耐磨板在煤矿洗选设备上的应用

杨正轲，张丽丽

（1.兖州煤业股份有限公司南屯煤矿选煤中心，山东邹城 273515；2.兖州煤业股份有限公司南屯煤矿安监处教培中心，山东邹城 273515）

1 耐磨材料的发展

选煤厂洗选出的物料中有精煤、中煤、煤泥、矸石，这些物料对设备箱体和溜槽，以及料仓壁内衬的磨损非常严重，其中，矸石对设备箱体、溜槽的冲击磨损最为严重。选煤厂设备、溜槽等多采用6～20 mm 普通钢板加工焊接而成。提高选煤设备耐磨性能以及设备衬板的耐冲击性，改善设备使用工况，减少设备维修率，提高设备使用周期，是目前洗选行业较为迫切的需求。

早期，人们将调质钢大量应用于物料输送场合。普通碳素结构钢经过淬火、回火工艺，可以获得调质钢。碳是结构钢的主要强化元素，通常普通碳素结构钢淬透性较差，通过淬火工艺只能使金属表层淬硬，而金属的芯部仍然较软，一旦外表硬层被磨损，芯部金属磨损速率将加快，因而一般难以获得高寿命。

随着研究深入，冶金工作者开始通过在普通碳素结构钢基础上添加某些合金元素，提高钢质材料的耐磨性能，并配合热处理工艺提高其塑性和抗冲击性能，人们习惯称这种钢材为耐磨钢。耐磨钢可以在中等冲击和磨损条件下使用。在耐磨材料发展进程中，耐磨钢曾经占有重要地位，目前国内外仍在大量应用。但耐磨钢的耐磨性能指标仍不能满足人们对使用寿命的更高追求。

通过大量添加合金元素的高合金化过程，人们研制成功一种具有更高耐磨性能的铸造高铬白口铁，它的耐磨性要比耐磨钢高得多，近年来得到了广泛应用。然而，高铬白口铁在使用上也有局限性：①受铸造模具等工艺因素的限制，铸造白口铁很难完全按照用户的使用要求制成任意精度和形状的部件；②抗冲击能力差，容易碎裂；③不可焊接。

在追求更高耐磨性能的道路上，人们又想到了镶嵌陶瓷、喷镀陶瓷，以及等离子渗注陶瓷等制作工艺，目前应用最广泛的是镶嵌陶瓷衬块（图1）。陶瓷衬块可以含有一定成分的碳化硅、氧化铝以及金属合金。通常由模具成形，然后烧制而成，陶瓷材料是目前最耐磨的材料之一，同时具有良好的耐热性。但镶嵌陶瓷衬块技术也有其难以克服的局限性：①受模具限制，难以制成较复杂的形状；②国内镶嵌技术还不成熟；③抗冲击能力较差；④不可焊接。

通过试验，以低碳钢板为母材，表面堆焊高性能的高铬钛合金可以制成具有期望性能的耐磨板材材料，即双金属复层耐磨钢板（图2）。根据磨损条件，通过调整堆焊层合金的含量和成分，可以生产出具有抗高冲击或高耐磨性能的双金属复层耐磨钢板。双金属复层耐磨钢板的耐磨性能指标一般高于铸造高铬白口铁，这是由于高铬白口铁在铸造状态下使用，必须同时考虑韧、塑性指标，通常采用亚共晶组织，耐磨性不高；而双金属复层耐磨钢板由母材提供强度、韧性和塑性等抵抗外力的性能指标，表面层只用来提供耐磨性能，可以采用耐磨性能极高的过共晶组织。双金属复层耐磨钢板可以被弯曲成形，其最小曲率半径大约可以做到≥200 mm。生产工艺对双金属复层耐磨钢板的性能影响较大，一些双金属复层耐磨钢板制品表面会产生并保留一些不规则裂缝。20 世纪80年代初，法国Tapco 公司最早研制成功双金属复层耐磨钢板。80年代中期，世界上相继出现了一些著名品牌，如澳大利亚Vidaplate、美国OPS-T200X、德国VAUTID 等，迅速在全世界工业领域推广。

图1 陶瓷内衬管

图2 双金属复层耐磨钢板

2 耐磨板在洗选设备上的应用

随着煤矿行业生产减员提效及构建“三化”（自动化、智能化、信息化）型选煤厂的改革发展，自动化程度越来越高，煤矿服务人员减少，对设备的使用性能要求也相应提高，耐磨板在煤矿洗选设备上应用越来越广泛。耐磨材料延长了设备使用周期，减少了维修人员维修强度，为建设本质安全型矿井提供有力支持。

例如，在设备箱体与物料摩擦面、过流面、接触面敷设耐磨板，在皮带机、刮板机、给煤机、斗提机等转载部位、溜槽冲击部位采用耐磨网格板技术。网格空隙部位在物料输送过程中通过物料残留并冲击压实，实现“料打料”的目的，切实减少冲击部位衬板的磨损，保障溜槽运输的通畅性。首先，降低了维修成本和耗电量，提高了设备产能。其次，减少职工劳动强度，性价比高，一次投资长期受益。耐磨材料虽然制造成本提高，但使用寿命数倍提高，使得维修费用和停机损失大为降低。再次，减少高空和狭小空间作业，降低安全隐患。最后，改善生产环境，大大降低磨耗破损落料而污染环境，避免跑、冒、滴、漏，有利于环境保护和厂区清洁，创建标准化选煤厂。