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1、新型复合耐磨材料在刮板输送机中部槽上的应用 陈以壮 兖矿东华重工有限公司再制造分公司 摘 要： 为了进一步解决刮板输送机中部槽磨损失效、使用寿命短的问题, 因此本文对中部槽进行了磨损失效分析, 采用新型复合耐磨材料对中部槽进行修理, 并在矿井进行了工业实际验证, 效果较好。新材料的使用能提高中部槽的耐磨性能, 延长中部槽使用寿命, 经济效益显著。关键词： 磨损失效; 新型复合耐磨材料; 耐磨性能; 作者简介：陈以壮 (1983-) , 山东曲阜人, 工程师, 2008 年毕业于山东理工大学机械设计制造及其自动化专业, 现在兖矿东华重工有限公司再制造分公司从事综机再制造技术工作。收稿日期：201
2、7-9-6Application of New Composite Wear Resistant Material on Middle Trough of Scraper ConveyorChen Yizhuang Branch of Remanufacturing Yankuang Donghua Heavy Industry Co.Ltd; Abstract： In order to solve the problem of failure of the middle groove of the scraper conveyor and the short service life, th
3、e wear failure analysis of the middle tank is carried out. The new composite wear-resistant material is used to repair the middle tank and the industrial verification is carried out in the mine. The effect is better. The use of new materials can improve the wear resistance of the central slot, to ex
4、tend the service life of the central slot, significant economic benefits.Keyword： wear failure; new composite wear resistant material; wear resistance; Received： 2017-9-61 概述刮板输送机是煤矿井下综采工作面生产的重要输送设备, 主要适用于缓斜、中厚煤层, 长壁式回采工作面矿井煤炭的输送。具有运量大、寿命高、强度高、可靠性高的特点, 是目前高产、高效综合机械化采煤理想工作面的运输设备。刮板输送机的工作状况及其恶劣, 在工作过程
5、中要承受拉、压、弯曲、摩擦、冲击和腐蚀等影响。中部槽在运载物料过程中, 会出现不同程度的磨损, 严重时甚至影响工作面的正常生产。针对此种情况, 本文对一种新型复合耐磨材料在刮板输送机中部槽上的应用进行了分析与探讨。2 刮板输送机中部槽磨损失效分析中部槽的磨损失效通常主要发生在中板、底板和两侧槽帮内侧, 由煤、矸石和刮板、刮板链等与其产生相对运动而造成的一种磨粒磨损和金属间磨损同时存在的混合式磨损。工作面环境较差, 煤层中含有大量的 S、P 等腐蚀性的有害物质, 使得中部槽磨损的表面会与之发生化学反应产生微小的裂纹, 会使其出现腐蚀、黏着等形式的磨损, 加速中部槽的失效。中部槽的磨损实效主要形式
6、为磨料磨损、腐蚀磨损和黏着磨损。刮板输送机在运转过程中刮板两端头与槽帮两侧之间, 煤矸石之间相互挤压, 造成连续磨粒磨损。井下工况相对恶劣, 为了满足使用要求, 设计时中部槽之间垂直弯曲要求 23, 使得中部槽中、底板距离两端头 200mm 之间磨损较为严重, 尤其是链道处更加明显, 甚至链道处出现沟痕。由于刮板输送机卸煤高度低或者煤质黏性过大, 极易造成刮板输送机拉回头煤量相对较大, 中部槽中板下方积煤多, 增大了刮板输送机运行阻力, 导致摩擦力加大, 加剧底板磨损;中部槽为了满足使用工况要求, 尤其是采煤机斜切进刀割煤时, 中部槽要发生水平弯曲, 角度大约在 12, 中部槽之间形成夹角,
7、然而刮板链要保持平直运行状态, 必然使得槽帮两端头磨损相对严重, 尤其是槽帮内侧距离两端头 200mm 范围磨损更加严重。由于摩擦磨损的存在, 给矿用隔爆电动机带来了额外附加的载荷, 即便是空载, 也要消耗30%40%的能量, 严重浪费了资源。3 普通耐磨材料为了解决刮板输送机磨损严重的问题, 目前国内刮板输送机中部槽在提高耐磨性能上主要采用高强度耐磨钢板, 常用材料为 HARDOX450。该材料属于可焊接高强度结构用耐磨钢板, 适用于耐磨损、抗冲击的工况。普通耐磨钢板不仅具有良好的焊接性能、冲击韧性、力学性能, 还具有优良的加工工艺性能。跟普通的碳素结构钢、低合金结构钢相比较而言, 其材料合
8、金元素中 Mn、Si 的含量相对增加, 进一步提高了耐磨材料的淬透性和耐磨性。从实际使用情况分析, 采用 HARDOX450 材料的刮板输送机中部槽用于全煤运输时, 使用寿命比普通的低合金结构钢有很大改观。但用在矸石含量较多的情况下运输, 使用寿命就大大降低。据了解, 采用 HARDOX450 材料作耐磨材料的刮板输送机中部槽, 50mm 厚的钢板在矸石较多的工作面运输时, 在使用接近 6 个月时间, 链道处明显出现 57mm 的沟槽, 之后将进一步加剧对板材的磨损, 因此, 其耐磨性还有待提高。目前, 为了提高刮板输送机中部槽的使用寿命, 比较常用的方法是采用耐磨焊条 (GES308-A10
9、2) 堆焊修复和增加新板材的厚度。耐磨焊条堆焊修复法对提高中部槽的使用寿命有一定的效果, 但耐磨焊条对堆焊工艺要求相对较高, 不易掌握, 且耐磨焊条的成本较高, 假如堆焊不均匀, 极易造成耐磨块水平有落差, 进一步增大了刮板、煤炭、矸石等在中部槽中板上的运行阻力, 给防爆电动机带来了无用功损耗, 增加了矿井吨煤成本价格。4 新型复合耐磨材料随着煤炭行业的迅速发展, 刮板输送机逐步向重型化发展, 设备装机功率也越来越大, 刮板输送机中部槽的磨损显得更加突出, 对材料的耐磨性能要求也逐渐提高, 耐磨材料领域的发展非常迅速, 国外先进的高铬耐磨复合材料也逐步进入我国煤矿机械行业。新型复合耐磨材料,
10、是一种新型结构的耐磨复合材料, 耐磨复合材料由母材和耐磨层复合而成, 它是采用高效自动堆焊技术, 在普通碳钢板材上自动堆焊, 耐磨合金粉末在高能热源加热的条件下, 迅速熔化, 在一定条件下形成的一种复合材料。5 新材料与旧中部槽板材性能比较分析(1) 材料成分分析。通过金属成分分析仪对复合耐磨材料与旧中部槽板材进行检测, 测得 2 种材料的成分见表 1, 发现复合耐磨材料中 Cr 的含量是旧中部槽板材的 52.125 倍, Cr 在材料中能形成含 Cr 的碳化物, Cr 能显著提高复合耐磨材料的强度、硬度和耐磨性, 又能提高抗氧化性和耐腐蚀性, 因此复合耐磨材料在强度、硬度、耐磨性上优势明显。
11、B 元素在复合耐磨材料中含量为 0.34g, 旧中部槽板材没有此元素, 复合耐磨材料中加入微量的 B 可改善钢的致密性和热轧性能, 提高复合耐磨材料的强度。(2) 硬度分析。用洛氏硬度计对复合耐磨材料与旧中部槽板材进行测试, 其结果分别 56.7HRC、41.4HRC, 复合耐磨材料比旧中部槽板材的硬度较高, 因此使得中部槽在输送物料时磨损量降低。表 1 材料成分对比 下载原表 (3) 耐磨性分析。对复合耐磨材料与旧中部槽板材进行磨损试验测试, 其结果见表 2。由表 2 可知, 在相同磨损条件下, 即采用湿砂橡胶轮磨粒磨损实验机进行试验 (数据 3000 转) , 磨料为石英砂, 粒度为 60
12、 目。复合耐磨材料的耐磨性优于旧中部槽板材 5.5 倍, 复合耐磨材料的耐磨性较高, 能提高中部槽的使用性能, 显著提高设备的使用寿命。表 2 材料耐磨性对比 下载原表 6 复合耐磨材料的工业应用复合耐磨材料可用于冶金、矿山机械等行业中的多种设备上易磨损的零部件表面。国外先进的岩巷掘进机所配用的中部槽以及截割部壳体均采用了复合耐磨材料。在国内使用的情况在逐步推广, 采用复合耐磨材料的中部槽目前已在南屯 9304 工作面成功使用。该工作面长度 258m, 煤层硬度 f=23, 煤层倾角平均8, 最大 13, 运顺落差 172m, 推进长度 1396m, 平均采高 3.2m。根据对此套刮板输送机
13、SGZ1000/1050 的跟踪观察记录, 使用 10 个月, 成功出煤 180 多万 t。中部槽使用的复合耐磨材料磨损量较小, 经测量平均磨损约 1.6mm, 使用效果较好。7 效益分析刮板输送机中部槽是矿山开采行业使用量最多、磨损快, 且更换频率最高的煤机部件之一。新型复合耐磨材料的成功应用能极大地提高刮板输送机中部槽的耐磨性、硬度、强度等其他性能也显著提高, 必将延长刮板输送机的使用寿命, 减少安装、撤除工序环节, 提高煤矿开采效率, 为煤炭企业节约大量维修费用。也能延长中部槽的循环使用寿命, 提高设备服务年限, 节约设备采购费用, 有利于增产降耗目标的实现。将废旧的刮板输送机重新修复利
14、用, 节约了大量的钢材资源, 符合国家创建节约、环保型的方针路线, 带来的经济及社会效益显著。8 结语对刮板输送机中部槽的磨损失效原因进行了分析, 采用新型复合耐磨材料对中部槽进行修复, 通过在矿井的实际使用, 耐磨效果较好, 中部槽的使用寿命大大延长, 减少了设备的更换检修时间, 有利于企业的节支降耗, 值得进一步推广使用。参考文献1秦文光.刮板输送机等离子熔覆再制造强化技术的应用J.中州煤炭, 2016 (10) :82-84. 2高晓明.等离子熔覆技术在中部槽再制造中的应用研究J.中州煤炭, 2016 (1) :105-107. 3赵占林, 张健, 刘混举.刮板输送机中部槽再制造技术及工艺可行性研究J.机械工程与自动化, 2017 (4) :119-120. 4张杨.煤矿刮板输送机溜槽失效分析及改进研究J.机械管理开发, 2017 (1) :116-117.
