中锰耐磨钢BTW1在汾西矿业集团的应用研究

李 丁

(汾西矿业有限责任公司 设备修造厂，山西 介休 032000)



·专题综述·

中锰耐磨钢BTW1在汾西矿业集团的应用研究

李 丁

(汾西矿业有限责任公司 设备修造厂，山西 介休 032000)

将BTW1耐磨钢和NM360材质的中部槽中板分别在汾西矿业集团的水峪煤矿、贺西煤矿、中兴煤业使用，以实测数据对比分析，结果表明：BTW1耐磨钢在水峪煤矿、贺西煤矿的使用寿命分别是NM360的4倍、5倍以上，在中兴煤矿上的耐磨效果也十分显著。在水峪煤业中板为BTW1的刮板输送机大修一次，中板维修成本相对于NM360可节约172.72～259.08万元，维修周期可节约100～180天。可见，采用BTW1耐磨钢降本增效的效果显著，可以在汾西矿业集团推广使用。

耐磨钢；BTW1；NM360；刮板输送机；中部槽；使用寿命；维修成本

作为长壁工作面的主要输送设备—刮板输送机，其使用寿命直接关系着煤炭产量、生产成本和效率。而刮板输送机的中部槽是物料的承载部分，其质量占总质量的70%，在运行过程中需要承受煤、刮板、链条的剧烈摩擦，是磨损失效最常见、消耗量最大的部件：每年报废50～60万节，消耗钢材百万吨以上，价值数百亿元[1]. 再加上因中部槽磨损造成的维修费用以及耽误的生产等，经济损失更大。所以，提高刮板输送机中部槽的耐磨性，延长其使用寿命，降低生产成本，一直是各煤炭生产企业亟需解决的问题。

汾西矿业集团是山西焦煤集团的五大子公司之一，2013年注册资本达35.26亿元，现有矿井10座，在建11座，产能达3 030万t/年。该公司为“降本增效”鼓励、支持新型耐磨材料在集团内的使用和推广。

BTW1是由天津威尔朗科技有限公司、中国矿业大学和宝钢联合研发、生产的新型耐磨热轧钢板。与常见的ZGMn13同属锰钢系列相比，具有相似的形变诱导强化的特性。但BTW1的Mn含量为8%，诱导强化所需的冲击载荷或接触应力更小，更适用于冲击载荷较小的煤矿用刮板输送机。BTW1在内蒙古伊泰集团酸刺沟矿的实际应用表明：其耐磨性能是HARDOX450的1.88倍，性价比非常高，且已成为其煤矿开采三机的指定耐磨钢板。目前，汾西矿业集团大部分刮板输送机的中部槽中板和底板材质为NM360，其耐磨性能与HARDOX450相比较差。因此，在公司内选几家煤矿单位进行BTW1耐磨钢板的试用，并与NM360进行耐磨性能的实际应用对比是十分有必要的。

1 BTW1的基本性能

1.1 BTW1和NM360的化学成分

BTW1属于Mn8系列高碳中锰耐磨钢。而NM360为国内大部分企业使用的国产低合金耐磨钢板，两者的主要化学成分见表1.

表1 BTW1和NM360的主要化学成分表 %

1.2 BTW1和NM360的硬度及冲击韧性

硬度表征的是物体抵抗硬物压入其表面的能力，行业内基本上将此指标作为钢板耐磨性的评价标准。NM360组织为马氏体，但限于国内技术水平的限制，材料心部的马氏体含量较少，硬度也较低。BTW1采用先进的生产工艺得到的集基体组织为亚稳态奥氏体，其硬度较低，但在一定的冲击载荷下，材料表面的奥氏体会立刻向马氏体发生转变，形成硬化层，硬度可达HB500以上。其心部仍为奥氏体组织，具有较高的冲击韧性[2]. 两者的硬度见表2.

表2 BTW1和NM360的硬度和冲击韧性表

2 BTW1与NM360的实际应用对比

该公司在水峪、贺西、中兴3个煤矿的刮板输送机或转载机的中板上试用了BTW1，具体情况如下：

2.1 BTW1在水峪煤矿的应用

2014年10月28日，水峪煤矿将SGZ764/630型不封底前部刮板输送机应用在6115工作面上。其中有50节中部槽的中板材质为NM360，且链道部分焊有耐磨网格，另有50节中部槽及过渡槽的中板材质为BTW1. 该矿6115工作面总长度为1 130 m，采高为2.9 m，切眼长度为160 m. 截止到2015年10月12日，工作面开采长度达920 m，前部刮板输送机出煤量约54万t，且有少量夹矸。对两种材质的中板进行抽样测量，厚度见表3.

从表3可以看出，材质为BTW1的中部槽中板磨损量最大为0.9 mm，而NM360的中板平均磨损量为7.44 mm. 将上述结果结合这一年的过煤量，换算成中部槽万吨过煤量见图1.

从图1可以看出，BTW1的优越性十分明显。即使在磨损严重的过渡槽，BTW1的磨损量也仅为3.46 mm，还不到NM360中部槽的一半。预计该板材可以使刮板机中板使用寿命提升4倍以上。

2.2 BTW1在贺西煤矿的应用

2014年9月初，贺西煤矿在3407综采工作面的转载机SGZ764/160(含破碎机)中板上试用了BTW1. 运行一年后，转载机的原煤运量已达62.5万t. 该矿于2015年10月9日对该转载机中板的厚度进行现场测量，并与用在矸石转运巷道内中板材质为NM360的SGZ764/200型转载机对比，测量结果见表4.

表3 BTW1与NM360的厚度测量数据 mm

图1 两种材质单位磨损量对比图

表4 BTW1与NM360的厚度测量数据表 mm

从表4可以看出，NM360材质的SGZ764/200转载机中板的磨损量已达20 mm左右，必须对槽体进行大修。而BTW1材质的SGZ764/160转载机中板的磨损量最大为3.6 mm，即中板使用寿命相对NM360提高5倍以上。

2.3 BTW1在中兴煤业的应用

中兴煤业在1207工作面试用了3节中板为BTW1的中部槽，与中板材质为NM360且已堆焊的中部槽作对比。2014年3月上旬，对已经运行4个多月的中部槽的磨损情况进行跟踪调查，发现NM360的中板上的耐磨层全部磨损掉，且链道处已有明显磨损；BTW1的中板表面光滑，仅链道处有宽约1 mm的划痕。可见，BTW1的耐磨性能十分突出。

3 经济效益分析

以水峪煤业200 m的SGZ764/630前部不封底刮板机为研究对象，对比分析BTW1耐磨钢板和NM360钢板的制造成本，以及两者的应用所带来的维护成本和经济效益。

200 m的SGZ764/630刮板输送机共有127节中部槽，中板以40 mm厚为例，每节重约280 kg. BTW1和NM360单价分别为12 000元和5 960元，故BTW1钢板的采购价比NM360约高出23.1万元。另外，由于BTW1具有特殊的形变诱导强化的特性，所以其加工费用相对NM360又高出约22.9万元。因此，BTW1板的刮板机比NM360的采购成本总计增加46万元。

另外，以水峪煤业的工况条件，按经验，当出煤量为150万t左右时， NM360材质的中板磨损已经非常严重，刮板机需要出井大修一次。其中，维修一次的接口板修复费约76 200元，中板、接口板涂覆耐磨层费用约254 000元，中板更换费用约533 400元，费用共计86.36万元。而且，通常200 m该型号刮板机的维修周期约50～60天，这就意味着50～60天的生产损失。但据实测数据可知，BTW1的耐磨损性能是NM360的4倍以上，则出井大修的次数可少2～3次，仅中板维修费用一项，就可节约172.72～259.08万元，而且可以节约维修周期100～180天，“降本增效”效果显著。

4 结 论

本文将新型中锰耐磨钢BTW1应用在刮板输送机的中部槽中板上，并在水峪、贺西、中兴煤矿分别与原有NM360的中部槽中板试用对比。发现BTW1的耐磨性能优异，在水峪煤矿是NM360的4倍以上，在贺西煤矿是NM360的5倍以上，在中兴煤矿的对比效果也十分明显。而且，BTW1材质的中板在水峪煤矿200 m的SGZ764/630刮板输送机上应用并大修一次后，预计可比NM360节约维修费用172.72～259.08万元，节约维修周期100～180天。“降本增效”的效果明显。因此，建议BTW1耐磨钢板在汾西矿业集团大规模推广使用。

[1] 贾会会.刮板输送机的研究现状及发展趋势[J].矿山机械，2010，5(38)：14-16.

[2] 岳宏霖,王军祥,高继萍.中锰钢BTW1的摩擦磨损性能研究[J].矿山机械，2015，43(3)：119-122.

Application and Research on Medium-manganese Wear-resistant Steel BTW1 in Fenxi Mining Group

LI Ding

The middle trough of BTW1 wear-resistant steel and NM360 material are used in Shuiyu coal mine, Hexi coal mine and Zhongxing coal mine of Fenxi mining group respectively. The results are compared with the measured data. The results show that the service life of BTW1 wear-resistant steel is four times higher than that of NM360, and its performance in Zhongxing coal mine is also remarkable. The scraper conveyor with BTW1 used in Shuiyu coal mine once taken a heavy maintenance, compared with the costs for NM360, it saved 1.7～2.6 million RMB for BTW1, and the days shortened by 100～180 days. Practical application shows that the effect of BTW1 wear-resistant steel is remarkable in cost reduction, can be popularized in Fenxi mining group.

Wear-resistant steel; BTW1; NM360; Scraper conveyor; Middle trough; Service life; Maintenance cost

2017-02-10

马 健(1982—)，男，河北阜城人，2007年毕业于山西农业大学，助理工程师，主要从事煤矿机电方面的技术工作

(E-mail)592652621@qq.com

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