等离子熔覆修复技术在中部槽维修中的应用

张永强 马忠昌 李鹏

（神华宁夏煤业集团矿山机械制造维修分公司，宁夏回族自治区银川市，750021）

等离子熔覆修复技术在中部槽维修中的应用

（神华宁夏煤业集团矿山机械制造维修分公司，宁夏回族自治区银川市，750021）

从刮板输送机中部槽的结构原理和材料入手，分析了刮板输送机中部槽失效的原因，详细阐述了等离子熔覆修复技术在刮板输送机中部槽磨损中板修复中的应用。通过井下工业性对比试验证明，采用等离子熔覆修复技术修复的刮板输送机中部槽不仅能够提升维修品质、延长使用寿命和降低设备的维修频次，而且能够减少人力和维修材料等系统性的浪费。

等离子熔覆修复技术 刮板输送机 中部槽 设备维修

1 等离子熔覆修复技术的应用背景

受到国内和国际经济的双重影响，煤炭行业近两年持续低迷，客观压缩了煤炭企业对新购设备的投入，加上神华宁煤集团公司采矿设备基本处于需要维修接续阶段，从而使得神华宁煤集团的采矿设备维修量逐年增加。神华宁煤矿机公司作为神华宁煤集团唯一一个采矿设备维修基地，其现有的场地、设备和人员已严重不能满足其正常维修需求，这就迫使矿机公司必须改变以往的设备维修思路，经过前期的调研以及对采矿设备进行试修，并通过井下做工业性对比试验证明，在刮板输送机磨损中板的维修中采用等离子熔覆修复技术能够从根本上提升采矿设备维修的品质，延长设备的使用寿命。

2 刮板输送机中部槽失效的原因

2.1 中部槽的结构形式及材质

神华宁煤集团使用的刮板输送机主要以SGZ800／800重型及以上刮板输送机为主，重型及超重型刮板输送机溜槽为整体铸焊封底式结构，槽帮和齿轨座一般选用27 Si Mn铸造，中板为NM360耐磨板或高强板，底板为16 Mn板材。

2.2 中部槽的工作原理

刮板链绕机头链轮以刮板输送机机头传动部为驱动，经过刮板输送机机尾链轮导向，形成一个闭环循环的运煤机构，以刮板输送机中部槽作为承载机构进行旋转工作，以刮板输送机机头传动部驱动刮板链连续运转，完成装在中部槽槽体中的煤从机尾运至机头的卸载过程。

2.3 中部槽失效的原因分析

刮板输送机在运行中，中板作为中部槽框架结构的承载部分直接承受刮板链磨损、整机压拉、弯曲冲击、振动摩擦和腐蚀等作用，随着磨损的加速，其强度不断减弱是造成中部槽失效的主要原因。中部槽中板的磨损主要有磨料磨损、黏着磨损和接触疲劳磨损3种方式，其中主要磨损因素为磨料磨损。其磨损主要造成溜槽中板出现链沟、槽口和槽沿磨损，当链沟深度达到原设计中板厚度的1／3时，就会影响到中部槽的整体强度，此时必须修复；局部磨损到原设计中板厚度的一半及以上时必须更换。腐蚀磨损和接触疲劳磨损主要造成链条、刮板和中部槽接触面的腐蚀坑和整体磨损。

3 等离子熔覆修复技术的原理及优点

3.1 工作原理

等离子熔覆设备是在直流焊机的基础上发展而来，其电源、喷枪、送粉器和摆动器采用等离子束为热源，是具有金属表面获得耐磨、耐蚀、耐热和耐冲击等性能的新型材料表面修复技术。等离子熔覆的过程是把合金粉末用同步送粉器送到高能束流辐照点，使得合金粉末熔化和照射点工件表面浅层同时熔化并形成合金熔池，当高能束流束移开之后，合金熔池在工件热传导下快速凝固，从而形成致密、组织细小均匀、无显微气孔及裂纹的耐腐蚀冶金涂层。

3.2 技术优点

等离子熔覆修复技术的优点是不易产生裂纹和气孔等缺陷，主要原因有以下几个方面：

（1）等离子做热源进行熔覆比埋弧焊和气保焊等热量更加集中，离子弧稳定性更好，没有电极熔耗，输出热量均匀，便于控制，这样可以使得熔铸区的热量分布均匀、材料熔合充分均匀以及收缩应力分布均匀。

（2）等离子设备控制精度高，对熔铸区和过渡区的控制方便且均匀度好，应力分配更容易控制合理。

（3）用氩气保护不需要各种添加剂，也不存在排氢和氧化等问题，所以等离子熔覆更适合大面积、大厚度和高质量的硬面熔覆，具有材料选择范围广、易于操作、易获较为完好的整体熔覆层、成本低及效益好等优点。因此，等离子在矿用设备维修中凸显技术门槛低、容易制造、可靠性好、维护使用简单、耗电少、使用成本低、通用性好、生产成本低、适应性好、便于规模化生产、效益显著、对环境要求低和对材料适应广泛等优点。

4 等离子熔覆修复技术在中部槽维修中的应用

4.1 中部槽的修复工艺流程

中部槽的修复工艺流程为：喷砂除锈→整形矫正→维修或更换中部槽槽沿、舌板→用耐磨焊条堆焊磨损严重的中部槽中板链沟和地板链沟→采用等离子熔覆强化处理磨损的中部槽槽口、铲板部、中板和底板→维修损坏的其他部位→喷漆处理。

4.2 修复强化技术要求

对中部槽中板、底板、槽口、槽帮钢及铲板部采用等离子熔覆修复技术强化处理，首先对中板和底板链沟深度大于3 mm及以上的部位用耐磨焊条堆焊填平链沟，更换磨损严重或磨损后影响中部槽正常使用的中部槽舌板和槽沿，采用等离子熔覆修复技术强化处理中部槽槽口、铲板部、中板和底板，中部槽槽口强化处理长度不低于100 mm，中部槽铲板部连续强化层宽度不小于100 mm，中部槽中板和地板采用八字形强化条进行强化，八字形夹角在75°左右。

4.3 采用等离子熔覆修复技术强化处理对比

对采用等离子熔覆修复技术强化处理的SGZ-764／400刮板机进行跟踪，经等离子熔覆修复技术强化处理的中部槽中板耐磨性大大提高。工业性对比试验表明，采用等离子熔覆修复技术强化处理的中部槽寿命达到并超过了新产品的中部槽寿命，采用等离子熔覆修复技术修复的刮板输送机中部槽中板维修使用寿命是新产品的1.5～2倍。

5 经济效益分析

以枣泉煤矿所使用的SGZ800／1500型刮板输送机为例，目前，SGZ800／1500型刮板输送机中部槽的市场价格约为3.5万元／节，按该矿一个综采工作面260 m长计算，一个工作面需要中部槽172节，其市场价格为602万元。未做强化处理维修的刮板输送机中部槽使用寿命一般为100万t过煤量，届时就要进行维修或更换。如果对中部槽采用等离子熔覆修复技术进行表面合金强化，其过煤量可以突破800万t以上，而强化中部槽每节成本为：熔覆用耐磨粉末15 kg／节 （200元／kg），施工费 （工人工资、辅材费、水电费、管理费、设备费、运输费、利润等）每节约为熔覆粉末费用的1／5倍，合计3600元／节，强化一个工作面中部槽的成本约为62万元，由此可见，强化一个工作面的中部槽将节省资金约为540万元。

6 结语

在刮板输送机中部槽的维修中，虽然采用等离子熔覆修复技术的维修价格比传统工艺较高，但经过试修对比表明，采用等离子熔覆修复技术维修的中部槽寿命是新产品使用寿命的1.5～2倍，是传统工艺维修寿命的3～4倍。正常采购新刮板输送机中部槽过煤量为500～600万t，采用普通耐磨修复技术修复的刮板输送机中部槽过煤量为200～300万t，而经过等离子熔覆修复技术修复的刮板输送机中部槽过煤量为800万t煤以上，而且减少了刮板输送机中部槽的维修频次和在维修中的浪费，提高了设备维修的性能及维修品质。

［1］张小凤，霍伟亚 .“断续菱形花纹”焊道技术工艺在刮板输送机中部槽耐磨中的应用分析 ［J］，中国煤炭，2013 （12）

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［3］刘胜林，孙冬柏，樊自拴等 .等离子熔覆铁基涂层的组织及冲蚀磨损研究 ［J］.材料工程，2006（12）

［4］沈娟，刘水英，黄高中 .等离子熔覆涂层与熔射成型技术及其应用 ［J］.煤炭科技，2006（4）

Application of plasma cladding technology to reparation of middle pan of scraper conveyor

Zhang Yongqiang，Ma Zhongchang，Li Yanpeng
（Mining Machinery Manufacture Maintenance Branch Company，Shenhua Ningxia Coal Industry Group，Yinchuan，Ningxia 750021，China）

From the structure principle and the used material of middle pan of scraper conveyor for fully mechanized mining，the failure reasons of middle pan of scraper conveyor were analyzed and the application of plasma cladding technology to reparation of worn-out middle plate in middle pan of scraper conveyor was described in detail.The contrast underground industrial tests showed that the middle pan of scraper conveyor repaired by plasma cladding technology are of good maintenance quality，increased service life and decreased maintenance frequency，as well as less wastes of manpower and maintenance materials.

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TD607

A

张永强 （1968-），男，宁夏银川人，高级工程师，在读博士研究生，现任神华宁煤集团矿山机械制造维修分公司经理，主要从事矿山机械制造维修方面的研究。

（责任编辑 路 强）