提高刮板輸送機中部槽耐磨性的研究

彭朝霞

(西山煤電集團公司 機電修造園區, 山西　太原　030053)

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提高刮板輸送機中部槽耐磨性的研究

彭朝霞

(西山煤電集團公司 機電修造園區, 山西太原030053)

摘要刮板輸送機是井下輸送煤的主要工具，其中中部槽承擔著煤的輸送。由于工作環境的特殊性，中部槽中板的磨損嚴重 。本文提出了幾種減少中板磨損的方法，分析了等離子熔覆技術，并將該技術直接應用于西山煤電集團各礦。實踐證明，該技術對增強中部槽的耐磨性有較好的提升作用，可提高設備的使用壽命、節約成本，經濟效益和社會效益顯著。

關鍵詞刮板輸送機；中部槽；耐磨性；等離子熔覆；價值

西山煤電集團是以煤炭生產為主的企業，現有21對生產礦井，每年生產原煤在4 000萬t以上。是刮板輸送機將煤從井下運輸出來主要的運輸設備。刮板輸送機由機頭、機尾、中間3部分組成，煤的輸送主要依靠刮板輸送機的中間部分，中間部分由很多節的中部槽組成。由于貨載(煤和矸石)刮板和鏈條在中部槽中滑行，因此，中部槽的磨損比較嚴重。中部槽磨損后修復比較困難，只能重新購置新的中部槽。中部槽在刮板輸送機價格構成中占60%左右。因此，中部槽的使用壽命直接影響著刮板輸送機的使用效益。

中部槽由槽幫、中板組成。中板的材質一般用錳板，厚度26 mm，是低合金結構鋼。錳板主要用于承受沖擊、擠壓、物料磨損等惡劣工況條件，具有良好的綜合力學性能、焊接性能及低溫沖擊韌性，冷沖壓及可切削性好、耐磨性好等特點。每臺輸送機有100多m，長度由中部槽對接完成，一般中部槽長1.45 m，寬0.8 m. 每臺輸送機有70多節中部槽。為了提高生產效率，井下設備一般24 h運行，煤通過鏈條、刮板在中部槽的上板上傳輸，鏈條、刮板從中部槽的下板空載運行，如此反復。中部槽的上下板不斷地與鏈條產生摩擦，且由于工作承載的不同，上板比下板的磨損嚴重。根據對各礦中部槽使用情況的調查，可以看出：進行完1個大約3個月的工作面后，中部槽上板磨損基本在17 mm，下板相對較好，大約在13 mm，可以說1個工作面后中板報廢，也就意味著中部槽需修復或報廢。因此，提高中部槽的使用壽命就是減少中板的磨損程度和速度。為此，有必要進行減少中板的磨損的研究。增加中板的耐使用壽命可采取以下措施：

1增加中板的板厚

這是最直接、最簡單的方法。中板的厚度已經由原來的15 mm左右增加到現在的26 mm，如果繼續增加厚度，會出現以下問題：1) 材料本身缺陷。隨著厚度的增加，材質的缺陷更加凸顯。2) 成本加大。板材的價格會隨著厚度的增加而不斷加大。由于磨損的軌跡基本不變，沒有磨損的地方會造成浪費。3) 工作量增加。厚度增加使得中部槽總重量增加，從而加大運輸、安裝、拆卸的工作量。井下作業的惡劣也為中部槽的安裝帶來許多麻煩。因此，無限增加厚度不是理想的方法。

2增強中板的硬度

增加中板的硬度只有通過熱處理完成，通過正火后，可以適當提高中板的硬度到HRC25～30，但由于其材質本身的因素，繼續增強材質硬度會造成材料本身顆粒的粗大，從而降低材料的機械性能，產生一些內部缺陷，影響材料的正常使用。

3等離子熔覆

1) 等離子熔覆技術。

等離子熔覆的原理：此技術是采用等離子束為熱源，用氬氣或氮氣為保護和電離氣體。將金屬粉末和陶瓷粉末的混合劑送到需要進行強化處理的工作表面，利用高溫將工件表面淺層熔化，形成熔池，同時與金屬粉末和陶瓷粉末的混合劑熔合，充分熔化并排除氣體浮出熔渣，高能束移開后，在工件自身的快速熱傳導以及工件周圍空氣的輻射傳熱作用下，合金熔池快速凝固，從而形成成分均勻，致密、組織細小均勻、無顯微氣孔及裂紋，同工件形成良好冶金結合的高質量冶金涂層。等離子熔覆所用的混末合劑主要由Ni基、Co基、和Fe基等金屬元素與WC、TiC等陶瓷元素按一定比例混合而成。等離子專用混末可根據用戶的不同需求選用相應的規格。此等離子熔覆的特點是耐磨性能好、操作簡單、價格低廉、對環境要求不高。此技術會根據用戶的實際需求，成S型、棱形等各種形狀，形狀的間隔、大小可以隨意調節。在熔覆時刻根據工作面的開采儲量、煤的硬度、地質條件設計熔覆合金涂層的材料配方、熔覆厚度、熔覆面積，確保一個工作面采完后中部槽基體不磨損。目前，等離子熔覆設備一般是數控設備，型號為：DRF型，采用380 V交流電，電流、轉速等技術參數根據熔覆的厚度、寬度及間隔距離決定，操作者只需要根據板的磨損程度合理調節焊槍的高度即可。目前，使用單位主要以菱形為主，厚度一般10 mm熔覆在基體內5 mm，基體上面5 mm，寬度8 mm，兩條線之間一般為10～15 mm，熔覆層會將中板整體熔覆，由于煤和刮板鏈在中部槽的上板上運行，刮板鏈在下板上是空載運行，因此，上板比下板的磨損嚴重，上板的熔覆密度、厚度、高度要高于下板。耐磨處理后的中部槽熔覆層附著力強，沒有出現脫落現象，熔覆層硬度達到HRC65左右。這是目前最符合生產需要的方法。

2) 等離子熔覆后的效果檢測。

西山煤電集團機電修造園區通過對杜兒坪礦、馬蘭礦、官地礦、東曲礦、西曲礦等礦舊中部槽進行修復涂層處理后，對其效果進行檢驗。同樣是大約3個月的工作面，熔覆后的中板工作完一個工作面后，熔覆層有少量磨損，中板幾乎沒有發生磨損現象。中板的磨損情況明顯改善，通過實踐證明，熔覆后的中板使用壽命是沒有熔覆的3～4倍。

3) 等離子熔覆的經濟和社會效益。

a) 經濟效益。該公司一般購買的等離子專用混末是10 kg/瓶，滿熔覆1張中板需用2 kg粉末，加上所用的氬氣，產生的電費、人工等其他費用，熔覆1張中板的費用為300元。購買1張中板的費用為1 000元。熔覆后的中板耐磨合金層表面與刮板鏈條摩擦形成光滑表面，摩擦系數減少，減輕了輸送煤炭時運行阻力，降低了10%電機能耗。中部槽的工作性質決定了其需在井下安裝、更換。熔覆后減少了井下工人的工作量。總體說來，熔覆1張中板可節約資金700多元，1部輸送機有70節左右的中部槽，按1個中部槽1塊中板計算，熔覆后的1塊中板的使用時間相當于3塊中板的使用時間，刮板輸送機可節約98 000元(因為有中部槽沒有下槽，因此,此計算沒有包含下板熔覆后節約的費用)。另外，當熔覆層磨損后，還可以重復熔覆。

b) 社會效益。采用等離子熔覆技術，可增加企業新的經濟成長點，同時可安置人員數名。也節約了成本，減少了工人的工作量，填補了該集團公司的空白。熔覆后摩擦系數也有明顯減少，運行平穩、震動小、耗能低，刮板鏈條的使用壽命相應提高，大幅度減少了返修工作量，其他各項指標改進明顯，煤礦經濟效益顯著提高，達到雙贏的目的。

4結語

改善礦用刮板輸送機中部槽的磨損手段有幾種，但最經濟、適用的是等離子熔覆。等離子熔覆處理后，使用壽命可提高3～4倍。等離子熔覆具有操作簡單、適合范圍廣、成本低、耐磨性好等特點，越來越多的應用于煤礦設備。本文闡述了等離子熔覆技術的原理、效果、經濟和社會效益，今后等離子熔覆技術將有廣闊的發展空間。

參考文獻

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·專題綜述·

(E-mail)wangchengcumt@163.com

Study on Improving the Wear Resistance of

Scraper Conveyor in Middle Trough

PENG Zhaoxia

AbstractThe scraper conveyer is the main tool of conveying coal in mine,the middle trough bear the conveying coal.Due to the particularity of working environment,so as to make the central trough plate wear and tear.Put forwards Several methods how to reduce wear and tear,introduces the working principle of plasma cladding technology and directly applies the technology in every coal mine of Xishan coal electricity group mine.Practice proves that the technology to enhance the wear resistance of middle trough has very good improvement effect, can improve the service life of equipment, cost savings，economic benefit and social benefit is remarkable.

Key wordsScraper conveyor; Middle trough; Wear resistance; Plasma cladding; Value

作者簡介：史曉東(1978—)，男，山西陽泉人，2011年畢業于大同大學，工程師，主要從事采礦方面的技術與管理工作

收稿日期：2014-03-12

中圖分類號：TD404

文獻標識碼：B

文章編號：1672-0652(2015)04-0052-02