“三高”性能型綜采用中部槽的研制及應(yīng)用

李廣勝

(河南龍宇能源股份有限公司 機(jī)電制修廠，河南商丘476000)

0 引言

由于我國(guó)多煤、缺油、少氣的現(xiàn)實(shí)，煤炭將長(zhǎng)期在我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中占有重要地位，中央在規(guī)劃建議中也明確提出要構(gòu)建一個(gè)“立足國(guó)內(nèi)、煤為基礎(chǔ)”的能源供應(yīng)體系。我國(guó)煤炭行業(yè)已迎接了一個(gè)新的發(fā)展機(jī)遇。

我國(guó)為了促進(jìn)煤炭行業(yè)的發(fā)展，近年來不斷對(duì)產(chǎn)業(yè)政策作出進(jìn)一步調(diào)整，加大對(duì)中、大型國(guó)有煤炭生產(chǎn)企業(yè)的投資力度。實(shí)施大集團(tuán)戰(zhàn)略，加強(qiáng)低投入、高產(chǎn)出的內(nèi)涵，以集約化生產(chǎn)為核心，以機(jī)械化為關(guān)鍵，擴(kuò)大規(guī)模，采用先進(jìn)適用技術(shù)和高新技術(shù)推進(jìn)大型煤礦建設(shè)。

為適用我國(guó)煤炭、礦山等基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，國(guó)家把大力振興煤礦裝備制造業(yè)作為一項(xiàng)重要任務(wù)。這些決策的提出為我國(guó)礦山機(jī)械裝備業(yè)迎來了一個(gè)新的發(fā)展機(jī)遇。

刮板輸送機(jī)做為礦山機(jī)械裝備中的主要設(shè)備之一，目前在煤炭生產(chǎn)中已被廣泛應(yīng)用。刮板輸送機(jī)上的最關(guān)鍵部件是中部槽，其耗用量巨大。

目前國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上中部槽均為鑄焊結(jié)構(gòu)，擋、鏟板槽幫材質(zhì)多以ZG30SiMn為主，中板及封底板材質(zhì)多以NM360為主。由于材質(zhì)不同而導(dǎo)致焊接性能差，各部位強(qiáng)度的強(qiáng)弱不一致，特別是超重型中部槽容易出現(xiàn)焊縫開裂等故障。同時(shí)因?yàn)椴蹘筒馁|(zhì)的耐磨性差，與中板、封底板耐磨性不一致，使用一段時(shí)間后，需升井修整槽幫、更換中板、封底板，既影響煤礦井下的正常煤炭的生產(chǎn)又增加采煤設(shè)備的使用成本，大大地不利于煤礦生產(chǎn)組織和安排。

為了更好的適應(yīng)煤礦綜采設(shè)備的發(fā)展，解決傳統(tǒng)鑄焊中部槽存在的上述缺陷是必要的，因此，研發(fā)具有“三高”性能（高強(qiáng)度、高耐磨、高韌性）的新型中部槽是適應(yīng)煤礦發(fā)展的大勢(shì)所趨。

1 傳統(tǒng)中部槽的高頻率維修及報(bào)廢的原因

1.1 中板、封底板與槽幫開焊而導(dǎo)致中部槽升井維修

傳統(tǒng)中部槽均采用中板、封底板與槽幫焊接為一體的結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)中部槽在井下工作過程中，刮板、矸石及煤塊等物反復(fù)與焊縫進(jìn)行摩擦，加上井下周圍環(huán)境濕度一般較大，對(duì)焊縫不斷銹蝕，加大了焊縫有效尺寸的失效速度。此結(jié)果最終導(dǎo)致一個(gè)工作面沒有采完就會(huì)出現(xiàn)中板、封底板與槽幫脫焊開裂而需要升井維修。

1.2 齒軌座變形嚴(yán)重甚至開裂而導(dǎo)致中部槽升井維修

傳統(tǒng)中部槽齒軌座的材質(zhì)仍采用ZG270-500材質(zhì)。在中部槽制作過程中，將其焊于擋板槽幫上面，做為采煤機(jī)的軌道。由于齒軌座與擋板槽幫焊為一體，導(dǎo)致齒軌座里面很容易積煤，一方面造成齒軌與齒軌座由有隙配合變成為無隙配合，當(dāng)采煤機(jī)在此情況下運(yùn)行，很容易把齒軌座蹩斷。另一方面不利于清理積煤，給升井后維修帶來很大的麻煩。

1.3 中板、封底板及擋、鏟板槽幫磨損嚴(yán)重而導(dǎo)致中部槽報(bào)廢

目前我國(guó)傳統(tǒng)中部槽的中板、封底底板材質(zhì)多以NM360為主。該材質(zhì)相比起初所用16Mn材質(zhì)整體性能確實(shí)提高了很多。同樣目前我國(guó)約90%的制作傳統(tǒng)中部槽擋、鏟板槽幫的廠家材質(zhì)仍以30SiMn為主。該材質(zhì)相比起初用Q235鋼板拼焊的結(jié)構(gòu)，整體性能都得到了很大的改善。但是這些材質(zhì)在遇到井下斷層較多的工作面，往往出現(xiàn)中板、封底板及擋、鏟板槽幫很快磨損甚至磨透的現(xiàn)象。因此，為解決此問題，應(yīng)該選用一種具有高性能的材質(zhì)來代替目前所用材質(zhì)。

2 新型中部槽的研制

通過對(duì)常規(guī)中部槽在使用過程中所出現(xiàn)的問題進(jìn)行全面分析，研制了一種具有“三高”性能（高強(qiáng)度、高耐磨、高韌性）的中部槽。該新型中部槽采用整體無焊接，一次性澆注成型的結(jié)構(gòu)。

該新型中部槽是在充分考慮井下環(huán)境的特殊條件及中部槽的使用要求的情況下，讓擋、鏟槽幫、齒軌座與中、底板采用相同具有“三高”性能的耐磨合金材料高材質(zhì)，以求達(dá)到中部槽整體具有“三高”性能的效果。

3 新型中部槽與傳統(tǒng)中部槽相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)

3.1 整體無焊接

中部槽采用一次性澆注成型，擋、鏟槽幫與中板、封底板材質(zhì)相同、耐磨性一致，且無需焊接，徹底克服了焊接中部槽中板、封底板容易發(fā)生與槽幫脫焊、開焊以及因耐磨性不一致，而導(dǎo)致中部槽因個(gè)別部件磨損嚴(yán)重而提前整體報(bào)廢等質(zhì)量缺陷。

3.2 高強(qiáng)度、高耐磨、高韌性

采用特制耐磨材料生產(chǎn)的整體新型中部槽，其抗拉強(qiáng)度達(dá)到1400MPa以上，其耐磨性為進(jìn)口NM360耐磨板的1.5-2倍。在使用過程中無需修理，使用壽命為同型號(hào)焊接中部槽的2-3倍，大大節(jié)約了使用成本。

3.3 摩擦阻力小、運(yùn)行平穩(wěn)、節(jié)能降耗

采用波形紋中板，有效減少了刮板與中板的接觸面積，溝槽里聚集的煤粉又起到潤(rùn)滑作用，大大降低了刮板摩擦阻力，設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)，噪聲小，節(jié)能率40%左右，同時(shí)此結(jié)構(gòu)在一定程度上也延長(zhǎng)了鏈條及刮板的使用壽命。

3.4 齒軌座與擋板槽幫采用無底的互透結(jié)構(gòu)

此結(jié)構(gòu)很好的解決了齒軌座內(nèi)易積煤的問題。不僅在一定程度上延長(zhǎng)了齒軌座的壽命壽命，而且在升井維修時(shí)，也大大地減少了工人清理積煤的工作量。

3.5 推移耳采用單耳代替常規(guī)的雙耳結(jié)構(gòu)

單耳結(jié)構(gòu)很好的解決了常規(guī)中部槽雙耳在工作過程中易斷裂的問題。此結(jié)構(gòu)大大地延長(zhǎng)了推移耳的壽命壽命。

3.6 互換性好

采用專用模具批量生產(chǎn)，并通過特殊設(shè)備進(jìn)行矯形處理與數(shù)控加工，確保了產(chǎn)品尺寸的一致性和互換性。同時(shí)，采用模具批量生產(chǎn)也大大提高了中部槽的制作效率。

4 新型中部槽實(shí)際井下運(yùn)用效果

實(shí)驗(yàn)方案：在兩個(gè)條件相似的采煤工作面上各布置一條型號(hào)相同的刮板輸送機(jī)，新型中部槽與傳統(tǒng)中部槽分別安裝在不同的刮板輸送機(jī)上，在相同過煤量情況下，新型中部槽耐磨性是傳統(tǒng)中部槽的2-3倍。

5 結(jié)語

通過在井下的實(shí)際應(yīng)用，新型中部槽性能比較理想，使用效果普遍反應(yīng)較好。與傳統(tǒng)焊接中部槽相比，中部槽使用壽命待到了很大的提高。該新型中部槽可以在井下綜采工作面大范圍推廣應(yīng)用，該成果不僅為煤礦的正常生產(chǎn)提供了基礎(chǔ)保障，而且會(huì)大大降低井下工人對(duì)設(shè)備的維修工作量，減少了煤礦對(duì)采煤設(shè)備的維修成本，提高了煤礦的綜合經(jīng)濟(jì)效益。