí đã đạt được trong quá trình mua lại. Vậy đơn vị vận hành lò khai thác dài nên làm gì? Họ nên chú ý kỹ đến các điều kiện cụ thể của mỏ và lựa chọn dây chuyền khai thác một cách cẩn thận. Sau khi mua dây chuyền, họ cần dành thêm thời gian và tiền bạc cần thiết để quản lý khoản đầu tư một cách hợp lý. Điều này có thể mang lại lợi ích đáng kể.
Xử lý nhiệt có thể làm tăng độ bền của xích, giảm độ giòn, giảm ứng suất bên trong, tăng khả năng chống mài mòn hoặc cải thiện khả năng gia công của xích. Xử lý nhiệt đã trở thành một hình thức nghệ thuật tinh tế và khác nhau tùy theo từng nhà sản xuất. Mục đích là đạt được sự cân bằng giữa các đặc tính kim loại để phù hợp nhất với chức năng của sản phẩm. Xích được tôi luyện khác biệt là một trong những kỹ thuật tinh vi hơn được Parsons Chain sử dụng, trong đó phần chóp của mắt xích vẫn cứng cáp, chống mài mòn và phần chân xích nếu các mắt xích mềm hơn sẽ tăng độ bền và độ dẻo dai khi sử dụng.
Độ cứng là khả năng chống mài mòn và được biểu thị bằng độ cứng Brinell (ký hiệu HB) hoặc độ cứng Vickers (HB). Thang độ cứng Vickers thực sự tỷ lệ thuận, vì vậy vật liệu có độ cứng 800 HV cứng gấp tám lần vật liệu có độ cứng 100 HV. Do đó, thang độ cứng này cung cấp một thang đo độ cứng hợp lý từ vật liệu mềm nhất đến vật liệu cứng nhất. Đối với các giá trị độ cứng thấp, lên đến khoảng 300, kết quả độ cứng Vickers và Brinell gần như giống nhau, nhưng đối với các giá trị cao hơn, kết quả độ cứng Brinell thấp hơn do đầu bi bị biến dạng.
Thử nghiệm va đập Charpy là phép đo độ giòn của vật liệu có thể thu được từ thử nghiệm va đập. Mắt xích được khía tại điểm hàn trên mắt xích và được đặt trên đường đi của một con lắc đang dao động, năng lượng cần thiết để làm gãy mẫu vật được đo bằng cách giảm độ dao động của con lắc.
Hầu hết các nhà sản xuất xích đều giữ lại vài mét của mỗi lô hàng để thực hiện thử nghiệm phá hủy toàn diện. Kết quả thử nghiệm đầy đủ và giấy chứng nhận thường được cung cấp kèm theo xích, thường được vận chuyển theo cặp 50m. Độ giãn dài tại lực thử nghiệm và độ giãn dài tổng thể khi đứt cũng được biểu diễn trên đồ thị trong quá trình thử nghiệm phá hủy này.
Chuỗi tối ưu
Mục tiêu là kết hợp tất cả các đặc điểm này để tạo ra chuỗi tối ưu, bao gồm hiệu suất sau:
• Độ bền kéo cao hơn;
• Khả năng chống mài mòn liên kết bên trong cao hơn;
• Khả năng chống hư hỏng xích cao;
• Khả năng chống nứt martensitic tốt hơn;
• Độ dẻo dai được cải thiện;
• Tăng tuổi thọ chống mỏi; và
• Kháng SCC.
Tuy nhiên, không có giải pháp hoàn hảo nào cả, chỉ có những thỏa hiệp khác nhau. Giới hạn chảy cao thường dẫn đến ứng suất dư lớn, nếu kết hợp với độ cứng cao để tăng khả năng chống mài mòn, nó cũng có xu hướng làm giảm độ dẻo dai và khả năng chống ăn mòn ứng suất.
Các nhà sản xuất không ngừng nỗ lực để phát triển xích có thể chạy lâu hơn và chịu được những điều kiện khắc nghiệt. Một số nhà sản xuất mạ kẽm xích để xử lý môi trường ăn mòn. Một lựa chọn khác là xích COR-X, được làm từ hợp kim vanadi, niken, crom và molypden đã được cấp bằng sáng chế chống lại SCC. Điều làm cho giải pháp này trở nên độc đáo là các đặc tính chống ăn mòn ứng suất đồng nhất trên toàn bộ cấu trúc kim loại của xích và hiệu quả của nó không thay đổi khi xích bị mòn. COR-X đã được chứng minh là làm tăng đáng kể tuổi thọ của xích trong môi trường ăn mòn và hầu như loại bỏ sự cố do ăn mòn ứng suất. Các thử nghiệm đã xác định rằng lực phá vỡ và lực vận hành tăng 10%. Va đập khía tăng 40% và khả năng chống SCC tăng 350% so với xích thông thường (DIN 22252).
Có những trường hợp xích COR-X 48 mm đã vận hành 11 triệu tấn mà không gặp sự cố liên quan đến xích trước khi ngừng hoạt động. Và việc lắp đặt xích băng thông rộng OEM ban đầu của Joy tại mỏ BHP Billiton San Juan đã sử dụng xích Parsons COR-X sản xuất tại Anh, được cho là đã vận chuyển tới 20 triệu tấn từ mặt xích trong suốt vòng đời của nó.
Đảo ngược chuỗi để kéo dài tuổi thọ chuỗi
Nguyên nhân chính gây mòn xích là chuyển động của mỗi mắt xích dọc xoay quanh mắt xích ngang liền kề khi chúng đi vào và ra khỏi nhông xích dẫn động. Điều này cũng dẫn đến sự mài mòn nhiều hơn ở một mặt phẳng của mắt xích khi chúng quay qua nhông xích, do đó, một trong những cách hiệu quả nhất để kéo dài tuổi thọ của xích đã qua sử dụng là xoay hoặc đảo ngược nó 180º để xích chạy theo hướng ngược lại. Điều này sẽ giúp các bề mặt "chưa sử dụng" của mắt xích hoạt động, giúp giảm diện tích mắt xích bị mòn, đồng nghĩa với việc kéo dài tuổi thọ của xích.
Tải trọng không đều trên băng tải, do nhiều lý do, có thể dẫn đến mòn không đều trên hai xích, khiến một xích mòn nhanh hơn xích còn lại. Mòn hoặc giãn không đều ở một hoặc cả hai xích, như thường xảy ra với cụm động cơ đôi ngoài, có thể khiến các cánh xích không khớp nhau hoặc lệch nhịp khi chúng di chuyển quanh đĩa xích dẫn động. Điều này cũng có thể do một trong hai xích bị chùng. Hiệu ứng mất cân bằng này sẽ dẫn đến các vấn đề vận hành, cũng như gây mòn quá mức và có thể gây hư hỏng cho đĩa xích dẫn động.
Hệ thống căng thẳng
Cần có một chương trình bảo trì và căng xích có hệ thống để đảm bảo rằng sau khi lắp đặt, tốc độ mài mòn của xích được kiểm soát với cả hai xích đều bị kéo dài do mài mòn ở tốc độ được kiểm soát và có thể so sánh được.
Theo chương trình bảo trì, nhân viên bảo trì sẽ đo độ mòn của xích cũng như độ căng của xích, và thay xích khi xích bị mòn hơn 3%. Để đánh giá mức độ mòn xích này trên thực tế, cần lưu ý rằng trên mặt đập dài 200m, độ mòn xích 3% đồng nghĩa với việc tăng chiều dài xích thêm 12m cho mỗi mắt xích. Nhân viên bảo trì cũng sẽ thay thế các bánh răng dẫn và dẫn lùi cũng như bộ tách xích khi chúng bị mòn hoặc hư hỏng, kiểm tra hộp số và mức dầu, và đảm bảo bu lông được siết chặt theo định kỳ.
Có những phương pháp đã được thiết lập tốt để tính toán mức căng trước chính xác và chúng chứng tỏ là một hướng dẫn rất hữu ích cho các giá trị ban đầu. Tuy nhiên, phương pháp đáng tin cậy nhất là quan sát xích khi nó rời khỏi đĩa xích dẫn động khi AFC đang hoạt động ở điều kiện tải trọng đầy đủ. Xích phải chỉ cho thấy độ chùng tối thiểu (hai mắt xích) khi nó tách khỏi đĩa xích dẫn động. Khi đạt đến mức này, cần đo, ghi lại và thiết lập mức căng trước cho tương lai làm mức vận hành cho mặt xích cụ thể đó. Cần thường xuyên đo các chỉ số căng trước và ghi lại số mắt xích bị tháo ra. Điều này sẽ cung cấp cảnh báo sớm về sự khởi phát của hiện tượng mòn vi sai hoặc mòn quá mức.
Các thanh ray cong phải được nắn thẳng hoặc thay thế ngay lập tức. Chúng làm giảm hiệu suất của băng tải và có thể khiến thanh trượt rơi ra khỏi rãnh dưới cùng và nhảy lên đĩa xích, gây hư hỏng cho cả xích, đĩa xích và thanh ray.
Người vận hành máy nghiền đá dài nên chú ý đến bộ tách xích bị mòn và hư hỏng vì chúng có thể khiến xích bị chùng nằm trong đĩa xích và có thể gây kẹt và hư hỏng.
Quản lý chuỗi bắt đầu trong quá trình cài đặt
Không thể nhấn mạnh quá mức nhu cầu về một đường thẳng mặt răng tốt. Bất kỳ sai lệch nào trong việc căn chỉnh mặt răng đều có thể dẫn đến sự chênh lệch lực căng giữa mặt răng và mặt răng, dẫn đến mòn không đều. Điều này thường xảy ra ở mặt răng mới khi răng trải qua giai đoạn “làm quen”.
Một khi hiện tượng mòn vi sai đã hình thành, việc khắc phục gần như là không thể. Thông thường, hiện tượng mòn vi sai sẽ tiếp tục trở nên nghiêm trọng hơn do xích bị chùng, tạo ra thêm độ chùng.
Tác động tiêu cực của việc chạy với đường mặt kém dẫn đến sự thay đổi quá mức về lực căng bên này sang bên kia được minh họa bằng cách xem xét các con số. Ví dụ, một bức tường dài 1.000 ft với xích AFC 42 mm có khoảng 4.000 mắt xích ở mỗi bên. Chấp nhận rằng việc loại bỏ kim loại mài mòn liên kết diễn ra ở cả hai đầu của mắt xích. Xích có 8.000 điểm mà kim loại bị mài mòn do áp lực liên kết khi nó được truyền động và khi nó rung xuống mặt, chịu tải trọng va đập hoặc bị ảnh hưởng bởi sự tấn công ăn mòn. Do đó, cứ mỗi 1/1.000 inch độ mòn, chúng ta sẽ tạo ra sự gia tăng 8 inch về chiều dài. Bất kỳ sự thay đổi nhỏ nào giữa tốc độ mài mòn mặt trước và mặt gob, do lực căng không đều gây ra, sẽ nhanh chóng nhân lên thành sự thay đổi lớn về chiều dài xích.
Việc rèn hai lần trên đĩa xích cùng lúc có thể dẫn đến mòn quá mức biên dạng răng. Điều này là do mất vị trí dương trên đĩa xích dẫn động, cho phép mắt xích trượt trên răng chủ động. Lực trượt này cắt vào mắt xích và cũng làm tăng tốc độ mòn trên răng đĩa xích. Một khi đã hình thành kiểu mòn, nó sẽ chỉ có thể tăng tốc. Ngay khi có dấu hiệu đầu tiên của việc mắt xích bị cắt, đĩa xích phải được kiểm tra và thay thế nếu cần, trước khi hư hỏng phá hủy xích.
Độ căng xích quá cao cũng sẽ gây ra tình trạng mòn quá mức cho cả xích và nhông xích. Độ căng xích cần được thiết lập ở mức ngăn ngừa tình trạng xích bị chùng quá mức khi tải trọng đầy đủ. Điều kiện như vậy sẽ khiến các thanh gạt bị "văng ra ngoài" và nguy cơ làm hỏng nhông xích đuôi do xích bị dồn lại khi rời khỏi nhông xích. Nếu độ căng xích được đặt quá cao, sẽ có hai mối nguy hiểm rõ ràng: mài mòn liên kết quá mức trên xích và mài mòn quá mức trên nhông xích dẫn động.
Căng thẳng quá mức của xích có thể là nguyên nhân gây tử vong
Xu hướng chung là căng xích quá mức. Mục tiêu là thường xuyên kiểm tra độ căng trước và tháo xích chùng bằng hai mắt xích. Việc tháo nhiều hơn hai mắt xích sẽ cho thấy xích bị chùng, hoặc việc tháo bốn mắt xích sẽ tạo ra độ căng trước quá cao, gây ra hiện tượng mài mòn liên kết nghiêm trọng và làm giảm đáng kể tuổi thọ của xích.
Giả sử độ căn chỉnh mặt xích tốt, giá trị lực căng trước ở một bên không được vượt quá giá trị ở bên kia quá một tấn. Việc quản lý mặt xích tốt sẽ đảm bảo rằng bất kỳ chênh lệch nào cũng có thể được giữ không quá hai tấn trong suốt vòng đời hoạt động của xích.
Chiều dài tăng do hao mòn liên kết (đôi khi bị gọi sai là "độ giãn xích") có thể đạt tới 2% và vẫn có thể chạy bằng nhông xích mới.
Mức độ mòn của các liên kết không phải là vấn đề nếu xích và đĩa xích mòn cùng nhau, do đó vẫn duy trì được khả năng tương thích. Tuy nhiên, độ mòn của các liên kết làm giảm tải trọng đứt xích và khả năng chống chịu tải va đập.
Một phương pháp đơn giản để đo độ mòn liên kết là sử dụng thước cặp, đo theo năm bước xích và áp dụng vào biểu đồ độ giãn dài của xích. Xích thường được xem xét thay thế khi độ mòn liên kết vượt quá 3%. Một số nhà quản lý bảo trì bảo thủ không muốn thấy xích của họ có độ giãn dài vượt quá 2%.
Việc quản lý xích tốt bắt đầu ngay từ giai đoạn lắp đặt. Việc giám sát chặt chẽ và điều chỉnh nếu cần trong quá trình chạy thử sẽ giúp đảm bảo xích có tuổi thọ lâu dài và không gặp sự cố.
(Với sự lịch sự củaEllton Longwall)
Thời gian đăng: 26-09-2022
