提高刮板输送机中部槽耐磨性的研究

彭朝霞

(西山煤电集团公司 机电修造园区, 山西　太原　030053)



提高刮板输送机中部槽耐磨性的研究

彭朝霞

(西山煤电集团公司 机电修造园区, 山西太原030053)

摘要刮板输送机是井下输送煤的主要工具，其中中部槽承担着煤的输送。由于工作环境的特殊性，中部槽中板的磨损严重 。本文提出了几种减少中板磨损的方法，分析了等离子熔覆技术，并将该技术直接应用于西山煤电集团各矿。实践证明，该技术对增强中部槽的耐磨性有较好的提升作用，可提高设备的使用寿命、节约成本，经济效益和社会效益显著。

关键词刮板输送机；中部槽；耐磨性；等离子熔覆；价值

西山煤电集团是以煤炭生产为主的企业，现有21对生产矿井，每年生产原煤在4 000万t以上。是刮板输送机将煤从井下运输出来主要的运输设备。刮板输送机由机头、机尾、中间3部分组成，煤的输送主要依靠刮板输送机的中间部分，中间部分由很多节的中部槽组成。由于货载(煤和矸石)刮板和链条在中部槽中滑行，因此，中部槽的磨损比较严重。中部槽磨损后修复比较困难，只能重新购置新的中部槽。中部槽在刮板输送机价格构成中占60%左右。因此，中部槽的使用寿命直接影响着刮板输送机的使用效益。

中部槽由槽帮、中板组成。中板的材质一般用锰板，厚度26 mm，是低合金结构钢。锰板主要用于承受冲击、挤压、物料磨损等恶劣工况条件，具有良好的综合力学性能、焊接性能及低温冲击韧性，冷冲压及可切削性好、耐磨性好等特点。每台输送机有100多m，长度由中部槽对接完成，一般中部槽长1.45 m，宽0.8 m. 每台输送机有70多节中部槽。为了提高生产效率，井下设备一般24 h运行，煤通过链条、刮板在中部槽的上板上传输，链条、刮板从中部槽的下板空载运行，如此反复。中部槽的上下板不断地与链条产生摩擦，且由于工作承载的不同，上板比下板的磨损严重。根据对各矿中部槽使用情况的调查，可以看出：进行完1个大约3个月的工作面后，中部槽上板磨损基本在17 mm，下板相对较好，大约在13 mm，可以说1个工作面后中板报废，也就意味着中部槽需修复或报废。因此，提高中部槽的使用寿命就是减少中板的磨损程度和速度。为此，有必要进行减少中板的磨损的研究。增加中板的耐使用寿命可采取以下措施：

1增加中板的板厚

这是最直接、最简单的方法。中板的厚度已经由原来的15 mm左右增加到现在的26 mm，如果继续增加厚度，会出现以下问题：1) 材料本身缺陷。随着厚度的增加，材质的缺陷更加凸显。2) 成本加大。板材的价格会随着厚度的增加而不断加大。由于磨损的轨迹基本不变，没有磨损的地方会造成浪费。3) 工作量增加。厚度增加使得中部槽总重量增加，从而加大运输、安装、拆卸的工作量。井下作业的恶劣也为中部槽的安装带来许多麻烦。因此，无限增加厚度不是理想的方法。

2增强中板的硬度

增加中板的硬度只有通过热处理完成，通过正火后，可以适当提高中板的硬度到HRC25～30，但由于其材质本身的因素，继续增强材质硬度会造成材料本身颗粒的粗大，从而降低材料的机械性能，产生一些内部缺陷，影响材料的正常使用。

3等离子熔覆

1) 等离子熔覆技术。

等离子熔覆的原理：此技术是采用等离子束为热源，用氩气或氮气为保护和电离气体。将金属粉末和陶瓷粉末的混合剂送到需要进行强化处理的工作表面，利用高温将工件表面浅层熔化，形成熔池，同时与金属粉末和陶瓷粉末的混合剂熔合，充分熔化并排除气体浮出熔渣，高能束移开后，在工件自身的快速热传导以及工件周围空气的辐射传热作用下，合金熔池快速凝固，从而形成成分均匀，致密、组织细小均匀、无显微气孔及裂纹，同工件形成良好冶金结合的高质量冶金涂层。等离子熔覆所用的混末合剂主要由Ni基、Co基、和Fe基等金属元素与WC、TiC等陶瓷元素按一定比例混合而成。等离子专用混末可根据用户的不同需求选用相应的规格。此等离子熔覆的特点是耐磨性能好、操作简单、价格低廉、对环境要求不高。此技术会根据用户的实际需求，成S型、棱形等各种形状，形状的间隔、大小可以随意调节。在熔覆时刻根据工作面的开采储量、煤的硬度、地质条件设计熔覆合金涂层的材料配方、熔覆厚度、熔覆面积，确保一个工作面采完后中部槽基体不磨损。目前，等离子熔覆设备一般是数控设备，型号为：DRF型，采用380 V交流电，电流、转速等技术参数根据熔覆的厚度、宽度及间隔距离决定，操作者只需要根据板的磨损程度合理调节焊枪的高度即可。目前，使用单位主要以菱形为主，厚度一般10 mm熔覆在基体内5 mm，基体上面5 mm，宽度8 mm，两条线之间一般为10～15 mm，熔覆层会将中板整体熔覆，由于煤和刮板链在中部槽的上板上运行，刮板链在下板上是空载运行，因此，上板比下板的磨损严重，上板的熔覆密度、厚度、高度要高于下板。耐磨处理后的中部槽熔覆层附着力强，没有出现脱落现象，熔覆层硬度达到HRC65左右。这是目前最符合生产需要的方法。

2) 等离子熔覆后的效果检测。

西山煤电集团机电修造园区通过对杜儿坪矿、马兰矿、官地矿、东曲矿、西曲矿等矿旧中部槽进行修复涂层处理后，对其效果进行检验。同样是大约3个月的工作面，熔覆后的中板工作完一个工作面后，熔覆层有少量磨损，中板几乎没有发生磨损现象。中板的磨损情况明显改善，通过实践证明，熔覆后的中板使用寿命是没有熔覆的3～4倍。

3) 等离子熔覆的经济和社会效益。

a) 经济效益。该公司一般购买的等离子专用混末是10 kg/瓶，满熔覆1张中板需用2 kg粉末，加上所用的氩气，产生的电费、人工等其他费用，熔覆1张中板的费用为300元。购买1张中板的费用为1 000元。熔覆后的中板耐磨合金层表面与刮板链条摩擦形成光滑表面，摩擦系数减少，减轻了输送煤炭时运行阻力，降低了10%电机能耗。中部槽的工作性质决定了其需在井下安装、更换。熔覆后减少了井下工人的工作量。总体说来，熔覆1张中板可节约资金700多元，1部输送机有70节左右的中部槽，按1个中部槽1块中板计算，熔覆后的1块中板的使用时间相当于3块中板的使用时间，刮板输送机可节约98 000元(因为有中部槽没有下槽，因此,此计算没有包含下板熔覆后节约的费用)。另外，当熔覆层磨损后，还可以重复熔覆。

b) 社会效益。采用等离子熔覆技术，可增加企业新的经济成长点，同时可安置人员数名。也节约了成本，减少了工人的工作量，填补了该集团公司的空白。熔覆后摩擦系数也有明显减少，运行平稳、震动小、耗能低，刮板链条的使用寿命相应提高，大幅度减少了返修工作量，其他各项指标改进明显，煤矿经济效益显著提高，达到双赢的目的。

4结语

改善矿用刮板输送机中部槽的磨损手段有几种，但最经济、适用的是等离子熔覆。等离子熔覆处理后，使用寿命可提高3～4倍。等离子熔覆具有操作简单、适合范围广、成本低、耐磨性好等特点，越来越多的应用于煤矿设备。本文阐述了等离子熔覆技术的原理、效果、经济和社会效益，今后等离子熔覆技术将有广阔的发展空间。

参考文献

[1]武保民.表面技术在煤矿机械中的应用[J].煤矿自动化，1999(5)：45-50.

[2]乔金虎.和海燕.等离子熔覆技术在刮板输送机上的应用[J].机械工程与自动化，2009(2)：178-179.

[3]张鬲君.等离子熔覆技术应用分析[J].中原工学院学报，2008(2):41-43.

·专题综述·

(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

作者简介：史晓东(1978—)，男，山西阳泉人，2011年毕业于大同大学，工程师，主要从事采矿方面的技术与管理工作

收稿日期：2014-03-12

中图分类号：TD404

文献标识码：B

文章编号：1672-0652(2015)04-0052-02