1. Histoire des chaînes à maillons ronds pour l'exploitation minière
Face à la demande croissante d'énergie issue du charbon dans l'économie mondiale, les machines d'extraction minière ont connu un développement rapide. En tant qu'équipement principal de l'exploitation minière mécanisée du charbon, le système de transmission des convoyeurs à raclettes a lui aussi connu un développement rapide. D'une certaine manière, le développement des convoyeurs à raclettes dépend du développement de…chaîne à maillons ronds haute résistance pour l'exploitation minièreL'utilisation d'une chaîne à maillons ronds haute résistance est essentielle pour le fonctionnement d'un convoyeur à raclettes dans une mine de charbon. Sa qualité et ses performances sont cruciales.affectent directement l'efficacité de fonctionnement des équipements et la production de charbon des mines.
Le développement des chaînes à maillons ronds haute résistance pour l'exploitation minière comprend principalement les aspects suivants : le développement de l'acier pour ces chaînes, le développement des techniques de traitement thermique, l'optimisation des dimensions et de la forme des maillons, la conception de différentes chaînes et le développement des techniques de fabrication. Grâce à ces avancées, les propriétés mécaniques et la fiabilité des chaînes ont été améliorées.chaîne à maillons ronds pour l'exploitation minièreLes spécifications et les propriétés mécaniques des chaînes produites par certaines entreprises de fabrication de chaînes de pointe dans le monde ont été considérablement améliorées. Elles dépassent largement la norme allemande DIN 22252, largement utilisée dans le monde entier.
Les premiers aciers de qualité inférieure utilisés à l'étranger pour la fabrication de chaînes à maillons ronds dans l'industrie minière étaient principalement des aciers au carbone-manganèse, caractérisés par une faible teneur en carbone et en éléments d'alliage, une faible trempabilité et un diamètre de chaîne inférieur à 19 mm. Dans les années 1970, des aciers de haute qualité pour chaînes, à base de manganèse, de nickel, de chrome et de molybdène, ont été mis au point. Parmi les aciers typiques, on peut citer le 23MnNiMoCr52 et le 23MnNiMoCr64. Ces aciers présentent une bonne trempabilité, une bonne soudabilité, ainsi qu'une bonne résistance et une bonne ténacité, et conviennent à la production en grande série de chaînes de type C. L'acier 23MnNiMoCr54 a été développé à la fin des années 1980. Dérivé de l'acier 23MnNiMoCr64, il présente une teneur réduite en silicium et en manganèse et une teneur accrue en chrome et en molybdène. Sa ténacité est supérieure à celle de l'acier 23MnNiMoCr64. Ces dernières années, face à l'amélioration constante des performances des chaînes en acier à maillons ronds et à l'augmentation continue de leurs spécifications due à la mécanisation de l'exploitation minière du charbon, certains fabricants de chaînes ont développé de nouveaux aciers spéciaux, dont certaines propriétés sont supérieures à celles de l'acier 23MnNiMoCr54. Par exemple, l'acier « HO », développé par la société allemande JDT, permet d'accroître la résistance de la chaîne de 15 % par rapport à l'acier 23MnNiMoCr54.
2. Conditions de service et analyse des défaillances de la chaîne minière
2.1 Conditions de service de la chaîne minière
Les conditions de service d'une chaîne à maillons ronds sont les suivantes : (1) force de tension ; (2) fatigue causée par une charge pulsatoire ; (3) frottement et usure entre les maillons de la chaîne, entre les maillons de la chaîne et les pignons de la chaîne, et entre les maillons de la chaîne et les plaques centrales et les côtés des rainures ; (4) corrosion causée par l'action du charbon pulvérisé, de la poudre de roche et de l'air humide.
2.2 Analyse de la défaillance des maillons de la chaîne minière
Les modes de rupture des maillons de chaînes de mine peuvent être globalement classés en deux catégories : (1) la chaîne subit une rupture prématurée lorsque sa charge statique dépasse sa limite d'élasticité. Ce type de rupture se produit généralement au niveau des défauts de l'épaulement ou de la partie droite du maillon, comme les fissures dues à la zone affectée thermiquement par le soudage par étincelage ou les fissures dans le matériau de la barre ; (2) après une période de fonctionnement, le maillon n'a pas atteint sa limite d'élasticité, ce qui entraîne une rupture par fatigue. Ce type de rupture se produit généralement à la jonction entre le bras droit et le sommet du maillon.
Exigences relatives aux chaînes à maillons ronds pour l'exploitation minière : (1) avoir une capacité de charge élevée à matériau et section égaux ; (2) avoir une charge de rupture plus élevée et un meilleur allongement ; (3) avoir une faible déformation sous l'effet de la capacité de charge maximale pour assurer un bon engrènement ; (4) avoir une résistance à la fatigue élevée ; (5) avoir une résistance à l'usure élevée ; (6) avoir une ténacité élevée et une meilleure absorption des charges d'impact ; (7) les dimensions géométriques doivent être conformes au dessin.
3. Processus de production de la chaîne minière
Processus de production de la chaîne minièreDécoupe des barres → cintrage et tricotage → assemblage → soudage → premier contrôle → traitement thermique → contrôle secondaire → inspection. Le soudage et le traitement thermique sont des étapes clés de la production de chaînes à maillons ronds pour l'industrie minière, car ils influent directement sur la qualité du produit. Des paramètres de soudage optimisés permettent d'améliorer le rendement et de réduire les coûts de production ; un traitement thermique approprié permet d'exploiter pleinement les propriétés du matériau et d'améliorer la qualité du produit.
Afin de garantir la qualité du soudage des chaînes de production minières, le soudage à l'arc manuel et le soudage bout à bout par résistance ont été abandonnés. Le soudage par étincelage est largement utilisé en raison de ses avantages considérables, tels qu'un haut degré d'automatisation, une faible intensité de main-d'œuvre et une qualité de produit stable.
Actuellement, le traitement thermique des chaînes à maillons ronds utilisées dans l'industrie minière repose généralement sur le chauffage par induction à moyenne fréquence, suivi d'une trempe et d'un revenu successifs. Le principe du chauffage par induction à moyenne fréquence repose sur l'agitation de la structure moléculaire du matériau sous l'effet d'un champ électromagnétique. Les molécules acquièrent de l'énergie et, par collision, produisent de la chaleur. Lors du traitement thermique par induction à moyenne fréquence, l'inducteur est alimenté en courant alternatif à moyenne fréquence. Les maillons de la chaîne se déplacent à vitesse constante à l'intérieur de l'inducteur, générant ainsi un courant induit de même fréquence et de sens opposé à celui de l'inducteur. L'énergie électrique est alors convertie en énergie thermique, permettant de chauffer les maillons à la température requise pour la trempe et le revenu en un temps réduit.
Le chauffage par induction à moyenne fréquence est rapide et limite l'oxydation. Après trempe, on obtient une structure de trempe très fine et une taille de grain d'austénite réduite, ce qui améliore la résistance et la ténacité des maillons de la chaîne. Ce procédé présente également l'avantage d'être propre, hygiénique, facile à régler et d'offrir une productivité élevée. Lors du revenu, la zone de soudure des maillons est soumise à une température de revenu plus élevée, ce qui élimine rapidement une grande partie des contraintes internes de trempe. Il en résulte une amélioration significative de la plasticité et de la ténacité de la zone de soudure, ainsi qu'un retard dans l'amorçage et la propagation des fissures. La température de revenu étant basse au niveau de l'épaulement des maillons, la dureté est plus élevée après revenu, ce qui limite l'usure des maillons pendant le fonctionnement, notamment l'usure entre les maillons et l'usure au niveau de l'engrènement avec le pignon.
4. Conclusion
(1) L'acier utilisé pour les chaînes à maillons ronds haute résistance destinées à l'industrie minière évolue vers une résistance, une trempabilité, une ténacité plastique et une résistance à la corrosion supérieures à celles de l'acier 23MnNiMoCr54 couramment utilisé. Actuellement, de nouvelles nuances d'acier brevetées sont mises en œuvre.
(2) L'amélioration des propriétés mécaniques des chaînes à maillons ronds haute résistance utilisées dans l'exploitation minière favorise le perfectionnement continu des méthodes de traitement thermique. L'application judicieuse et le contrôle précis de ces techniques sont essentiels pour optimiser les propriétés mécaniques des chaînes. Le traitement thermique des chaînes minières est devenu une technologie fondamentale pour les fabricants de chaînes.
(3) La taille, la forme et la structure de la chaîne à maillons ronds haute résistance utilisée dans l'exploitation minière ont été améliorées et optimisées. Ces améliorations et optimisations ont été réalisées en fonction des résultats de l'analyse des contraintes de la chaîne et compte tenu de la nécessité d'accroître la puissance des équipements d'extraction du charbon et de l'espace souterrain limité des mines.
(4) L'augmentation des spécifications des chaînes à maillons ronds à haute résistance pour l'exploitation minière, le changement de forme structurelle et l'amélioration des propriétés mécaniques favorisent le développement rapide correspondant des équipements et des technologies de fabrication de chaînes à maillons ronds en acier.
Date de publication : 22 décembre 2021
