轉(zhuǎn)載機(jī)中間槽再制造技術(shù)研究

李 強(qiáng) 黃 松

（1.兗礦集團(tuán)大陸機(jī)械有限公司，山東 濟(jì)寧 272109；2.兗州煤業(yè)股份有限公司濟(jì)寧三號(hào)煤礦，山東 濟(jì)寧 272169）

順槽用刮板轉(zhuǎn)載機(jī)是綜采工作面成套設(shè)備中的基礎(chǔ)性關(guān)鍵設(shè)備之一，它的性能可靠性和使用壽命周期將直接影響到整個(gè)綜采工作面生產(chǎn)的進(jìn)度和產(chǎn)量?，F(xiàn)有中間槽的形式多為鑄焊封底式結(jié)構(gòu)，此種中間槽的中板和底板采用國(guó)產(chǎn)或進(jìn)口耐磨板，這些材質(zhì)的耐磨板雖然具有良好的可焊性，但耐磨性（硬度均低于HRC50）還有待提高?，F(xiàn)有中部槽的中板磨損較快，磨損后因難修復(fù)而報(bào)廢造成了資源浪費(fèi)，不利于降低采煤的生產(chǎn)成本，不利于提高經(jīng)濟(jì)效益，急需將轉(zhuǎn)載機(jī)再制造技術(shù)產(chǎn)業(yè)化。

1 刮板轉(zhuǎn)載機(jī)中間槽失效現(xiàn)狀

鑄焊式和焊接式刮板轉(zhuǎn)載機(jī)的中間槽主要由鑄造端頭（鑄焊式，用于落地可彎曲段）、側(cè)板、中板、底板等部件組成（見(jiàn)圖1）。

圖1 刮板轉(zhuǎn)載機(jī)組成示意圖

刮板轉(zhuǎn)載機(jī)是一種利用撓性牽引機(jī)頭運(yùn)行的連續(xù)運(yùn)輸機(jī)械，通過(guò)轉(zhuǎn)載機(jī)的動(dòng)力部帶動(dòng)封閉在轉(zhuǎn)載機(jī)中間槽和機(jī)頭尾的刮板鏈進(jìn)行循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)而完成運(yùn)、卸煤（粒度物）的功能。

通過(guò)對(duì)失效中間槽磨損部位和磨損程度分析研究，總結(jié)制定了幾種刮板轉(zhuǎn)載機(jī)再制造方案，融合物理?yè)Q件修理法、尺寸修理法和表面工程修理法，將已經(jīng)報(bào)廢或即將報(bào)廢的后半生資源通過(guò)清洗、檢測(cè)、再制造和后加工，實(shí)現(xiàn)廢舊產(chǎn)品“資源→產(chǎn)品→再生資源”的良性循環(huán)。

2 中間槽失效機(jī)制

刮板轉(zhuǎn)載機(jī)中間槽的磨損通常發(fā)生在中板、底板及側(cè)板上，是由物料（煤、矸石、巖石）和活動(dòng)物體（刮板、鏈環(huán)等）與中間槽產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)而造成的一種磨粒磨損和金屬間磨損同時(shí)存在的混合式磨損。在此過(guò)程中，發(fā)生磨損最為劇烈、最先導(dǎo)致失效的結(jié)構(gòu)部件是中板和底板。中板、底板等磨損后的外觀特點(diǎn)為：（1）中板或底板整體變薄；（2）鏈道下方出現(xiàn)與鏈環(huán)相對(duì)應(yīng)的“溝槽”。當(dāng)中板厚度減薄到一定程度，或鏈道下方溝槽達(dá)到一定深度時(shí)，中板、底板的整體承載能力不足以抵抗設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)生的疊加外力時(shí)，就意味著中間槽已經(jīng)失效（如圖2 所示）。此種失效中間槽將報(bào)廢或經(jīng)過(guò)再制造實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)利用。

圖2 失效中間槽

圖3 修復(fù)后中間槽

3 再制造技術(shù)方法

國(guó)內(nèi)外綜采工作面用刮板轉(zhuǎn)載機(jī)中間槽的再制造技術(shù)主要包括換件修理法、尺寸修理法及表面工程修理法。兗礦集團(tuán)大陸機(jī)械有限公司（簡(jiǎn)稱大陸公司）根據(jù)兗礦集團(tuán)內(nèi)部設(shè)備使用情況確定轉(zhuǎn)載機(jī)中間槽再制造方案，中板、底板磨損超過(guò)原始厚度1/2 的采用換件修理法為主的再制造方法。再制造工序?yàn)椋汗ぜ謇怼鷾y(cè)量中間槽部件的磨損量→制定再制造方案及操作要求→失效中間槽再制造→磨損強(qiáng)化修復(fù)→整體檢驗(yàn)→噴丸→噴漆。具體的方法如下：

（1）換件修理法。將失效的部件更換成新的部件，去除失效部件，達(dá)到或接近新品的再制造方法。轉(zhuǎn)載機(jī)中間槽的換件修理法是指將磨損嚴(yán)重的中板和底板更換成新的中板和底板，新的中板和底板的性能（如表1 所示）等于或高于原中板和底板的材料，由于失效的中板和底板被更換，使得再制造的中間槽具有很高的性能和高壽命。

表1 常用的再制造材料參數(shù)

失效中間槽由于中板和底板磨損嚴(yán)重，并且已經(jīng)嚴(yán)重變形，在更換過(guò)程中需要用到氣刨、電焊等引起熱變形的手段，使經(jīng)過(guò)更換中板和底板后中間槽易發(fā)生變形，從而引起配合尺寸的精度，再制造后易出現(xiàn)搭接困難的問(wèn)題，這也是換件修理再制造方法的難點(diǎn)所在。為解決此問(wèn)題，大陸公司對(duì)中間槽的結(jié)構(gòu)、性能和使用效果進(jìn)行綜合分析，并到國(guó)內(nèi)重點(diǎn)礦、局綜采工作面進(jìn)行調(diào)研，認(rèn)真聽(tīng)取礦方的意見(jiàn)和建議，最終設(shè)計(jì)出一種適合兗礦集團(tuán)實(shí)際需要的“防變形互為支撐分段式更換”再制造方法。具體為在清理完畢的中間槽的兩側(cè)板間根據(jù)需要加8~14 根防變形支撐，用氣刨將磨損失效的中板分次（先中間后兩段）沿側(cè)板處的焊縫刨除，并將刨割處打磨平整，修復(fù)（補(bǔ)焊）磨損的底板、側(cè)板、翼板（如附圖4 所示），在切割處換上新的加工到所需尺寸的中板（刨掉一段，更換一段），采用同樣的方法將兩端的中板更換成新的中板，并將三塊中板焊接到一起，最終完成“防變形互為支撐分段式更換法”中間槽再制造（如圖3 所示）。

圖4 失效中間槽再制造

經(jīng)過(guò)此方法再制造的中間槽，能有效地解決中間槽再制造過(guò)程中的變形和尺寸位移的問(wèn)題，能很好地適應(yīng)兗礦集團(tuán)用轉(zhuǎn)載機(jī)中間槽再制造的需要，方法簡(jiǎn)便實(shí)用，具有推廣價(jià)值。

（2）尺寸修理法。將失效部件表面通過(guò)加工、焊接等手段修復(fù)尺寸到一定的范圍內(nèi)，使失效部件的性能達(dá)到或接近新品的再制造方法。大陸公司通過(guò)與國(guó)內(nèi)多家知名及其所屬的研究和設(shè)計(jì)、制造團(tuán)隊(duì)密切合作，利用國(guó)內(nèi)、國(guó)際先進(jìn)材料特別是威海三盾耐磨科技工程有限公司的耐磨材料和技術(shù)相配合的形式進(jìn)行研究攻關(guān)。當(dāng)在磨損后的中板、底板上堆焊耐磨材料時(shí)，可以將磨損的中板、底板看成是基體，堆焊的耐磨層就是抵抗磨損的硬質(zhì)點(diǎn)，基體起支撐硬質(zhì)點(diǎn)的作用，硬質(zhì)點(diǎn)也有保護(hù)基體的所謂“陰影效應(yīng)”?；w與硬質(zhì)點(diǎn)之間是相互依存的關(guān)系，二者之間要求有合適的硬度配合。如果基體硬度過(guò)低，將出現(xiàn)基體磨損過(guò)快，使硬質(zhì)點(diǎn)因缺少支撐保護(hù)，更多的暴露在磨損環(huán)境中而加劇磨損，甚至出現(xiàn)整體脫落，過(guò)早失效?；谝陨戏治龊驮囼?yàn)結(jié)果最終確定耐磨焊接材料的配方，得到一種新型耐磨損焊接材料FB-01，其硬度達(dá)到≥HRC60(高于目前刮板機(jī)所用鏈輪硬度HRC55)，用此耐磨材料修復(fù)的中間槽的耐磨性能接近新中間槽的性能和壽命。

（3）表面工程修理法是基于復(fù)合表面工程技術(shù)、納米工程技術(shù)對(duì)失效部件的表面特別是易磨損表面進(jìn)行表面處理的一種再制造方法。此種方法采用表面熔敷噴涂技術(shù)，將熔敷的合金NiCrSiB 粉末用化學(xué)粘接劑調(diào)和，然后用激光輻照進(jìn)行熔敷。

4 效益分析

一件新的現(xiàn)有中間槽（以1000mm 槽寬為例）的生產(chǎn)成本約為3.5 萬(wàn)元，經(jīng)測(cè)算因磨損失效中間槽的再制造成本約占中間槽生產(chǎn)成本的40%左右，同時(shí)經(jīng)再制造的中間槽性能和使用壽命均能達(dá)到或接近新品，中間槽的投入節(jié)省60%。一臺(tái)SZZ1000型長(zhǎng)度為75m 刮板轉(zhuǎn)載機(jī)中間槽的投資成本約為160 多萬(wàn)元，利用再制造技術(shù)修復(fù)中間槽可節(jié)省設(shè)備開(kāi)支約96 萬(wàn)余元。兗礦集團(tuán)有此種設(shè)備60 余臺(tái)套，按此計(jì)算每年僅SZZ1000 型號(hào)刮板轉(zhuǎn)載機(jī)可節(jié)省中間槽設(shè)備投資5760 萬(wàn)元。推廣到兗礦集團(tuán)內(nèi)其他型號(hào)的轉(zhuǎn)載機(jī)，節(jié)省的設(shè)備投資非?？捎^，具有很高的經(jīng)濟(jì)效益。

利用大陸公司研究制定的以上幾種再制造技術(shù)，中間槽再制造生產(chǎn)周期遠(yuǎn)遠(yuǎn)短于新品的生產(chǎn)周期，更能為兗礦集團(tuán)煤礦生產(chǎn)提供設(shè)備和技術(shù)支持。據(jù)大陸公司統(tǒng)計(jì)，利用以上幾種再制造技術(shù)修復(fù)中間槽再制造可節(jié)約成本60%，節(jié)能60%，節(jié)材70%，幾乎不產(chǎn)生固體廢物，大氣污染物排放降低80%以上，經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益顯著。

5 結(jié)束語(yǔ)

利用以上幾種再制造技術(shù)，大修的刮板轉(zhuǎn)載機(jī)中間槽已應(yīng)用在兗礦集團(tuán)的趙樓煤礦、興隆煤礦、鮑店煤礦、天池煤礦等多處煤礦。實(shí)踐證明，用此幾種轉(zhuǎn)載機(jī)中間槽再制造技術(shù)能降低中間槽的生產(chǎn)成本，提高耐磨性，增強(qiáng)運(yùn)行平穩(wěn)性，便于維護(hù)，能很好地滿足煤礦安全生產(chǎn)需求，能很好地發(fā)揮作為刮板轉(zhuǎn)載機(jī)關(guān)鍵部件的綜合效能，有利于實(shí)現(xiàn)工作面的安全生產(chǎn)和高產(chǎn)高效，有利于推動(dòng)我國(guó)的礦山機(jī)械事業(yè)不斷發(fā)展進(jìn)步，有利于提升國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力和影響力。