1. قصة سلاسل الوصلات الدائرية للتعدين
مع تزايد الطلب على طاقة الفحم في الاقتصاد العالمي، شهدت آلات تعدين الفحم تطورًا سريعًا. وباعتبارها المعدات الرئيسية في عمليات التعدين الآلي الشامل للفحم في مناجم الفحم، فقد شهدت مكونات النقل في ناقلات الكاشطات تطورًا سريعًا أيضًا. ويمكن القول إن تطور ناقلات الكاشطات يعتمد على تطور...سلسلة حلقات دائرية عالية القوة للتعدينتُعدّ سلسلة الوصلات الدائرية عالية المتانة جزءًا أساسيًا من ناقل الكاشطة السلسلي في مناجم الفحم. وستؤثر جودتها وأداؤها على...يؤثر ذلك بشكل مباشر على كفاءة تشغيل المعدات وإنتاج الفحم في منجم الفحم.
يشمل تطوير سلاسل الوصلات الدائرية عالية القوة المستخدمة في التعدين الجوانب التالية بشكل أساسي: تطوير الفولاذ المستخدم في هذه السلاسل، وتطوير تقنيات المعالجة الحرارية لها، وتحسين حجم وشكل حلقات الفولاذ الدائرية، وتصميم السلاسل المختلفة، وتطوير تقنيات تصنيعها. وبفضل هذه التطورات، تحسنت الخصائص الميكانيكية وموثوقية السلاسل.سلسلة حلقات دائرية للتعدينلقد شهدت تحسينات كبيرة. تجاوزت مواصفات وخصائص السلاسل التي تنتجها بعض شركات تصنيع السلاسل المتقدمة في العالم بكثير معيار DIN 22252 الألماني المستخدم على نطاق واسع في العالم.
كان الفولاذ منخفض الجودة المستخدم في صناعة سلاسل الوصلات الدائرية للتعدين في الخارج في البداية عبارة عن فولاذ كربوني منغنيزي، يتميز بانخفاض محتواه من الكربون وعناصر السبائك، وانخفاض قابليته للتصلب، وقطر سلسلته الذي يقل عن 19 مم. في سبعينيات القرن الماضي، طُوِّرت سلسلة من الفولاذ عالي الجودة لسلاسل الوصلات، وهي سلسلة منغنيز-نيكل-كروم-موليبدينوم. تشمل أنواع الفولاذ الشائعة 23MnNiMoCr52 و23MnNiMoCr64، وغيرها. يتميز هذا الفولاذ بقابلية جيدة للتصلب واللحام، بالإضافة إلى قوة ومتانة عاليتين، وهو مناسب لإنتاج سلاسل من الفئة C على نطاق واسع. طُوِّر فولاذ 23MnNiMoCr54 في أواخر ثمانينيات القرن الماضي. استنادًا إلى فولاذ 23MnNiMoCr64، تم تقليل محتوى السيليكون والمنغنيز وزيادة محتوى الكروم والموليبدينوم، مما جعله أكثر متانة من فولاذ 23MnNiMoCr64. في السنوات الأخيرة، ونظرًا للتحسين المستمر لمتطلبات أداء سلاسل الصلب ذات الحلقات الدائرية، والزيادة المتواصلة في مواصفات السلاسل نتيجةً لأتمتة عمليات استخراج الفحم في المناجم، طورت بعض شركات تصنيع السلاسل أنواعًا جديدة من الصلب، تتميز بخصائص أعلى من فولاذ 23MnNiMoCr54. فعلى سبيل المثال، يُمكن لفولاذ "HO" الذي طورته شركة JDT الألمانية أن يزيد من قوة السلسلة بنسبة 15% مقارنةً بفولاذ 23MnNiMoCr54.
2. ظروف خدمة سلسلة التعدين وتحليل الأعطال
2.1 شروط خدمة سلسلة التعدين
ظروف خدمة السلسلة ذات الوصلات الدائرية هي: (1) قوة الشد؛ (2) الإجهاد الناتج عن الحمل النبضي؛ (3) الاحتكاك والتآكل بين وصلات السلسلة، ووصلات السلسلة وعجلات السلسلة، ووصلات السلسلة والصفائح الوسطى وجوانب الأخدود؛ (4) التآكل الناتج عن فعل الفحم المسحوق ومسحوق الصخور والهواء الرطب.
2.2 تحليل فشل حلقات سلسلة التعدين
يمكن تقسيم أشكال انكسار حلقات سلاسل التعدين تقريبًا إلى: (1) تجاوز حمل السلسلة لحمل الانكسار الساكن، مما يؤدي إلى انكسار مبكر. يحدث هذا الانكسار غالبًا في الأجزاء المعيبة من كتف حلقة السلسلة أو المنطقة المستقيمة، مثل الشقوق الناتجة عن منطقة التأثير الحراري للحام التناكبي، أو الشقوق في مادة كل قضيب على حدة؛ (2) بعد فترة من التشغيل، لم تصل حلقة سلسلة التعدين إلى حمل الانكسار، مما يؤدي إلى انكسار ناتج عن الإجهاد. يحدث هذا الانكسار غالبًا عند نقطة اتصال الذراع المستقيمة بتاج حلقة السلسلة.
متطلبات سلسلة الوصلات الدائرية للتعدين: (1) أن تتمتع بقدرة تحمل عالية للأحمال تحت نفس المادة والمقطع؛ (2) أن تتمتع بحمل كسر أعلى واستطالة أفضل؛ (3) أن يكون التشوه ضئيلاً تحت تأثير أقصى قدرة تحميل لضمان تعشيق جيد؛ (4) أن تتمتع بمقاومة عالية للإجهاد؛ (5) أن تتمتع بمقاومة عالية للتآكل؛ (6) أن تتمتع بمتانة عالية وامتصاص أفضل لأحمال الصدمات؛ (7) أن تتوافق الأبعاد الهندسية مع الرسم.
3. عملية إنتاج سلسلة التعدين
عملية إنتاج سلسلة التعدين: قطع القضبان ← الثني والوصل ← الربط ← اللحام ← اختبار التحمل الأولي ← المعالجة الحرارية ← اختبار التحمل الثانوي ← الفحص. يُعدّ اللحام والمعالجة الحرارية عمليتين أساسيتين في إنتاج سلاسل الوصلات الدائرية المستخدمة في التعدين، إذ يؤثران بشكل مباشر على جودة المنتج. يمكن لمعايير اللحام العلمية تحسين الإنتاجية وخفض تكلفة الإنتاج؛ كما تُتيح عملية المعالجة الحرارية المناسبة الاستفادة القصوى من خصائص المادة وتحسين جودة المنتج.
لضمان جودة لحام سلاسل التعدين، تم الاستغناء عن اللحام القوسي اليدوي ولحام المقاومة التناكبي. ويُستخدم لحام التناكبي الوميضي على نطاق واسع لما يتميز به من مزايا بارزة، كارتفاع مستوى الأتمتة، وانخفاض الجهد المبذول، وثبات جودة المنتج.
تعتمد المعالجة الحرارية الحالية لسلاسل الوصلات الدائرية المستخدمة في التعدين عمومًا على التسخين الحثي متوسط التردد، والتبريد المستمر، والتطبيع. وتقوم فكرة التسخين الحثي متوسط التردد على تحريك البنية الجزيئية للمادة تحت تأثير المجال الكهرومغناطيسي، حيث تكتسب الجزيئات طاقة وتتصادم لتوليد الحرارة. وخلال هذه المعالجة، يُوصل ملف حثي بتيار متردد متوسط التردد، وتتحرك حلقات السلسلة بسرعة منتظمة داخله. وبهذه الطريقة، يتولد تيار مستحث بنفس تردد التيار في الملف الحثي وفي اتجاه معاكس له في حلقات السلسلة، مما يحول الطاقة الكهربائية إلى طاقة حرارية، وبالتالي تُسخن حلقات السلسلة إلى درجة الحرارة المطلوبة للتبريد والتطبيع في وقت قصير.
يتميز التسخين الحثي متوسط التردد بسرعة عالية وأكسدة أقل. بعد التبريد السريع، يُمكن الحصول على بنية تبريد دقيقة للغاية وحجم حبيبات أوستنيت صغير، مما يُحسّن من قوة وصلابة حلقات السلسلة. في الوقت نفسه، يتميز هذا الأسلوب بالنظافة والتعقيم وسهولة الضبط وكفاءة الإنتاج العالية. في مرحلة التلدين، تمر منطقة لحام حلقات السلسلة بدرجة حرارة تلدين أعلى، مما يُزيل كمية كبيرة من الإجهاد الداخلي الناتج عن التبريد السريع في وقت قصير، وهو ما يُؤثر بشكل كبير على تحسين لدونة وصلابة منطقة اللحام وتأخير بدء وتطور الشقوق. تكون درجة حرارة التلدين عند قمة كتف حلقة السلسلة منخفضة، وتزداد صلابتها بعد التلدين، مما يُساعد على تقليل تآكل حلقات السلسلة أثناء عملية التشغيل، أي التآكل بين حلقات السلسلة وتداخلها مع ترس السلسلة.
4. الخاتمة
(1) يتطور الفولاذ المستخدم في صناعة سلاسل الوصلات الدائرية عالية القوة في التعدين نحو تحقيق قوة أعلى، وقابلية أكبر للتصليد، ومتانة لدنة أعلى، ومقاومة أكبر للتآكل مقارنةً بفولاذ 23MnNiMoCr54 الشائع استخدامه عالميًا. وقد تم بالفعل تطبيق أنواع جديدة من الفولاذ حاصلة على براءات اختراع.
(2) يُسهم تحسين الخواص الميكانيكية لسلاسل الوصلات الدائرية عالية القوة المستخدمة في التعدين في التطوير المستمر وتحسين أساليب المعالجة الحرارية. ويُعدّ التطبيق الأمثل والتحكم الدقيق في تقنية المعالجة الحرارية عاملاً أساسياً لتحسين الخواص الميكانيكية للسلاسل. وقد أصبحت تقنية المعالجة الحرارية لسلاسل التعدين تقنيةً أساسيةً لمصنّعي السلاسل.
(3) تم تحسين وتطوير حجم وشكل وبنية سلسلة الوصلات الدائرية عالية القوة المستخدمة في التعدين. وقد أُجريت هذه التحسينات والتطويرات بناءً على نتائج تحليل إجهاد السلسلة، مع مراعاة الحاجة إلى زيادة قدرة معدات تعدين الفحم ومحدودية المساحة تحت الأرض في منجم الفحم.
(4) إن زيادة مواصفات سلسلة الوصلات الدائرية عالية القوة للتعدين، وتغيير الشكل الهيكلي وتحسين الخصائص الميكانيكية يعزز التطور السريع المقابل لمعدات وتكنولوجيا صنع سلسلة الوصلات الفولاذية الدائرية.
تاريخ النشر: 22 ديسمبر 2021
