Une stratégie de gestion de la chaîne AFC prolonge la durée de vie et évite les temps d'arrêt imprévus
Chaîne minièrepeut faire ou défaire une opération. Alors que la plupart des mines longues tailles utilisent des chaînes de 42 mm ou plus sur leurs convoyeurs à face blindée (AFC), de nombreuses mines utilisent des chaînes de 48 mm et certaines utilisent des chaînes pouvant atteindre 65 mm. Les diamètres plus grands peuvent prolonger la durée de vie de la chaîne. Les opérateurs de longues tailles s'attendent souvent à dépasser 11 millions de tonnes avec les tailles de 48 mm et jusqu'à 20 millions de tonnes avec les tailles de 65 mm avant que la chaîne ne soit mise hors service. Les chaînes de ces plus grandes tailles sont coûteuses, mais elles en valent la peine si un ou deux panneaux entiers peuvent être exploités sans arrêt dû à une défaillance de la chaîne. Mais si une rupture de chaîne se produit en raison d’une mauvaise gestion, d’une mauvaise manipulation, d’une surveillance inappropriée ou de conditions environnementales pouvant provoquer des fissures par corrosion sous contrainte (SCC), la mine est confrontée à des problèmes majeurs. Dans cette situation, le prix payé pour cette chaîne devient sans objet.
Si un exploitant de longue taille ne gère pas la meilleure chaîne possible pour les conditions de la mine, un arrêt imprévu pourrait facilement effacer toutes les économies réalisées au cours du processus d'achat. Alors, que doit faire un exploitant de longue taille ? Ils doivent prêter une attention particulière aux conditions spécifiques du site et choisir une chaîne avec soin. Une fois la chaîne achetée, ils doivent consacrer le temps et l’argent supplémentaires nécessaires à la bonne gestion de l’investissement. Cela peut rapporter des dividendes importants.
Le traitement thermique peut augmenter la résistance de la chaîne, réduire sa fragilité, soulager les contraintes internes, augmenter la résistance à l'usure ou améliorer l'usinabilité de la chaîne. Le traitement thermique est devenu une forme d’art et varie d’un fabricant à l’autre. L’objectif est d’obtenir un équilibre des propriétés des métaux pour répondre au mieux à la fonction du produit. La chaîne à durcissement différentiel est l'une des techniques les plus sophistiquées utilisées par Parsons Chain où la couronne du maillon de la chaîne reste dure pour résister à l'usure et les jambes si les maillons sont plus souples pour augmenter la ténacité et la ductilité en service.
La dureté est la capacité à résister à l'usure et est désignée soit par l'indice de dureté Brinell par le symbole HB, soit par l'indice de dureté Vickers (HB). L'échelle de dureté Vickers est véritablement proportionnelle, donc un matériau de 800 HV est huit fois plus dur qu'un matériau ayant une dureté de 100 HV. Il fournit ainsi une échelle rationnelle de dureté du matériau le plus mou au plus dur. Pour de faibles valeurs de dureté, jusqu'à environ 300, les résultats de dureté Vickers et Brinell sont approximativement les mêmes, mais pour des valeurs plus élevées, les résultats Brinell sont inférieurs en raison de la distorsion du pénétrateur à bille.
Le test d'impact Charpy est une mesure de la fragilité d'un matériau pouvant être obtenue à partir d'un test d'impact. Le maillon de chaîne est encoché au point de soudure du maillon et placé sur le trajet d'un pendule oscillant, l'énergie nécessaire pour fracturer l'éprouvette étant mesurée par la réduction de l'oscillation du pendule.
La plupart des fabricants de chaînes conservent quelques mètres de chaque lot commandé pour permettre la réalisation de tests destructifs complets. Les résultats complets des tests et les certificats sont normalement fournis avec la chaîne qui est normalement expédiée par paires appariées de 50 m. L'allongement à la force d'essai et l'allongement total à la rupture sont également représentés graphiquement lors de cet essai destructif.
La chaîne optimale
L’objectif est de combiner toutes ces caractéristiques pour créer la chaîne optimale, qui comprend les performances suivantes :
• Résistance à la traction supérieure ;
• Résistance supérieure à l'usure du maillon intérieur ;
• Haute résistance aux dommages causés par les pignons ;
• Une plus grande résistance à la fissuration martensitique ;
• Résistance améliorée ;
• Durée de vie accrue en fatigue ; et
• Résistance au CSC.
Cependant, il n’existe pas de solution parfaite, seulement différents compromis. Une limite d'élasticité élevée aura tendance à entraîner une contrainte résiduelle élevée. Si elle est associée à une dureté élevée pour augmenter la résistance à l'usure, elle aura également tendance à diminuer la ténacité et la résistance à la corrosion sous contrainte.
Les fabricants s'efforcent continuellement de développer des chaînes qui dureront plus longtemps et résisteront à des conditions difficiles. Certains fabricants galvanisent les chaînes pour faire face aux environnements corrosifs. Une autre option est la chaîne COR-X, qui est fabriquée à partir d'un alliage breveté de vanadium, de nickel, de chrome et de molybdène qui combat le SCC. Ce qui rend cette solution unique, c'est que les propriétés anticorrosion sous contrainte sont homogènes dans toute la structure métallurgique de la chaîne et que son efficacité ne change pas avec l'usure de la chaîne. Il a été prouvé que COR-X augmente considérablement la durée de vie de la chaîne dans des environnements corrosifs et élimine pratiquement les défaillances dues à la corrosion sous contrainte. Des tests ont établi que la force de rupture et de fonctionnement est augmentée de 10 %. L'impact de l'entaille est augmenté de 40 % et la résistance au SCC est augmentée de 350 % par rapport à la chaîne ordinaire (DIN 22252).
Il existe des cas où une chaîne COR-X de 48 mm a traité 11 millions de tonnes sans défaillance liée à la chaîne avant d'être mise hors service. Et l'installation initiale de la chaîne OEM Broadband par Joy à la mine BHP Billiton de San Juan utilisait une chaîne Parsons COR-X fabriquée au Royaume-Uni, qui aurait transporté jusqu'à 20 millions de tonnes depuis le front de taille au cours de sa vie.
Chaîne inversée pour prolonger la durée de vie de la chaîne
La principale cause de l’usure de la chaîne est le mouvement de rotation de chaque maillon vertical autour de son maillon horizontal adjacent lorsqu’il entre et sort du pignon d’entraînement. Cela entraîne également une usure accrue dans un plan des maillons lorsqu'ils tournent à travers le pignon. Par conséquent, l'un des moyens les plus efficaces de prolonger la durée de vie d'une chaîne usagée est de la faire pivoter ou de l'inverser de 180º pour faire tourner la chaîne dans la direction opposée. . Cela mettra à profit les surfaces « inutilisées » des maillons, ce qui entraînera une zone de maillons moins usée, ce qui équivaut à une durée de vie plus longue de la chaîne.
Un chargement inégal du convoyeur, pour diverses raisons, peut entraîner une usure inégale des deux chaînes, provoquant une usure plus rapide d'une chaîne que de l'autre. Une usure ou un étirement inégal de l'une ou des deux chaînes, comme cela peut se produire avec des ensembles hors-bord jumeaux, peut entraîner un décalage des vols ou un décalage lorsqu'ils tournent autour du pignon d'entraînement. Cela peut également être dû au relâchement de l’une des deux chaînes. Cet effet de déséquilibre entraînera des problèmes de fonctionnement, ainsi qu'une usure excessive et d'éventuels dommages sur les pignons d'entraînement.
Tension du système
Un programme systématique de tension et d'entretien est nécessaire pour garantir qu'après l'installation, le taux d'usure de la chaîne est contrôlé, les deux chaînes s'allongeant en raison de l'usure à un taux contrôlé et comparable.
Dans le cadre d'un programme de maintenance, le personnel de maintenance mesurera l'usure ainsi que la tension de la chaîne, et remplacera la chaîne lorsqu'elle est usée à plus de 3 %. Pour apprécier ce que signifie concrètement ce degré d'usure de la chaîne, il faut rappeler que sur un front de taille de 200 m, une usure de la chaîne de 3 % implique une augmentation de la longueur de la chaîne de 12 m pour chaque brin. Le personnel de maintenance remplacera également les pignons et les dévêtisseurs de livraison et de retour au fur et à mesure qu'ils sont usés ou endommagés, examinera la boîte de vitesses et le niveau d'huile et s'assurera, à intervalles réguliers, que les boulons sont serrés.
Il existe des méthodes bien établies pour calculer le niveau correct de prétension et celles-ci s'avèrent être un guide très utile pour les valeurs initiales. Cependant, la méthode la plus fiable consiste à observer la chaîne lorsqu'elle quitte le pignon d'entraînement lorsque l'AFC fonctionne à pleine charge. La chaîne doit être considérée comme présentant juste un minimum de jeu (deux maillons) lorsqu'elle se détache du pignon d'entraînement. Lorsqu'un tel niveau existe, la prétension doit être mesurée, enregistrée et définie pour le futur comme niveau de fonctionnement pour ce visage particulier. Des mesures de pré-tension doivent être effectuées régulièrement et le nombre de maillons supprimés doit être enregistré. Cela fournira un avertissement précoce de l’apparition d’une usure différentielle ou d’une usure excessive.
Les vols courbés doivent être redressés ou modifiés sans délai. Ils réduisent les performances du convoyeur et peuvent entraîner la chute de la barre du chemin de roulement inférieur et son saut sur le pignon, endommageant ainsi les deux chaînes, le pignon et les barres de guidage.
Les opérateurs de longue taille doivent rester attentifs aux arracheurs de chaîne usés et endommagés, car ils peuvent permettre à la chaîne détendue de rester dans le pignon, ce qui peut entraîner un blocage et des dommages.
La gestion de la chaîne commence lors de l'installation
La nécessité d’une bonne ligne de visage droite ne peut être surestimée. Tout écart dans l'alignement de la face est susceptible d'entraîner des prétensions différentielles entre les chaînes côté face et côté paraison, conduisant à une usure inégale. Cela est plus susceptible de se produire sur le front de taille nouvellement établi, car les chaînes traversent une période de « rodage ».
Une fois qu’un motif d’usure différentielle est formé, il est pratiquement impossible de le corriger. Le plus souvent, le différentiel continue de se détériorer avec l'usure de la chaîne, créant ainsi plus de mou.
Les effets néfastes de la course avec une mauvaise ligne de face conduisant à des variations excessives de prétentions latérales sont illustrés par l'examen des chiffres. À titre d'exemple, une longue taille de 1 000 pieds avec une chaîne AFC de 42 mm comportant environ 4 000 maillons de chaque côté. Accepter que l'élimination de l'usure du métal du maillon ait lieu aux deux extrémités du maillon. La chaîne comporte 8 000 points où le métal est usé par les pressions des maillons lors de son entraînement et lorsqu'il vibre sur la face, subit des charges de choc ou est affecté par une attaque corrosive. Par conséquent, pour chaque 1/1 000 de pouce d’usure, nous générons 8 pouces d’augmentation de longueur. Toute légère variation entre les taux d'usure du côté face et du côté paraison, provoquée par des tensions inégales, se multiplie rapidement par une variation majeure dans la longueur des chaînes.
Deux pièces forgées sur le pignon en même temps pourraient entraîner une usure excessive du profil de la dent. Cela est dû à la perte de l'emplacement positif dans le pignon d'entraînement qui permet au maillon de glisser sur les dents d'entraînement. Cette action de glissement coupe le maillon et augmente également le taux d'usure des dents du pignon. Une fois établie comme modèle d’usure, elle ne peut que s’accélérer. Au premier signe de coupure du maillon, les pignons doivent être examinés et remplacés s'ils doivent l'être, avant que les dommages ne détruisent la chaîne.
Une prétension de chaîne trop élevée entraînera également une usure excessive de la chaîne et du pignon. Les prétensions de la chaîne doivent être établies à des valeurs qui empêchent la création d'un jeu excessif de la chaîne à pleine charge. De telles conditions entraîneront le « renversement » des barres de racleur et le risque d'endommagement du pignon de queue causé par le regroupement de la chaîne lorsqu'elle quitte le pignon. Si les prétensions sont trop élevées, il existe deux dangers évidents : une usure exagérée des maillons de la chaîne et une usure exagérée des pignons d'entraînement.
Une tension de chaîne excessive peut être mortelle
La tendance courante est de tendre la chaîne trop fort. L'objectif doit être de vérifier régulièrement la prétension et de supprimer le jeu de la chaîne par incréments de deux maillons. Plus de deux maillons indiqueraient que la chaîne était trop détendue ou la suppression de quatre maillons créerait une prétension trop élevée qui induirait une forte usure des maillons et réduirait sérieusement la durée de vie de la chaîne.
En supposant que l’alignement des faces est bon, la valeur de prétension d’un côté ne doit pas dépasser la valeur de l’autre côté de plus d’une tonne. Une bonne gestion du front de taille doit garantir que tout différentiel ne peut pas dépasser deux tonnes tout au long de la durée de vie de la chaîne.
L'augmentation de la longueur due à l'usure des maillons (parfois appelée à tort « étirement de la chaîne ») peut atteindre 2 % tout en continuant à fonctionner avec des pignons neufs.
Le degré d'usure des maillons n'est pas un problème si la chaîne et les pignons s'usent ensemble, conservant ainsi leur compatibilité. Cependant, l'usure des maillons entraîne une réduction de la charge de rupture des chaînes et de la résistance aux charges de choc.
Une méthode simple pour mesurer l’usure des maillons consiste à utiliser un pied à coulisse, en mesurant en cinq sections de pas et en l’appliquant au tableau d’allongement de la chaîne. Le remplacement des chaînes est généralement envisagé lorsque l’usure des maillons dépasse 3 %. Certains responsables de maintenance conservateurs n’aiment pas voir leur chaîne dépasser 2 % d’allongement.
Une bonne gestion de la chaîne commence dès la phase d'installation. Une surveillance intensive avec des corrections si nécessaire pendant la période de rodage contribuera à garantir une durée de vie longue et sans problème de la chaîne.
(Avec l'aimable autorisation deEllton Longwall)
Heure de publication : 26 septembre 2022