礦用刮板機中部槽耐磨技術研究

張 偉

（山西西山晉興能源有限責任公司斜溝煤礦， 山西 興縣 033602）

引言

礦用刮板機是煤礦生產中主要的運輸設備，礦用刮板機的使用情況直接影響著生產效率。其中礦用刮板機中部槽上因物料、刮板以及鏈條的長時間滑行，造成其嚴重的磨損，致使刮板機不能正常運行，而刮板機中中部槽的造價占刮板機總造價的60%左右，所以有必要研究一種技術使得刮板機的耐磨性增加，從而使得刮板機壽命增加。

1 刮板機中部槽失效的原因

1.1 推移耳損壞

使用過程中的操作失誤或是質量的問題會導致礦用刮板機中部槽推移耳的損壞，從而造成刮板機中部槽失效，刮板機不能正常運行。但是中部槽推移耳的損壞不是中部槽失效的關鍵因素。

1.2 中部槽磨損

中部槽的磨損是刮板機中部槽失效的主要原因。中部槽磨損是由于刮板機在生產運行中貨物、刮板以及刮板鏈對中部槽的長時間的擠壓產生了摩擦，從而造成了中部槽的磨損。通過長期對刮板機中部槽磨損情況的監測和分析，發現中部槽內中板磨損最為嚴重，接下來是底板和槽幫。

中部槽中板和底板磨損的關鍵原因是：刮板機在生產運轉的過程中會有一些物料掉在鏈條或是刮板的下面，然后掉下去的物料會和鏈條一起移動到中板上并長時間在中板上運動。物料會變成顆粒狀，一直在中板上摩擦造成中板的磨損，特別是矸石和硬度較高的煤，磨損情況更為嚴重。為了能夠更好地滿足生產需求，刮板機中部槽間垂直彎度大約在2°～3°，中板和底板與刮板兩端的間距為150 mm，致使磨損嚴重，并且在鏈道位置處磨損更為嚴重。還有是因為卸載物料不能完全卸載或是煤炭黏度高，導致刮板機運行過程中運輸重復煤的量大，中部槽的下槽腔內留有大量煤，增加了刮板機中回鏈的運轉阻力，增加了摩擦，造成底板嚴重磨損。

槽幫磨損的關鍵原因是：刮板機在運轉時刮板兩端和槽幫之間通過煤或者矸石的擠壓，導致磨損。為了能夠滿足生產需要，刮板機中部槽要進行水平彎曲，彎曲角度約為1°～2°，中部槽和中部槽間產生夾角，但是刮板機的鏈條是平直運轉，這樣就造成了槽幫兩端的磨損，特別是在槽幫距刮板兩端150 mm處的磨損更為嚴重[1]。

通過上述分析可知，以中雙鏈刮板機為例，其中部槽的磨損會呈現如圖1所示的24點區域分布規律。該區域指中部槽兩端距離150 mm范圍，通過對大量的刮板機溜槽磨損統計分析可知，中部溜槽的磨損主要集中在24點區域，而在該區域的嚴重磨損造成了中部槽的報廢，磨損的嚴重程度由高到低為：中板＞底板＞槽幫。

圖1 中部槽24點磨損位置示意圖

2 提高刮板機中部槽抗磨性的方法

2.1 提高槽幫抗磨性的方法

2.1.1 在槽幫內焊耐磨層

一些生產廠家為了提高中部槽槽幫的抗磨性，通常會直接在槽幫內腔堆焊耐磨層，但是耐磨層的使用會減小刮板鏈及物料的運轉空間，導致刮板機的運行阻力增加。為有效解決該問題，可通過在槽幫內預留耐磨槽，并通過耐磨焊絲將其填平[2]，采用該方法既可增加槽幫的耐磨性能，又不會導致運行阻力增加，一舉兩得，如圖2所示。

圖2 槽幫耐磨處理示意圖

2.1.2 改變槽幫的鑄造材料

現在廣泛應用的槽幫材料是由C、Mn、Si三種元素組合而成的低合金鑄鋼。低合金鑄鋼的韌性和可焊性較好，但是強度與硬度較低，耐磨性較差。因此有些生產廠家在原先材料的基礎上加上了Cu和Cr合金元素，通過調整各個元素的配比和熱處理工藝，使得槽幫的強度在原先基礎上增加25%，硬度由HB280增加為HB360，從而使得槽幫耐磨性的增加。然而也有一些生產廠家在原先材料的基礎上加上了Mo或是Ni合金元素來提高耐磨性，但是這樣成本比較高。通過對同一綜采面下不同鑄造材料的槽幫進行比較，可以發現在原來槽幫材料的基礎上添加合金元素后，大大提高了幫槽的耐磨性。

2.2 提高中板和底板抗磨性的方法

2.2.1 選取耐磨性高的板材

礦用刮板機中部槽的中板和底板的板材選取歷經了幾個不同階段，最開始時生產廠家選用16Mn板作為中板和底板。但隨著井下采掘技術的不斷革新，也對刮板機提出了新的要求，這時期的刮板機中板大部分選用的是NM360板或是NM400板，這種板材一定程度上提高了中部槽的耐磨性，然而如果遇到夾著矸石的煤時，中部槽的耐磨性也大打折扣。因此就有些生產廠家為了提高中部槽的耐磨性則會選取進口的Hardox400、450板或是JFE400、450板當作中板，然而采用這些進口材質后成本有所提高[3]。

2.2.2 在中板表面熔敷耐磨層

刮板機中板采用16Mn板，然后通過激光與等離子熔敷技術把一種合金粉熔敷在中板的表面上，其中熔敷層高度為1.5～2 mm，熔敷層硬度為HB600，通過對比試驗可以發現表面熔敷耐磨層中板的耐磨性比原先中板的耐磨性增加了30%～50%[4]，但是在中板表面熔敷耐磨層必須要用專用的熔敷機床，這樣則提高了操作難度，而且熔敷耐磨層的中板也加快了運行過程中刮板鏈鏈道處的磨損。

2.2.3 選用耐磨板

針對刮板機溜槽易磨損的情況，選用新型中錳鋼耐磨板BTW板，該板材具有強烈變形誘導硬化的性質，并在某礦矸石充填工作面進行了工業性試驗，現場應用效果良好。當溜槽材料表面受到矸石物料的撞擊和摩擦后，會由亞穩狀態的奧氏體向形變馬氏體轉變，進而實現表面的快速硬化，表面硬度由HB200～230提高到HB380～400，耐磨性能也急劇提高。

2.2.4 選用嵌入式復合中板

由于刮板機中部槽中板不是均勻的磨損，其在鏈道處的磨損情況最厲害，所以將磨損最為嚴重的位置采用耐磨性高的嵌入式復合中板，能夠更好地提高中板的使用壽命。其中嵌入式復合中板是由基層中板和復合中板組成，通常基層中板選用NM360板，復合中板選用BTW板。在鏈道兩側和中間部位開孔，然后將復合中板和基層中板焊接在一起，其中復合中板始終要比基層中板高出1～2 mm，這樣就可以減小基層中板的磨損。選用嵌入式復合中板比單獨NM360中板的耐磨性增加了1.5～2倍，且嵌入式復合中板操作簡單，成本提高也較少[5]。

3 結論

通過幾年來對礦用刮板機中部槽在不同綜采面下運行的情況，針對性地制定了不同的耐磨處理方法。

1）通過在中部槽槽幫內腔焊耐磨層和改變槽幫的鑄造材料來增加槽幫的耐磨性，從而提高中部槽的使用壽命。

2）通過在中部槽中板和底板鏈道位置堆焊耐磨層和在中板表面熔敷耐磨層來提高中部槽中板和底板的耐磨性，但是此種方法會增大中部槽的運行阻力。

3）通過選用耐磨性高的板材來提高中部槽使用壽命，但是此種方法的成本較高，只能視情況而定。

4）通過選用嵌入式復合中板提高中部槽耐磨性不僅操作簡單成本較低，而且效果很好。

[1]李廣勝.Mn13鋼在刮板機中部槽上的應用[J].礦山機械，2014，42（7）：152-153.

[2]孫建新，張金庫，包國連，等.刮板機中部槽焊接變形的控制[J].熱加工工藝，2014，43（11）：201-203.

[3]鄭紅.刮板機用耐磨板選材工藝技術分析[J].科技與企業，2011（12）：86.

[4]韓金明，魏占靜，李少農.刮板機中部槽Tandem雙絲焊工藝研究與應用[J].機械工人，2006（1）：38-40.

[5]李劍鋒.刮板機中部槽中板上彎變形的改造[J].煤礦機械，2005（11）：53.