关于刮板输送机中部槽失效的研究

郑志杰

(西山煤电集团 马兰矿，山西 太原 030205)

·技术经验·

关于刮板输送机中部槽失效的研究

郑志杰

(西山煤电集团 马兰矿，山西 太原 030205)

针对刮板输送机中部槽容易磨损失效、维护成本高的问题，分析了中部槽失效的原因与特点，绘制了中部槽易磨损部位分布图，然后在此基础上提出了提高槽帮，中板、底板的耐磨性能的措施，防止中部槽磨损。工业性试验得出，用BTW板制造的中部槽，其耐磨性能提高了30%.

刮板输送机；中部槽；耐磨性

刮板输送机是煤矿井工开采中的重要设备之一，它不仅负责煤炭和物料的运输，还为采煤机提供运行轨道。一旦刮板输送机出现故障，不能运行，整个工作面都将陷于停滞。可见，刮板输送机对于煤矿开采的生产运行具有非常重要的作用。刮板输送机在运行时，煤、矸石或物料乃至刮板和链条都在中部槽上滑行，因此中部槽负荷重，在使用中磨损严重，往往使用一段时间后就需要维修或更换，维护成本较高。如何提高中部槽的耐磨性，是亟待探究的课题。

1 中部槽失效的原因与特点

中部槽失效的原因主要有两个：1) 推移耳失效。2) 中部槽磨损。

1.1 推移耳失效

刮板输送机使用一段时间后，中部槽推移耳有时会发生变形或断裂，导致中部槽损坏。这种失效形式不是中部槽失效的主要形式，中部槽自身的磨损失效是其主要形式。

1.2 中部槽的磨损失效

中部槽的磨损是刮板输送机运行过程中煤与矸石、刮板和刮板链对中板、底板及槽帮相互接触挤压形成的摩擦磨损。经过现场观测统计，中部槽磨损部位按照磨损程度依次排序为中板、底板、槽帮。下面分别对它们磨损的原因进行分析：

1) 中板和底板的磨损原因：刮板输送机运行过程中，部分被运送的煤炭或物料颗粒会跑到链条或刮板下方，并随着链条一起移动，对中板产生磨损。当这些跑到链条或刮板下方的颗粒硬度较大时，对中板的磨损就更加严重。为了满足使用工况， 中部槽之间垂直弯曲2°～3°， 使得中部槽中板、底板距离两端150 mm范围磨损更加严重，且链道处更为明显，链道处出现沟痕。卸载高度不够或煤质黏性过大，造成刮板机拉回头煤量大，中部槽下槽腔积煤多，增大了刮板输送机回链的运行阻力，导致摩擦加大，底板磨损严重。

2) 槽帮的磨损原因： 刮板输送机运行过程中刮板两端与槽帮M槽型之间， 煤或矸石相互挤压，造成连续磨粒磨损。为了满足使用工况，在设备的运行过程中，采煤机斜切进刀时，中部槽要发生水平弯曲，水平弯曲角度为1°～2°，中部槽与中部槽之间形成夹角，而刮板链要保持平直运行状态，使槽帮两端磨损相对严重，尤其是槽帮距离两端150 mm范围磨损更加明显。

综上所述，针对中双链刮板输送机中部槽易于磨损的位置，绘制分布标注图，见图1(图中标注字母的地方表示易于磨损的点)。从图1可以看出，易于磨损的点在分布上有很强的规律性，主要集中在中部槽的两端。从磨损的严重程度比较，一般槽帮磨损相对较轻，中板磨损程度最严重，底板则介于二者之间。

图1 中部槽易于磨损的位置分布图

2 提高耐磨性能的措施

2.1 槽帮的抗磨措施

1) 槽帮内腔镶嵌堆焊耐磨层。

为了解决槽帮的磨损问题，有的生产厂家选择在槽帮内腔堆焊一层耐磨层，这样虽然可以提高其耐磨性，但是也有缺陷，堆焊的耐磨层会占用刮板链及货载的运行空间，从而增大输送机运行时的阻力。为解决这一问题，提出在铸造时就在槽帮两端槽腔内预留一个耐磨槽，然后在中部槽焊接之前，用耐磨材料将其堆焊满填平，见图2. 这样一来，就可以在提高槽帮的耐磨性的同时，不增加设备的运行阻力。

图2 槽帮耐磨处理示意图

2) 调整槽帮铸造材料改善槽帮性能。

目前，用于制造槽帮的材料一般都是低碳合金钢，其中除了含有铁、碳两种元素外，还有锰和硅。这种合金钢的特点是韧性、可焊性都较好，但是强度低、耐磨性差。为了提高耐磨性，一些生产厂家尝试在合金中加入一定量的钼或镍元素，虽然可行，但是成本较高。经过深入研究后，在原来基础上加入一定量的铜与铬，并配以一定量的稀土元素，元素组成调整后，再对槽帮进行热处理。处理后，槽帮的强度提高了25%，热处理硬度由HB270 提高到了HB350.改进后，通过对比试验，发现槽帮的耐磨性能较之前提高了30%以上，效果非常明显。

2.2 提高中板、底板耐磨性能

1) 采用高强度、高耐磨性能板材。

在机械制造技术发展过程中，刮板输送机中板、底板的选材也在不断变化，经历了几个不同的阶段。在早期，用料最多的是16Mn板，并在链道部位堆焊耐磨粉块Fe-05. 随着采煤技术的发展，特别是综合机械化采煤技术出现以后，对刮板输送机的性能提出了更高的要求，以前的中板材料的耐磨性能已不能满足需要，因此，采用NM360或NM400代替16Mn板，替代后中部槽的耐磨性能得到了一定程度的提升。但是当煤质不好、夹矸较多的时候，耐磨性能还是不佳。于是，一些生产厂商开始改用Hardox400、450或者JFE400、450等作为制造中板的材料，这些材料都是进口的，耐磨性能好，但是也提高了生产成本。

2) 中板表面熔覆网状耐磨层。

由于用Hardox400、450等进口材料价格昂贵，一些厂商尝试在普通的16Mn或者NM360制造的中板表面熔覆网状耐磨层来提高其耐磨性能，取得了良好的效果。具体是应用激光和等离子熔覆技术，把一种合金粉末以网格状熔覆在中板表面，熔敷厚度1.5～2 mm，网状耐磨层的硬度能够达到HB600，工业性对比试验发现，熔覆耐磨层的中板耐磨性能提高了1.2～1.4倍。但是熔覆网状耐磨层需要有专用的熔覆机床，也会增加生产成本。

3) 采用BTW板。

近年来，市场上出现了一种新的中锰钢耐磨板，称为BTW板，由天津威尔朗科技有限公司与上海宝钢特钢有限公司联合研发。用BTW板制造的刮板输送机中部槽，耐磨性明显提高。

工业性试验表明，该材料表面受到挤压、冲击或摩擦后，表面的亚稳状态奥氏体组织会立即向形变马氏体转变，从而表面硬度快速提高，可以由原来的HB180～220提升到HB360～420. 用新材料制造的中部槽，将其用于刮板输送机后，在某矿矸石充填工作面进行试验，试验方案为：找两个相同工况的矸石充填综采工作面，两个工作面的管板输送机型号相同，但是中部槽制造材料不同，一个用BTW板制造，另一个用NM360板制造。使用一段时间后，对两种材料制造的中部槽磨损情况进行检测分析，结果分别见表1，表2.

表1 用BTW板制造的中部槽磨损情况检测结果表

表2 用NM360 板制造的中部槽磨损情况检测结果表

由于两部刮板输送机过矸石量不相同，将不同位置的平均磨损量折合成过相同矸石量的情况来比较，结果见表3. 由表3可以看出，用BTW板制造的中部槽耐磨性能明显优于用NM360板制造的中部槽。

表3 过矸石量10万t时2种材料制造的中部槽磨损量比较表

3 结 论

针对刮板输送机中部槽容易磨损失效的问题，分析了中部槽失效的原因与特点，绘制中部槽易磨损部位分布图，然后在此基础上提出措施，分别提高了槽帮，中板、底板的耐磨性能。通过在某矿矸石充填工作面进行试验得出，用BTW板制造的中部槽耐磨性能明显优于用NM360板制造的中部槽。

[1] 李广胜.“三高”性能型综采用中部槽的研制及应用[J].科技视界，2013(22)：151.

[2] 赵江华,鞠 鹏,陈令国.基于ANSYS Workbench中部槽挡板槽帮优化设计[J].科学技术与工程，2011，11(18)：4331-4334.

[3] 王新刚，梁爱国.刮板输送机中部槽与刮板链的磨损分析及对策[J].煤矿机械，2015,36(5):109-111.

StudyonFailureofMiddleTroughinScraperConveyor

ZHENGZhijie

In view of the easy wear failure and high maintenance cost of the central trough in the scraper conveyor, the reasons and characteristics of the failure are analyzed in the paper, and the distribution of the easy-worn parts of the middle groove is mapped out. Based on the analysis, a group of measures on the wear resistance in middle board, in the floor and side board are proposed and put into operation. Industrial tests have shown that the wear resistance performance improved by 30% in the central trough with BTW plates being used.

Scraper conveyor, Middle trough; Wear resistance

2017-08-03

郑志杰(1982—)，男，山西五台人，2011年毕业于太原理工大学，助理工程师，主要从事矿山机电安全研究工作

(E-mail)szp6356@163.com

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1672-0652(2017)11-0015-03