UDK 672.6:669.14:622.6 ISSN 1580-2949 Strokovni članek MATER. TEHNOL. 34(5)321(2000) F. LEGAT: JEKLENE VERIGE ZA RUDARSKE TRANSPORTERJE JEKLENE VERIGE ZA RUDARSKE TRANSPORTERJE STEEL CHAINS FOR MINING CONVEYORS Franc Legat Zabreznica 36, 4274 Žirovnica, Slovenija Prejem rokopisa - received: 1999-10-20; sprejem za objavo - accepted for publication: 2000-04-10 Opisani so postopek izdelave, sestava in lastnosti jekel za verige, lastnosti jekla in verig po končni toplotni obdelavi, nadzor kakovosti jekel in verig ter načini preizkušanja verig in verižnih členov. Ključne besede: rudarske verige, sestava jekel, lastnosti jekel, toplotna obdelava, nadzor kakovosti The elaboration of process, composition and the properties of used steel, the properties of steels and chains after final heat treatment, and the quality control and inspection procedure are presented. Key words: mining conveyor chains, composition of steel, properties of steel, heat treatment, inspection, quality control Visokotrdne rudarske verige spadajo v vrh izdelkov na področju verig. Vsak proizvajalecstremi k proizvodnji kvalitetnejšega asortimenta z več vloženega dela in znanja in zato tudi višjo vrednostjo. Te verige so cenjen izvozni izdelek, ki je po kvaliteti zelo zahteven, zato inozemski kupci zahtevajo pred uvozom posebno homologacijo. Tehnologija je zelo dobro razvita, vendar se še razvija, tudi zaradi izboljšanja zanesljivosti izdelkov, vse od izbire najboljšega jekla, primerne kvalitete žice, varilno tehničnih razmer, toplotne obdelave in drugo. Kako kvaliteten proizvod so te verige, naj pokažeta primera, veljavna za verigo iz žice premera 7 mm, razreda 8: – veriga mora zdržati najmanj 60 kN, kar pomeni, da je njena trdnost, upoštevajoč dva preseka, okoli 850 N/mm2. Ker je napetost pri natezanju verige večos-na, v veliki meri strižna, je dejansko treba verigo poboljšati na okoli 1230 do 1300 N/mm2, kolikor bi moral zdržati material verige pri enoosnem nateznem preizkusu. Pri tem mora biti jeklo žilavo in seveda varivo. Kalibrirano verigo te vrste uporabljajo za dvigala ter elevatorje in teče preko ozobljenih koles. Dobra prilagojenost verige in kolesa je življenjskega pomena za naprave in tiste, ki z njimi upravljajo (DIN standard je bil izdelan s sodelovanjem med poklicnimi združenji, uradom za preprečevanje nesreč in medicino dela). Zaradi tega so tolerance teh verig izredno stroge - za enajstčlenski del te verige je pri dolžini 231 mm (delitev II.t) toleranca +0,73 in -0,36 mm. Dolžino v tej toleranci je treba doseči s takim predhodnim natezanjem, da se veriga do tako imenovane preizkusne sile, ki je za to verigo 40 kN, vede po Hookovem zakonu - sila in raztezek (elastični) sta proporcionalna. Pri verigi brez tega predhodnega natezanja seže proporcionalnost komaj do približno 20 kN. Oba primera kažeta, da zahteva izdelek zelo kakovostno jeklo ter zelo natančno in zanesljivo tehnologijo izdelave: varjenje, toplotno obdelavo in preizkušanje. V tem članku se bomo osredotočili na izbiro jekla, toplotno obdelavo in preizkušanje, upoštevajoč, da se ni možno izogniti problemom predhodnega zatezanja verige in pravilni končni delitvi členov. Osnovni material za rudarske verige je jeklo 23MnNiCrMo54, po DIN-u 171151. Trg zahteva jekla s povečano trdnostjo pri zadostni žilavosti. To je mogoče doseči na več načinov, npr.: povečati dodatke posameznih elementov (legiranje) v jeklo, ob ohranjeni varivosti, izboljšati toplotno obdelavo, ohraniti srednje mehanske lastnosti (trdnost 1200 N/mm2, raztezek A5-10%, kontrakcija Z min. 40%) in povečati debelino člena. Pri rudarskih verigah se v zadnjih letih poleg dimenzij spreminja tudi trdnostni razred. V praksi uporabljamo standarde: DIN 22252,2 ISO 610 in RAG 342000. Standardi predpisujejo: uporabnost, kontrolo in označevanje po DIN 685, osnovni material, mehanske lastnosti in kemično sestavo, način prevzema in atestiranje. Spremembe nastajajo tudi pri dimenzijah: področje od ? 14-26 mm se je razširilo do ? 42 mm. Najbolj zanimiv je najvišji trdnostni razred po ISO 610 (D)3. Zahteve: Mehanske lastnosti Kakovostna stopnja B C D Rm (N/mm2) 630 800 1000 Re (N/mm2) 500 640 800 Rp/Rm (%) 80 80 80 A5 pri Rp (%) 1,4 1,6 1,6 A5 pri Rm (%) 12 12 12 Rp = preizkusna obremenitev verige Ko ocenjujemo, kakšna naj bo kemična sestava jekla glede na zahteve, moramo upoštevati dvoje bolj ali manj MATERIALI IN TEHNOLOGIJE 34 (2000) 5 321 F. LEGAT: JEKLENE VERIGE ZA RUDARSKE TRANSPORTERJE nasprotnih lastnosti; jekla morajo imeti predpisano visoko trdnost, ki jo mora doseči veriga po poboljšanju, ter dobro varivost, kar se z gotovostjo lahko doseže z manjšim ogljikovim ekvivalentom, ki zmanjšuje nevarnost za nastanek kalilnih razpok v toplotni coni. Če ne dosežemo zahtevanih trdnostnih lastnosti v poboljšanem stanju, moramo uporabiti pri določeni debelini bolj legi-rano jeklo z večjo trdnostjo. Jeklo ne sme biti nagnjeno k staranju in imeti mora zadovoljivo preoblikovalnost v hladnem stanju. DIN 17115 in drugi standardi za verige predpisujejo za te namene jeklo 23 MnNiCrMo54. To jeklo dosega po toplotni obdelavi dobre lastnosti. V proizvodnji pa se pojavljajo razne težave. Pri trdnosti Rm ? 1400 N/mm2 se poslabšajo lastnosti: raztezek, žilavost in dinamična trdnost. Rešitev (izboljšanje mehanskih lastnosti) smo pričeli iskati z razvijanjem novega jekla. Izdelali smo pet variantnih analiz, tako da smo jeklu 23MnNiCrMo54 spreminjali ogljik, dodajali legirne elemente in eni sarži dodali tudi bor. V tabeli 1 je prikazana sestava teh jekel. Tabela 1: Sestava preizkusnih jekel Sarža C Mn Si P S Cu Cr 74766 0,241 1,73 0,22 0,024 0,013 0,06 0,57 74767 0,255 1,22 0,20 0,021 0,012 0,05 0,056 74768 0,251 0,87 0,19 0,019 0,013 0,05 0,50 74769 0,228 1,28 0,20 0,019 0,012 0,06 0,49 74770 0,219 1,01 0,37 0,021 0,012 0,06 1,22 Sarža Ni Al Mo Ti B Al1 N 74766 1,00 0,025 0,56 0,003 0,0006 0,025 0,0098 74767 0,83 0,021 0,54 0,003 0,0004 0,013 0,0097 74768 1,40 0,051 0,34 0,003 0,0004 0,038 0,0105 74769 1,01 0,056 0,57 0,038 0,0053 0,042 0,0088 74770 1,73 0,036 0,57 0,048 0,0005 0,017 0,0156 Jeklo je bilo vroče izvaljano in je imelo precej površinskih napak, zato smo se odločili, da bomo material v bodoče vlekli iz ? 28 na ? 26,5 ± 0,1 mm. V tabeli 2 so prikazane mehanske lastnosti jekel v valjanem stanju. Tabela 2: Mehanske lastnosti preizkusnih jekel v toplo valjanem stanju Preizku-šanec (sarža) Re N/mm2 Rm N/mm2 A5 % Z% 1 74766 827 1103 13,6 49,6 1 74766 832 1125 15,2 48,15 2 74767 739 1041 15,4 51,0 2 74767 752 1032 14,6 46,7 3 74768 662 880 17,0 52,4 3 74768 661 876 17,0 52,4 4 74769 859 1116 15,0 51,0 4 74769 854 1111 14,0 43,8 5 74770 1014 1287 14,2 51,0 5 74770 981 1274 17,0 51,0 Od vsake sarže smo vzeli palico in iz nje izdelali standardne preizkušance ter jih toplotno obdelali. Tako smo dobili: 322 • kaljene preizkušance (1,2,3,4,5) • popuščane pri 350°C (1,2,3,4,5) • popuščane pri 400°C (1,2,3,4,5) • popuščane pri 450°C (1,2,3,4,5) • izotermično kaljene v soli AS 140 pri 295-300°C (1,2,3,4,5) Rezultati preizkusov so v tabeli 3. Tabela 3: Mehanske lastnosti termično obdelanih jekel Preizkušane c Temp. popušč. °C Rm N/mm2 A5 % Z% 1 450 1230 9,0 38 2 450 1215 10,6 53 3 450 1181 12,7 58 4 450 1204 10,0 40 5 450 1259 12,5 52 1 400 1306 7,5 36 2 400 1287 10,0 52 3 400 1278 10,0 52 4 400 1268 10,0 53 5 400 1313 10,0 52 1 350 1394 11,0 50 2 350 1364 12,0 55 3 350 1364 10,0 51 4 350 1339 9,0 51 5 350 1383 10,0 51 Iz palicsmo izdelali verige po DIN 22252 ? 26 x 92 mm v kvaliteti D po ISO 610. Verižni konci so bili varjeni obžigalno na MIEBACH-ovem stroju GSKK 24. Verige so bile kaljene v vodi pri 880°C, v uri popuščene pri 430°C in gašene v vodi. Dosežene lastnosti so prikazane v tabeli 4. Tabela 4: Mehanske lastnosti toplotno obdelanih verižnih koncev Preizku-šanec Temp. popušč. Rm N/mm2 A5 % Z% 1 Sol 295-310°C 1566 11,5 36 2 Sol 295-310°C 1489 11,0 49 3 Sol 295-310°C 1080 12,0 52 4 Sol 295-310°C 1448 11,0 40 5 Sol 295-310°C 1513 11,5 47 1 Direktno kaljeno 1754 9,0 36 2 Direktno kaljeno 1730 10,5 36 3 Direktno kaljeno 1700 4,0 7 4 Direktno kaljeno 1641 10,0 34 5 Direktno kaljeno 1790 10,2 37 Pri preizkušanju členov je prihajalo do lomov v osnovnem materialu pri obremenitvah od 98 do 108 ton, predpisana obremenitev pa je 106 ton. Pri preizkusni obremenitvi 86 ton so bili raztezki 1,6-1,8%, predpisan pa je raztezek 1,6%, kar pomeni, da so bile verige "premehke". Še enkrat smo delno popravili analizo, kolikor nam dovoljuje varjenje in izdelali dve novi sarži. Boljšo smo izbrali za preizkus, imela je naslednjo analizo. MATERIALI IN TEHNOLOGIJE 34 (2000) 5 F. LEGAT: JEKLENE VERIGE ZA RUDARSKE TRANSPORTERJE Šarža 75677 C Si Mn P S Cu Cr Ni Al Mo N 0,258 0,19 1,23 0,014 0,015 0,050 0,56 0,98 0,034 0,53 0,0092 Mehanske lastnosti v valjanem, kaljenem, poboljša-nem stanju: Stanje Re N/mm2 Rm N/mm2 A5 % Z% Valjano 730-756 920-950 15,1-15,9 52,4-59,1 Kaljeno 1380-1450 1660-1740 11,2-13,0 46,5-49,0 Popuščeno 350°C 1200-1270 1320-1400 12,4-13,5 59,0-61,0 Posebej smo preizkusili jeklo in tudi izdelane verige po popuščanju pri 350°C. Meritve trdot po preseku kažejo na dokaj dobro prekaljivost in na zadovoljivo trdoto. Popuščanje: 300°C 41,5 43 43 42 43,5 44 43 43,5 HR c 350°C 41,0 42 42 42 43 43 43 42,5 HR c 400°C 40,0 40 40,5 41 40 40,5 41 41 HR c Verige so dosegle 110-112 ton pri zrušni trdnosti, kar pomeni, da smo dosegli zadostno rezervo trdnosti. Na osnovi preiskav smo se z železarno v TRINEC-u dogovorili za naslednjo analizo: C Si Mn P+S Cu max Cr Ni Al Mo 0,23 0,15 1,3 0,020 0,020 0,45 0,9 0,025 0,55 0,26 0,25 1,5 <0,035 0,20 0,60 1,1 0.050 0,65 Velikost zrn po ASTM 8-9. Za verigo ? 26 je možno uporabiti valjane palice 26,5 mm ± 0,2 mm, brez površinskih napak. Če pa te tolerance ne bi mogli doseči, bi uporabili varianto z vlečenjem; 28 mm ± 0,5 mm valjano jeklo, vlečenje palicv hladnem na ? 26,5 mm ± 0,1 mm. Posebno moramo paziti, da pri vročem upogibanju ne pride do zmanjšanih presekov in do oslabitve členov. Na osnovi preiskav smo ugotovili: • jeklu lahko zvišamo trdnost pri temperaturi popu-ščanja 300-420°C z večjim dodatkom Mo • možna je korektura kemične sestave z V in Ti • poudariti moramo, da se s povečanjem Ceq z dodatnim legiranjem in z zviševanjem količine ogljika, povečuje nevarnost nastanka kalilnih razpok v toplotno vplivani coni • temperature peči morajo biti v čim ožjih tolerancah, s hitrostjo ohlajanja moramo doseči dobro prekalitev • povečanje dimenzij (debeline) verig pomeni, da rudarska industrija v zahodni Evropi posega po debelejših verigah z nekoliko nižjo trdnostjo in boljšo žilavostjo. Jeklo se navadno uporablja v dveh oblikah: • vroče valjano in luženo ali peskano mehko jeklo se lahko upogiba v hladnem • vlečeno v kolobarjih ali palicah. MATERIALI IN TEHNOLOGIJE 34 (2000) 5 Žica ima tolerance ±0,5 mm do ?16 mm, naprej pa že ±0,75 mm. Za stroje, ki varijo na obžigalni način, ta toleranca ni odločilna, če ni ovalnosti. V takem primeru pa je obraba elektrod in nožev večja. Stroji tečejo v tem primeru z velikimi zastoji in majhnim izkoristkom. Če so prisotne površinske napake, kot so: risi, vključki, luske, zažganost, razogljičenost, zavaljanost in podobno, je lahko upogibanje valjanega jekla v hladnem že proble-matično. Mikrolegirana jekla imajo po ohlajanju po toplem valjanju že zakaljena mesta. To se kaže v povečani trdnosti med 700 do 900 N/mm2 in v majhni sposobnosti preoblikovanja. Zaradi teh napak je vedno bolj aktualna priprava jekla v vlečenem stanju. Poudariti moramo, da je valjanje v tolerancah z minimalnimi površinskimi napakami in dobrim žarjenjem po valjanju, ki daje ugodne mehanske lastnosti za hladno upogibanje, še vedno cenejše kot vlečenje po predpisanem postopku. Vendar pa jeklarne niso povsod dobro opremljene za zagotovitev teh osnovnih zahtev, zato se po svetu in tudi že pri nas vedno bolj uveljavlja vlečenje z ustreznim termičnim postopkom. Priprava se vnaša tudi že v standarde. Rezultat takega postopka je seveda prava trdnost, dober raztezek in kontrakcija, kar je osnovna garancija za dobro upogibanje v hladnem. V tem primeru lahko računamo na zelo enakomerne člene, simetrično upognjene, brez posebnih odtisov in dodatnih elastičnih napetosti v hrbtnem delu člena. Površina zagotavlja dobre spoje z elektrodami, kar ima za posledico optimalno varjenje in ni napak zaradi zažiganja na površini. Variante, predpisane že v novih standardih prikazuje tabela 5: Tabela 5: Variante trdnostnih razredov verig iz dveh jekel z visoko trdnostjo RmN/ mm2 HB trdnost trdota max trdn. trd. trdn. trd. trdn. trd. 20NiCrMo3 23MnNiCrMo 54 710 790 210 235 850 930 250 275 610 710 180 210 740 850 220 250 mehko žar. (G) ali hladno vleč. in mehko žarj. (K+G) hladno vleč. mehko žarj. in hladno vleč. (K+G+K) žar. na okrog. cem. (GKZ) ali hladno vleč. in žarj. na okrogli cementit (K+GKZ) hladno vleč. in žarj. na okr. cementit in zopet hI. vlečeno (K+GKZ+ +K) Vse navedene vrednosti so mejne maksimalne vrednosti, do katerih smejo segati lastnosti v praktičnem stanju. Najbolj poceni je upogibanje valjanega materiala v hladnem, če seveda jeklo nima napak, ki vplivajo na druge operacije pri proizvodnji verig. Posebej je v tem oziru pomembna površina zaradi napak in zaradi razogljičenja. Prav razogljičenje je dostikrat vzrok premajhnih površinskih trdot po kaljenju in tudi preniz-323 F. LEGAT: JEKLENE VERIGE ZA RUDARSKE TRANSPORTERJE kih trdnosti. Zato je treba upoštevati naslednje predpisane tolerance: premer v mm D D dovoljena max. globina razogljičenja v mm do 8 0,10 8-12 0,12 12-17 0,16 17-23 0,20 23-27 0,24 nad 27 (0,007 x d) + 0,05 Drugi podatek, ki je zelo pomemben, je sestava jekla. Jekla imajo po standardih in po predpisu proizvajalca podane analizne meje za posamezne elemente. Kljub temu pa pri proizvajalcih jekla pride dostikrat do odmikov, ki povzročajo težave proizvajalcem verig. Tolerance za kosovne analize so: element analizna meja % dovoljen odmik v % C do 0,30 0,02 Si do 0,45 0,03 Mn do 1,0 od 1,0 do 1,60 0,04 0,06 P do 0,040 0,005 S do 0,040 0,005 Al do 0,050 +0,010 -0,005 Cr do 0,65 0,05 Mo do 0,30 od 0,30 do 0,60 0,03 0,04 Ni do 1,0 od 1,0 do 1,10 0,03 0,04 Ker so ta jekla namenjena za visokoodporne in poboljšane verige, je zelo važno, kako se jeklo vede pri poboljšanju. Prav zato je pomembna kalilna proba in sploh krivulja trdot, ki je predpisana v tabeli 6. Hladilno sredstvo pri kaljenju je voda ali drugo sredstvo, ki ima večjo ohlajevalno hitrost kot olje. Po novih postopkih se za poboljšanje uporablja peč za kaljenje, ki segreva izdelke z indukcijo. Popuščanje teče lahko na klasičen način v globinski napuščni peči ali pa tudi z ogrevanjem z indukcijo. Pri popuščanju z indukcijo moramo računati na razlike v trdoti med ravnim delom člena in med spojnimi deli - radiusi. Ti so pri tem popuščanju trši. Mikrolegirana jekla se ločijo od drugih po naslednjih značilnostih: • imajo predpisano minimalno žilavost v poboljšanem stanju • podane so mejne vrednosti za trdote pri čelnem kalilnem preizkusu • enakomernost lastnosti po toplotni obdelavi • nizko dovoljeno vsebnost žvepla in fosforja. Za proizvodnjo verižnih členov je zato važna lastnost preoblikovalnosti v hladnem. Zato je v tabeli posebej poudarjen tudi preizkus upogibanja za vsa jekla. Vrsta jekla Premer trna za upogib 180°, neobdelano, valjano stanje Toplotno obdelano 20CrNiMo3 GKZ 1 d 23MnNiCrMo54 GKZ 1 d Ta tabela velja praktično do premera materiala 26 mm tako za standardna toplotno neobdelana jekla, torej jekla preizkušena v valjanjem stanju, in za mikrolegirane vrste. Obe legirani vrsti jekla sta mehko žarjeni. Za vse preizkušance velja, da do kota 180° ne smejo nastati risi na natezni in na tlačni strani pri hladnem upogibanju. Debelejše jeklene palice se upogibajo v vročem. Osnova za prevzem jekla je atest proizvajalca, v katerem so naslednji podatki: • številka sarže, iz katere je jeklo izvaljano • oznaka vrste jekla • dimenzija valjanca • mehanske lastnosti: meja elastičnosti Re natezna trdnost Rm razteznost A5 kontrakcija Zu trdota žilavost K • kemična analiza s podatki o vsebnosti posameznih elementov. Če je jeklo legirano, je posebej označeno dobavno stanje in potrebna toplotna obdelava. Podatke na atestu proizvajalca je treba preveriti in za legiranje jekla napraviti tudi nove preiskave. Preveriti je treba toplotno obdelavo, varivost, utrditev površine s cementacijo. Če pri upogibu člena razpada cementirana površina, jedro pa se ne prelomi, je jeklo v redu. Vsi ti preizkusi niso vedno vsi potrebni, se pa dostikrat pokažejo kot koristni tako za proizvodnjo kot tudi za ekonomičnost. So še drugi dejavniki, ki motijo delo in slabo vplivajo na kakovost izdelkov. Na primer za mikrolegirana jekla je znano, da pri toplem valjanju v železarni na starih progah, ki nimajo kontroliranih ohlajevalnih klopi, pride do conskih zakalitev. Te Tabela 6: Trdota v HRC - oddaljenost od površine 1,5 3 5 7 9 11 13 15 20 25 30 mm 20NiCrMo3 48 47 44 41 35 33 32 31 28 26 25 max 40 37 32 27 23 - - - - - - min 23MnNiCrMo54 52 52 51 51 50 50 49 49 48 47 46 max 44 43 41 39 38 37 36 35 33 31 30 min 324 MATERIALI IN TEHNOLOGIJE 34 (2000) 5 utrditve navadno kontrola vedno ne pokaže in so za hladno upogibanje odločilne. Zato je treba ta jekla ustrezno mehko žariti, da dobijo lastnosti, ki omogočajo nadaljnjo predelavo. Za hladno upogibanje je posebno važen podatek o duktilnosti jekla. Pri nateznem preizkusu jo predstavlja kontrakcija Zu ali pa dejanski porušni raztezek. Radiusi, polmeri krivine notranjega roba člena upogibnih deformacij, so dostikrat celo manjši, kot jih predpisuje norma za preizkus materiala na upogib. DIN 17115 predpisuje za mikrolegirana jekla radius rmin = d/2; d = premer materiala. Na varilni strani člena je stranica toliko daljša, kolikor je obžiganje in stiskanje; zato se oblikuje pri upogibanju dva radiusa, od katerih je eden lahko manjši od normiranega d/2. Oba se pa po varjenju spremenita v enega, ki je normalno večji od d/2. Večji problem kot površinske napake je ovalnost žice ali palic. Če so vroče valjane, se v stroju za upogibanje zaradi ovalnosti presekov vedejo tako, da so členi nesi-metrični, zunaj osi in zato problematični za strojno varjenje. Če pa žico vlečemo skozi votlico, dobiva različne mehanske lastnosti zaradi različnih redukcij. Te pa nato ovirajo hladno preoblikovanje. V takem primeru si pomagamo z dvojnim vlečenjem, vmesnim žarjenjem, kar izravna lastnosti. Dvojno vlečenje in žarjenje podraži proizvodnjo, zato jeklo pri vhodni kontroli primerno preizkusimo in preverimo sposobnost kvalitetnega hladnega upogibanja s pomočjo gnetilne probe. Kadar uporabljamo valjano jeklo, moramo računati na dovoljene tolerance debeline, ki so: • ±0,5 mm do debeline premera 16 mm • ±0,75 mm za dimenzije od 16 do 30 mm • od 30 mm do 50 mm premera je toleranca ±1 mm. Neenakomernost debeline profila slabo vpliva na delovanje strojev za rezanje in upogibanje. Poleg točnosti pri dimenzijah členov povzroča še: • večjo obrabo elektrod-stiskalcev • več zastojev na strojih • manjše izkoristke strojev • večjo obrabo nožev za obrezovanje in • velike razlike v delitvah in širinah členov. Rezanje jekla na surovce za člene verige mora biti kvalitetno. Surovci morajo imeti popolnoma enake dolžine, da dobimo pri upogibanju tudi enake stične presledke. Dobro varjenje je močno odvisno od dobrega, enakomernega upogibanja, zato je koristno vedeti, kakšne lastnosti mora imeti jeklo, ki se hladno upogiba. Za izdelavo verig se v področju dimenzij od premera 5 mm do 20 mm (sedaj že do 26 mm) kot vložek bolj uporablja vlečena žica. V primeru izdelave verig vlečeno žico navadno žarimo pri temperaturi 650 do 700°C, posebno še, če je stopnja odvzema preseka ((Fo-F1)(Fo x 100)) žice pri vlečenju nad 20%. Pri vlečenju žice morajo biti odvzemi presekov pod 8% ali pa nad 18%, sicer lahko pri žarjenju nastanejo groba zrna, ki so za hladno oblikovanje neugodna. Taka, zelo krhka mikro-struktura nastane, če žico, ki je bila vlečena med 8 - MATERIALI IN TEHNOLOGIJE 34 (2000) 5 F. LEGAT: JEKLENE VERIGE ZA RUDARSKE TRANSPORTERJE 18%, varimo tako, da se člen le delno segreva. Poleg mehanskih lastnosti je pomembna tudi integriteta površine vlečene žice. Na njej ne sme biti zarez, razpok, odrgnin in umazanije. Za visokoodporne verige iz mikrolegiranih jekel je kvalitetna površina izrednega pomena. Napake na površini vlečene žice povzročajo v naslednjih fazah izdelave verig (upogibanje členov, varjenje, kalibriranje in preizkus verig) motnje, ki se lahko povečajo in povzročajo lahko tudi lome. Za vsa jekla po normah DIN 17115, ki se rabijo za izdelavo verig, je predpisan tudi tehnološki upogibni preizkus. Pri tem preizkusu se določa preoblikovalna sposobnost jekla v hladnem. Upogibni preizkus se lahko dela po standardu JUS C.A4.005 iz leta 1962, ki odgovarja zahtevam ISO. Standard predpisuje vzorecokroglega premera do 30 mm in dolžine: 1 = 5.a + 150 mm (a = premer vzorca) Vzorecse upogiba na dveh paralelnih valjih, ki imata polmer R = 25 mm, če je vzorecpremera manjši od 12 mm, in R = 50 mm, če je vzorecpremera večji od 12 mm. Valja sta razmaknjena za D + 3a. D je premer valja, s katerim se vzorecna sredini obremenjuje. Za preizkus mikrolegiranih jekel za visokoodporne verige je D = a = premer žice in je razmak valjev 4a. Standardi predpisujejo za jekla za verige po DIN 5687 in DIN 22252 (bremenske in rudarske verige) Slika 1: Poleg verig je potreben tudi spojni člen, ki nadomešča pri delu slabe člene, ki se prezgodaj obrabijo ali odtrgajo. Uporablja se običajno pri premerih nad ? 26 mm in pri trdnostnem razredu 2 (ali D po ISO 610). Nadomestni člen je kovan, korozijsko zaščiten in ultrazvočno pregledan. Izdelan je iz Cr-Ni-Mo, legiranega jekla v poboljšani izvedbi. 325 F. LEGAT: JEKLENE VERIGE ZA RUDARSKE TRANSPORTERJE Slika 2: Verige in členi so korozijsko zaščiteni s sistemom obdelave "KORROTHERM". Celoten preizkus je opravljen po DIN 22258 upogib okrog valja - trna s premerom D = a za upogibni kot 180°. Upogibni preizkus oz. upogibanje mora potekati počasi in neprekinjeno. Zaradi hladnega upogibanja jeklene žice ali palice v verižne člene se pri materialu spremenijo nekatere lastnosti. Sprememba lastnosti je neenakomerna. Odvisna je od lokacije na členu in upogibnih deformacij na tem mestu, v manjši meri pa nanje vpliva tudi hitrost upogibanja. Meritve kažejo, da se trdote na notranjih straneh člena povečajo, največ na ukrivljenih delih člena, kjer so deformacijske spremembe največje, manj pa v ravnem delu člena. Povečanje trdot v krivinah zaradi hladne obdelave in trdot, ki so rezultat staranja, je tako veliko, da presega dovoljene vrednosti. Za izdelavo visokokvalitetnih rudarskih verig in za njihovo atestiranje so merodajni standardi JUS C.H4.200, DIN 22252 in ISO 610. Dimenzijski razpon sega od verig 14 x 50 mm do 30 x 108 mm v treh različnih stopnjah kakovosti: A, B in C. Sedaj se je dimenzija povečala na ? 42 x 152 mm. Stopnja A, kamor spadajo verige z najnižjo trdnostjo, postaja zaradi omejenih možnosti uporabe vse manj pomembna in jo novejši standardi, izdelani po pripo-ročilu ISO, že opuščajo. Tako razlikuje DIN 22252 le še dva kakovostna razreda B in C po JUS C.H4.200. Poleg verig je potreben tudi spojni člen, ki nado-mešča pri delu slabe člene, ki se prezgodaj obrabijo ali odtrgajo. Uporablja se navadno pri premerih nad 26 mm in pri trdnostnem razredu 2 (ali D po ISO 610). Nadomestni člen je kovan, korozijsko zaščiten in ultrazvočno pregledan. Izdelan je iz Cr-Ni-Mo legiranega jekla v poboljšani izvedbi (slika 1). Verige in členi so korozijsko zaščiteni s sistemom obdelave "KORRO-THERM", kar prikazuje slika 2. Celoten preizkus je opravljen po DIN 22258. Z razvojem rudarske opreme so se razvijale tudi verige. Zelo pomembno je, da imajo verižni deli dobro žilavost in trajno utripno trdnost. Število amplitud do zloma in zgornja in spodnja obremenitev za posamezne preseke verig so predpisani: 326 Razred - napetost N/mm2 12 Spodnja Zgornja Spodnja Zgornja 50 330 50 400 Mejne obremenitve za posamezne premere verig so naslednje: Dimenzije (mm) 12 Spodnja, kN Zgornja, kN Spodnja, kN Zgornja, kN 14x50 15 102 15 123 18x64 25 168 25 204 22x86 38 251 38 304 24x86 45 299 45 362 26x92 53 350 53 496 30 x 108 71 467 71 566 Število amplitud na minuto ne sme biti manjše kot 200 in ne večje kot 1000. Korozija je v rudnikih precej močna. Dolga leta so bile verige barvane z raznimi premazi, katerih barva je pomenila tudi kakovostni razred. V preteklosti so se uporabljale tri kvalitetne stopnje: zelena, rumena in rdeča. Leta 1983 pa je DIN 22252 predpisal samo še dve, in sicer DIN 22252-I in DIN 22252-II. Barva na verigi pa je kar hitro izginila zaradi drgnjenja ob koritu in ob transportirano snov. Veriga je bila ponavadi že po 6 mesecih polna raznih odtisov, risov in rjastih lis na površini. Obraba je bila večja, delitve členov so se podaljšale in pri prehodu preko transportne zvezde je prišlo do preskokov in lomov. Drugačna je površina člena, če je ustrezno zaščiten. Zelo dobra zaščita je vroči cink, vendar je drag in tudi z obdelavo dviguje temperaturno mejo za popuščanje, zato so razvili vrsto novih postopkov pod imenom "KOROTERM 90". Ta prevleka vsebuje tudi Zn in je pasivirana v Cr-raztopini ter nato segreta na 300°C. Postopek je podoben znani tehnologiji DACROMET, ki daje zelo obstojne prevleke in ne povzroča vodikove krhkosti, ki je zelo škodljiva. Obrabna odpornost verige je odvisna od trdote. Posebno močno obrabo povzroča trenje med verižnimi členi, spojnimi deli, vijaki, prečkami in med transportnim koritom, v katerega pada premog ali ruda. Obraba pa je velika tudi na transportnih kolesih in zvezdah, preko katerih teče celoten transporter. Vsi ti elementi so seveda izdelani v dokaj ozkih tolerancah in so poboljšani. LITERATURA 1 DIN 17115-1987: Stähle für geschweißte Rundstahlketten:; Technische Lieferbedingungen 2 DIN 22252 - 1993: Rundstahlkette für Förderer und Gewinnungsanlagen im Bergbau lehrenhaltig. geprüft 3 ISO 610 - 1990: High-tensile steel chains (round link) for chain conveyors and coal ploughs MATERIALI IN TEHNOLOGIJE 34 (2000) 5