Viðhaldsstjórar námuvinnsluflota tilgreina GET-hluti með hertum skurðbrúnum fyrir jarðýtuaðgerðir

Það sem ég lærði um GET forskrift fyrir jarðýtur í námuvinnslu eftir 10 ára framboð á slithlutum í námuvinnslu

Þegar ég byrjaði fyrst að útvega jarðtengd verkfæri (GET) til námuvinnslufyrirtækja árið 2015, var algengasta mistökin sem ég sá viðhaldsstjóra námuflotans gera að tilgreina GET-skurðbrúnir eingöngu út frá verði — að kaupa ódýrasta kostinn sem hentaði búnaði þeirra án þess að taka tillit til núningþols námuefnisins, rekstrartíma á dag eða heildarkostnaðar við GET-notkun yfir líftíma búnaðarins. Niðurstaðan var annað hvort ótímabært slit (þegar lággæða stál var notað við aðstæður með miklu núningi) eða óhóflegur kostnaður (þegar úrvals wolframkarbíðoddar voru notaðir við aðstæður með litlu núningi þar sem venjulegt hitameðhöndlað stál hefði verið nægilegt).

Undanfarin 10 ár hef ég útvegað GET-vörur til námuvinnslustöðva um Suðaustur-Asíu, Mið-Austurlönd og Mið-Asíu, allt frá litlum fjölskyldureknum kalksteinsnámum sem framleiða 50.000 tonn á ári til stórfelldra granítnámuvinnslustöðva sem framleiða 2 milljónir tonna á ári. Ég hef framkvæmt slitrannsóknir, greint heildarkostnað GET-notkunar á hvert tonn af fluttu efni og unnið með viðhaldsteymum að því að hámarka skiptitímabil og rekstrarhætti GET. Það sem ég hef lært er að GET-forskrift er gagnadrifin verkfræðileg ákvörðun, ekki kaupákvörðun, og að rétt forskrift getur lækkað heildarkostnað GET um 30-50% samanborið við einfalda forskrift sem byggir á lægsta upphafskostnaði.

Að skilja GET tækni: Einfalt stál á móti suðukerfum

Jarðtengingarverkfæri fyrir jarðýtur í námum eru fáanleg í tveimur meginkerfum: úr einu stáli (þar sem millistykkið og skurðbrúnin eru úr einum steyptum eða smíðaðan hluta) og með suðuoddi (þar sem sérstaklega steyptur oddi er soðinn eða vélrænt læstur á stálmillistykki). Valið á milli þessara kerfa hefur mikil áhrif á rekstrarkostnað, viðhaldsvenjur og áhættu búnaðar.

GET kerfi úr einu stáli

GET-kerfi úr einu stáli eru hefðbundin hönnun fyrir skurðbrúnir jarðýtna og eru enn staðalbúnaður í mörgum námugröftum. Allur íhluturinn — frá læsingarbúnaðinum sem grípur á skaft jarðýtublaðsins að skurðbrúninni sem snertir námugröfuna — er einn hluti af hitameðhöndluðu stálblöndu. Þegar skurðbrúnin slitnar eða brotnar er allur íhluturinn fjarlægður og skipt út fyrir nýjan.

Kostir kerfa úr einu stáli eru einfaldleiki (engar suðusamsetningar þarf að viðhalda, enginn búnaður til að halda oddinum til að skoða og engin hætta á að oddurinn tapist við notkun) og áreiðanleiki (rétt uppsettur einstálskerfi úr einu stáli mun ekki bila á þann hátt að það valdi skemmdum á blaðinu). Ókosturinn er kostnaður: þegar skurðbrúnin slitnar eftir 200-600 klukkustunda notkun verður að skipta um allan íhlutinn - þar með talið millistykkið sem hefur ekkert slitnað. Fyrir námuefni með mikið slit þar sem skurðbrúnin slitnar hratt þýðir þetta að skipta þarf um 70-80% ónotað millistykki á 200-400 klukkustunda fresti, sem er efnahagslega sóun.

GET kerfi með soðnum toppum

Soðnir GET-kerfi með oddinum bregðast við efnahagslegri óhagkvæmni kerfa úr einu stáli með því að aðskilja slitþáttinn (oddinn) frá burðarþáttinum (millistykkinu). Þegar oddurinn slitnar er aðeins oddurinn skipt út - millistykkið er áfram fest á jarðýtublaðinu og nýr oddur er soðinn eða læstur vélrænt á sínum stað. Fyrir mikla námuvinnslu getur þetta lækkað rekstrarkostnað GET um 30-40% þar sem kostnaður við millistykkið er afskrifaður yfir margar oddskiptingar.

Hins vegar fela suðukerfi með oddinum í sér áhættu sem er ekki til staðar í kerfum úr einu stáli. Suðan milli oddins og millistykkisins er mikilvægur burðarsamskeyti sem verður fyrir miklu lotubundnu álagi frá námuvinnslunni og núningi frá efni úr námunni. Ef suðan er ekki gerð samkvæmt námuvinnsluforskriftum (venjulega AWS D14.1 eða sambærilegu), eða ef suðan er ekki skoðuð reglulega vegna sprungna og þreytu, getur bilun í oddinum við notkun valdið því að oddurinn brotnar af og verður að hraðskreiðum skotfæri inni í námunni, eða valdið skemmdum á jarðýtublaðinu sem kostar 5-10 sinnum viðgerðarkostnaðinn við GET-hluta. Að mínu mati er hættan á suðubilun aðalástæðan fyrir því að sumir námustjórar kjósa kerfi úr einu stáli - þeir samþykkja hærri kostnað við hverja skiptingu í skiptum fyrir að útrýma hættunni á suðubilun.

Þriðji valkosturinn sem forðast bæði kostnaðaróhagkvæmni eins stáls og suðuáhættu af suðuðum oddi er vélrænt læsingarkerfi, þar sem oddurinn er haldinn í millistykkinu með vélrænu festingarkerfi (læsipinna, SetRing eða fleygikerfi) frekar en með suðu. Hægt er að skipta um vélræna læsingarodda á 5-10 mínútum (á móti 30-60 mínútum fyrir suðuðan oddi) og þeir útrýma alveg hættu á suðubilun, en þeir krefjast reglulegs skoðunar og viðhalds á læsingarbúnaðinum til að tryggja að oddar tapist ekki við notkun. Ég mæli í auknum mæli með vélrænum læsingarkerfum fyrir námurekstur þar sem viðhaldsgæði eru breytileg og þar sem afleiðingar taps á oddi eru alvarlegar.

Val á efnisflokki byggt á núningþoli efnisins í námuvinnslu

Slitþol námuefnisins er aðalþátturinn í vali á GET-efnisgæði, og að para efnisgæðin við slitþolið er mikilvægasta ákvörðunin í GET-forskriftinni. Slitþol námuefnis er mælt með stöðluðum rannsóknarstofuprófum: Los Angeles (LA75) slitþolprófið mælir massatap staðlaðs stálsýnis eftir 500 snúninga með námuefninu; Cerchar-slitþolsvísitalan (CAI) mælir rispuhörku námuefnisins á stálpenna. Báðar prófanirnar veita gagnleg gögn og ég nota venjulega LA75 sem aðalforskriftarbreytu vegna þess að það samsvarar betur slitþoli GET í minni reynslu á þessu sviði.

Lítið slitþolið efni (kalksteinn, marmari, gips)

Námur úr kalksteini, marmara og gipsi hafa LA75 gildi á bilinu 20-30 (sem þýðir að efnið veldur 20-30% massatapi í LA75 prófinu) og Cerchar vísitölum upp á 0,5-1,5. Þessi efni eru tiltölulega mjúk og valda miðlungsmiklu núningsslit á GET skurðbrúnum. Fyrir þessi forrit tilgreini ég hitameðhöndlaða lágblönduðu stáli skurðbrúnir með Brinell hörku upp á 400-500 HB, sem veitir fullnægjandi endingartíma (300-600 rekstrarstundir á oddsett fyrir 320HP jarðýtur) á lægsta viðeigandi kostnaði. Oddar úr wolframkarbíði eða krómkarbíði eru almennt ekki hagkvæmir í efnum með lágt núningsþol vegna þess að aukning á endingartíma réttlætir ekki 3-5 sinnum hærri hlutakostnað.

Miðlungs núningþolsefni (sandsteinn, möl, járngrýti)

Sandsteinn, sumar mölmyndanir og járngrýtisnámur af lægri gæðaflokki hafa LA75 gildi á bilinu 40-60 og Cerchar vísitölur á bilinu 2,0-3,5. Þessi efni valda verulegu núningssliti sem brotnar hratt niður venjulegt hitameðhöndlað stál. Fyrir þessi forrit tilgreini ég hitameðhöndlað meðalstálblönduðu stáli með krómviðbættu (venjulega 2-4% króm) til að auka hörku og slitþol, með Brinell hörku upp á 500-600 HB. Krómiðbætingin eykur kostnaðinn um það bil 15-25% samanborið við venjulegt hitameðhöndlað stál en lengir endingartíma um 50-100%, sem gerir það hagkvæmt fyrir forrit með meðalsnígjandi hörku. Að öðrum kosti tilgreini ég krómkarbíð yfirlagsplötu á skurðbrúninni fyrir hagkvæmustu lausnina í efnum með meðalsnígjandi hörku - yfirlagið veitir yfirborðshörku upp á 600-700 HB á meðan undirlagið er enn sterkt álblönduðu stáli.

Mjög slitsterk efni (granít, basalt, kvarsít)

Granít, basalt, kvarsít og sumar harðar járnmyndanir hafa LA75 gildi á bilinu 70-100 og Cerchar vísitölur á bilinu 4,0-6,0. Þessi efni eru meðal slípandi náttúruefna sem finnast í námugröftum og venjulegt hitameðhöndlað stál (GET) getur slitnað á aðeins 50-100 rekstrarstundum við þessar aðstæður. Fyrir notkun með mikla slípieiginleika tilgreini ég wolframkarbíð samsettar oddar (með lausa hörku upp á 1.500-1.800 HB) eða sérhannaðar slípiþolnar málmblönduplötur með afar mikilli hörku (650-700 HB yfirborð). Kostnaðurinn við þessi úrvalsefni er 3-10 sinnum hærri en kostnaður við venjulegt hitameðhöndlað stál, en lengri endingartími (1.000-4.000 rekstrarstundir eftir tiltekinni efnisgerð og slípieiginleika námugröfunnar) gerir þau að hagkvæmasta valkostinum þegar tekið er tillit til alls kostnaðar við niðurtíma, vinnuafl og framleiðnitap.

Raunverulegur kostnaður við slit á GET-kerfum í námuvinnslu

Kostnaður vegna slits á GET-hlutum í námurekstur er mun hærri en flestir stjórnendur námuvinnslu gera sér grein fyrir, því beinn kostnaður við hluta er aðeins brot af heildarkostnaðinum. Reynsla mín af því að greina kostnaðargögn frá GET-námurekstur í mörgum löndum sýnir að heildarkostnaður við GET-slit skiptist nokkurn veginn svona: 20-30% er beinn kostnaður við GET-hlutina (odda, millistykki, skurðbrúnir); 30-40% er kostnaður við vinnuafl sem tengist GET-skiptum og viðhaldi á blöðum; og 40-50% er kostnaður við framleiðnitap auk aukaskemmda á jarðýtublaðinu af völdum slitins GET-hluta sem starfar eftir ráðlagðan skiptipunkt.

Áhrif slitins GET á framleiðni

Þegar skurðbrúnir GET-járnsins slitna fram yfir ráðlagðan skiptipunkt minnkar ýtingargeta jarðýtunnar verulega. Jarðýta með rétt viðhaldið GET-járn getur ýtt 15-25% meira efni á klukkustund en sama vél með slitið GET-járn þegar hún starfar við sömu aðstæður. Þessi framleiðnitap er ekki alltaf augljóst þar sem það safnast upp smám saman eftir því sem GET-járnið slitnar, en yfir heilan framleiðsludag getur munurinn á rétt viðhaldið og slitnu GET-járni þýtt 10-20% lækkun á daglegum efnisflutningum - sem við verð við námuhlið upp á 10-30 Bandaríkjadali á tonn þýðir 1.000-5.000 Bandaríkjadali á dag í tekjutapi fyrir meðalstóra námuvinnslu.

Aukaskemmdir af völdum slitins GET eru kannski mest vanmetni kostnaðarþátturinn. Þegar skurðbrúnin slitnar svo mikið að hún veitir ekki lengur skarpa skurðflöt byrjar jarðýtublaðið að renna upp á efninu frekar en að skera hreint í gegnum það. Þetta veldur því að blaðið snertir jörðina og vængplöturnar skafa á óskornu efni, sem flýtir fyrir sliti á botnplötum blaðsins, vængplötum og tengingum ýtarma. Ég hef séð viðgerðir á jarðýtublaði sem kosta 8.000-25.000 Bandaríkjadali - fimm til tífalt hærri en árlegur kostnaður við GET - sem stafaði af því að nota slitið GET eftir ráðlagðan skiptitíma.

GET breytingartímabilsáætlun fyrir starfsemi grjótnámuflota

Tímabilið fyrir viðhaldsbreytingar jarðýta í námum (GET) ætti að byggjast á mældum sliti, ekki á föstum tíma, þar sem núningur efnisins í námunni er breytilegur eftir námusvæðum, milli vinnubekkja og milli árstíða. Hins vegar þurfa flestar námurekstursaðgerðir upphafspunkt fyrir viðhaldsáætlanagerð sína og ég gef eftirfarandi leiðbeiningar byggðar á gerð námuefnis og stærðarflokki jarðýtna, með þeirri ráðleggingu að rekstraraðilar aðlagi tímabilin út frá raunverulegum mælingum á vettvangi.

Skoðunarreglur

Ég mæli með sjónrænni GET skoðun við hverja vaktaskipti — venjulega á 8 eða 12 vinnustunda fresti — sem tekur þjálfaðan rekstraraðila eða viðhaldstæknimann um það bil 5 mínútur að framkvæma. Skoðunin ætti að athuga hvort: slit sé á oddhnútnum (mælið eftirstandandi lengd oddhnútsins frá oddhnútnum að öxl millistykkisins — skiptið um það ef það er innan við 10 mm frá öxl millistykkisins); sýnilegar sprungur (leitið að sprungum sem liggja frá oddhnútnum að tengifleti millistykkisins — allar sprungur sem eru lengri en 5 mm krefjast tafarlausrar skiptingar á oddnum); oddhald (fyrir kerfi með vélrænni læsingu og soðnum oddhnútum skal ganga úr skugga um að oddarnir séu öruggir og festingarbúnaðurinn sé óskemmdur); og ástand millistykkisins (athugið hvort beygðir eða slitnir læsingarfletir millistykkisins séu á staðnum sem gætu komið í veg fyrir að oddurinn sitji rétt).

Áætluð breytingartímabil

Fyrir upphaflega viðhaldsáætlun mæli ég með eftirfarandi GET-skiptitímabilum sem upphafspunktum, aðlöguð út frá raunverulegum skoðunargögnum: fyrir 320HP jarðýtur (dæmigerðar fyrir meðalstórar kalksteinsnámur) í kalksteini (LA75 20-30): skiptið um odd eftir 300-500 rekstrarstundir; í sandsteini (LA75 40-60): skiptið um odd eftir 200-400 rekstrarstundir; í granít/basalt (LA75 70-100): skiptið um odd eftir 100-200 rekstrarstundir með wolframkarbíðioddum. Fyrir 520HP jarðýtur (dæmigerðar fyrir stórar grjótnámur): skalað sé ofangreind tímabili um það bil 0,8, þar sem stærri búnaður hefur hærri GET-kostnað á rekstrarstund vegna stærri oddstærða sem um ræðir.

Fyrir staðla fyrir slithluti námubúnaðar, hafið samband viðISO 10414staðlar fyrir bergborunarbúnað ogSAE InternationalLeiðbeiningar um forskriftir um slithluti fyrir jarðvinnutæki.

Algengar spurningar

Hver er munurinn á GET-kerfum úr einföldu stáli og GET-kerfum með suðuoddi fyrir jarðýtur í námum?

Einfalt stál GET kerfi nota steypta eða smíðaða íhluti úr einu stykki þar sem millistykkið og skurðbrúnin eru eitt stykki — þegar skurðbrúnin slitnar er allur íhluturinn skipt út, þar með talið ónotaða millistykkið. Sveiduð oddkerfi nota sérstaklega steyptan odd sem er soðinn eða vélrænt læstur á stálmillistykki — aðeins slitni oddurinn er skipt út þegar hann slitnar, sem dregur úr rekstrarkostnaði um 30-40%. Einfalt stál býður upp á einfaldleika og enga hættu á oddtapi; sveiduð oddkerfi draga úr kostnaði en skapar hættu á suðubilun. Vélrænt læst oddkerfi bjóða upp á þriðja kostinn — oddskipti án suðu og án hættu á suðubilun.

Hvernig hefur efnisgæði áhrif á slitþol GET-skurðbrúna í námuvinnslu?

Efnisflokkurinn er aðalákvarðandi endingartími GET-skurðbrúna. Venjulegt kolefnisstál (300-400 HB) slitnar á 100-200 klukkustundum í slípandi kalksteini úr námuvinnslu. Hitameðhöndlað lágblönduð stál (450-550 HB) lengir endingartíma í 300-500 klukkustundir. Krómkarbíð yfirlagning (600-700 HB) lengir endingartíma í 600-1.000 klukkustundir. Volframkarbíð samsettir oddar (1.500-1.800 HB) geta lengt endingartíma í 2.000-4.000 klukkustundir við erfiðar slípiaðstæður. Rétt flokkur verður að vera í samræmi við LA75 eða Cerchar slípivísitölu námuvinnsluefnisins — notkun hágæða efnis í lágslípiefni sóar peningum, en notkun venjulegs stáls í háslípiefni veldur óhóflegu sliti og aukaskemmdum.

Hver er raunverulegur kostnaður við slit á GET í námuvinnslu?

Heildarkostnaður vegna slits á GET-búnaði felur í sér: (1) Beinan kostnað við hluta af GET-búnaði — 20-30% af heildinni; (2) Kostnaður við endurnýjun vinnuafls — 30-40% af heildinni (2-4 klukkustundir niðurtími á hverja skiptingu); (3) Framleiðnitap vegna slitins GET-búnaðar sem dregur úr skilvirkni ýtingar um 15-25% — 20-30% af heildinni; (4) Afleiddar skemmdir á vængplötum blaðsins, ýtiörmum og neðri slitplötum — 20-30% af heildinni. Heildarkostnaðurinn getur náð 3-8 Bandaríkjadölum á rekstrarstund við erfiðar aðstæður í námugröftum. Kostnaður við viðgerðir á burðarvirki blaðsins vegna notkunar með slitinn GET-búnað eftir ráðlagðan skiptipunkt getur náð 8.000-25.000 Bandaríkjadölum á hverja skiptingu — 5-10 sinnum árlegur kostnaður við GET-búnað.

Hvernig hefur núningur algengra námuefna áhrif á val á GET?

Slímþol efnis í námuvinnslu er mjög mismunandi: mjúkur kalksteinn (LA75 20-30, Cerchar 0.5-1.0) notar 450-500 HB hitameðhöndlað stál með 300-600 klukkustunda endingartíma. Sandsteinn og möl með miðlungs slímþol (LA75 40-60, Cerchar 2.0-3.0) krefjast 550-650 HB krómkarbíðs yfirlags með 300-500 klukkustunda endingartíma. Granít og basalt með miklu slímþoli (LA75 70-100, Cerchar 4.0-6.0) krefjast wolframkarbíðodda eða málmblanda með mjög mikilli hörku (650-700 HB) með 400-2.000 klukkustunda endingartíma, allt eftir efnisflokki. Prófið alltaf eða fáið LA75/Cerchar gögn fyrir ykkar tiltekna námuvinnsluefni áður en þið tilgreinið GET efnisflokk.

Hvaða GET breytingartímabil ættu stjórnendur námuflota að nota fyrir jarðýtur?

Miðið skiptingartímabil við mældu sliti, ekki dagataltíma. Fyrir 320HP jarðýtur í kalksteini: 300-500 rekstrarstundir á hverja oddhnút. Í sandsteini: 200-400 rekstrarstundir. Í graníti/basalti: 100-200 rekstrarstundir með wolframkarbíðhnútum. Fyrir 520HP jarðýtur skal stytta skiptingartímabilin um það bil 20%. Skoðið við hver vaktaskipti (á 8-12 tíma fresti) og skiptið um þegar oddhnúturinn er slitinn innan við 10 mm frá öxl millistykkisins, einhver sýnileg sprunga frá nefi að millistykki er meiri en 5 mm, eða þyngdartap er meira en 15% af upprunalegu. Notkun umfram þessi mörk eykur verulega hættuna á aukaskemmdum.