刮板输送机中部槽的研究现状及展望分析

2021-12-04梁影，王伟

世界有色金属 2021年17期

梁影，王伟

（连云港天明装备有限公司，江苏连云港 222000）

刮板输送机是生产链中的核心状态，包括电动机、液力耦合器、减速器、联轴器、中部槽等多个组成部分，常用于采距大、断面宽、综合性高的工作面。在刮板输送机中，中部槽是一项非常重要的构件，它会与煤矸石、刮板、刮板链直接接触，极易出现刮擦现象，导致表面出现严重磨损。如果在实际工作中，工作人员忽略这一问题，长此以往，刮板输送机在运行过程中，会经常发生故障，会降低其使用寿命，甚至于还会引发某些灾难。基于此，本文对刮板输送机中部槽进行了深度研究，针对其研究现状与展望进行了具体分析，供从业人员参考使用。

1 中部槽在刮板输送机中的地位

1.1 造价

通常情况下，刮板输送机机身主要有中部槽构成，在总质量与体积中大约占80%左右。即刮板输送机总生产造价的一半或一大半都需要用来生产中部槽零件[1]。

1.2 检修维护

中部槽实际磨损程度将决定刮板输送机是否可以继续使用。但是由于矿井自身环境影响，损坏设备更换难度较高，因此在实际应用时，如果中部槽出现磨损失效情况，则只能选择换新方式，并且无法在井下完成，也就是说绝大多数维修费用都被用在了中部槽检修维护工作当中。

2 中部槽在刮板输送机中的重要性

对刮板输送机中部槽进行详细研究可知，中部槽中板、底板以及槽帮是磨损失效问题常发生地点。常出现磨损失效方式有磨料磨损、疲劳磨损、黏着磨损等多种磨损方式，之所以会出现这些不同种类磨损情况，主要是因为中部槽工作环境影响的[2]。基于此，为了提高刮板输送机中部槽使用寿命，保证设备稳定性，研究学者针对不同情况，开展了专项研究工作，其主要研究内容如下所示：

荆源昌等研究人员认为中部槽表面实际磨损矢量与所承受载荷之间并不存在线性关系，当载荷达到临界值后，中部槽表面就会呈现出磨料磨损情况，当载荷超过这一临界值后，中部槽表现就会呈现出黏着磨损情况；赵运才等研究人员在针对中部槽磨损问题进行研究时，选择了摩擦学系统分析法，主要研究方向为中部槽磨损失效类型以及问题出现原因。研究结果表明：中部槽系统主要包括系统元素、元素性质以及元素相互作用形成，其磨损失效类型包括磨料磨损、腐蚀磨损等多种情况，在进行重载时还可能出现黏着磨损情况；史志远等研究人员认为在中部槽实际工作环境可以决定中部槽磨损类型，根据研究结果将中部槽磨损程度分成了三大类型，分别是轻度磨损、中度磨损以及重度磨损，轻度磨损主要类型为磨粒磨损，中度磨损类型主要为黏着磨损与腐蚀磨损，重度磨损类型主要为疲劳磨损；刘白等研究人员以16Mn钢板制造的中部槽为主要研究对象，对其微组织、硬度以及磨损情况进行详细研究，研究结果表明，在中部槽应用过程中会出现许多磨损形式，比如黏着磨损、疲劳磨损、磨料磨损等等[3]。

综合上述研究人员研究成果可知，为降低中部槽发生磨损情况，延长刮板输送机使用寿命，提高使用稳定性，技术人员应借助相关手段提高中部槽材料耐磨性。

3 中部槽耐磨技术研究

目前，常用中部槽板材有高锰钢16Mn与ZG30SiMn两种型号。16Mn热轧钢板焊接性能较好，但是不耐磨，因此使用此类型中部槽的刮板输送机其实际运输量在50Mt～70Mt之间，与它相比，ZG30SiMn型号中部槽使用寿命更长，实际运输量在500Mt～700Mt之间，然而目前与国外同类型产品相比，我国所生产此类型中部槽实际性能只能达到同类型产品一半的效果，与实际发展需求不符。

现阶段，我国绝大多数生产厂家为提高刮板输送机中部槽自身质量，在实际生产时会选择增加其厚度这种方式来延长实际使用寿命，但是最终生产效果并不理想，而且还会增加生产成本，降低厂家经济效益。目前，我国常用增加中部槽磨损里的方法有来两种，第一种为选择高耐磨性材料进行材料替换；第二种为对传统钢板进行强化处理，具体如下：

3.1 材料研究

研究发现，Hardox450与JFE-EH500等材料硬度高、耐磨性好，因此此类材料受到了相关研究人员的重视，尝试将其应用在中部槽生产当中，以延长刮板输送机使用寿命。但是由于进行材料进口需要花费较多资金，因此我国科研人员开展了新型耐磨材料研发工作，比如借助NM360、NM400等耐磨性好、耐腐蚀的材料当做实际生产材料，其硬度可以达到HB400左右，并且与普通低合金钢相比还具有良好的力学性能。目前我国许多相关产业在实际生产时选择了BTW1钢与NM360钢两大材料。研究结果表明：使用BTW1钢材所生产中部槽，实际使用寿命可以延长4倍左右，而且可以控制研究成本；除此之外，某些厂家还研究出了新型高强度耐磨材料，将其应用在槽帮生产当中，实际生产结果表明，槽帮耐磨性可以得到明显提升；还有部分厂家在生产槽帮钢时，对传统化学元素配比进行了调整，对传统热处理工艺进行了优化，不仅使得中部槽实际强度得到了提升，其耐磨性能也有了显著加强；某研究室在生产槽帮时选择了ZG30MnSiMoRe型号铸钢，这是因为此型号铸钢具有高强度、高性能、低成本等优点[4]。

除生产厂家进行了深度研究外，我国研究人员也投入了非常多的时间与精力，比如刘鉴卫等研究人员以球墨铸铁TNZ为研究材料，生产中板进行实际研究，研究结果表明，与16Mn相比，其抗磨损能力提高了1.2倍左右；葛世荣等研究人员以中锰耐磨钢与马氏体耐磨钢为研究材料开展了具体研究，主要研究内容为磨损形貌与具体机理。研究结果表示相对于马氏体耐磨钢而言，中锰耐磨钢耐冲击性更好，抗磨损能力更高，也就是说，在实际生产过程中，可以使用中锰钢代替马氏体耐磨钢完成实际生产，这种做的结果是可以获得性能更好的中部槽，延长刮板输送机使用寿命；修玲芳等研究人员以国外先进仪器为衬托，使用综合热处理法对中碳合金钢中板材进行处理，这种做法的好处在于可以延长中部槽使用寿命，使企业获得更多的经济效益；李广胜等研究人员在开展研究工作时，对厚度为12mm的Mn13钢与厚度为16mm的Q345钢进行了堆叠焊接处理，并将所获得材料当做中部槽中板材料，研究结果表明，此做法可以解决中部槽易磨损问题，极大的提高了中部槽实际性能，确保设备可以长久稳定的运行；刘白等研究人员以冷轧钢板40Mn2为材料进行中部槽生产，实际应用结果表明，所生产中部槽耐磨性能较高；樊建军等研究人员研究出了一种低碳锆合金铸钢，用来提高ZG30MnSi材料完成中部槽生产，研究结果表明，与传统中部槽相比，创新型中部槽使用寿命更加长久；梁立勋使用以MC尼龙为基础的SGW-40T新型材料完成中板制造，所生产中板重量低，且力学性能更佳、耐腐蚀性更强[5]。

3.2 表面强化技术研究

常用中部槽表面强化技术有很多，比如搪瓷处理、普通热处理（表面淬火）、化学热处理（渗蹦、渗碳）、堆焊等等。但是不同表面强化技术拥有不同的缺点，比如搪瓷处理流程比较繁琐，而且极易出现中板变形情况；普通热处理工艺虽然也比较繁琐，但经其处理后，可以提高中部槽耐磨性；化学热处理工艺对仪器要求较高。也正是因为这些原因，导致相关工作人员经常选择堆焊技术与熔覆技术进行处理。对表面强化技术进行分析发现，此技术不仅可以提高企业经济效益，还可以降低工作人员工作难度，在工作环境中进行中部槽维修，可以有效延长中部槽使用寿命。

以堆焊技术为例，堆焊技术是指在高能热源加热背景下，将耐磨合金粉末融化形成耐磨涂层并将其涂膜在碳钢板材中，以延长中部槽使用寿命。此技术优点为可以降低设备维护支出，节省维修时间，降低事故发生频率，降低工作人员工作强度，在提高矿山设备耐磨性等方面具有广泛应用。某些研究所通过实验研究处理碳弧堆焊技术，其本质为使用Fe-05耐磨粉块碳弧在中部槽进行堆焊处理，应用结果表明，此操作方式可以有效提高中部槽使用寿命，提高企业经济效益。

4 刮板输送机中部槽研究展望

在刮板输送机应用过程中，中部槽极易遭到破坏，出现磨损失效情况，对正常工作造成影响，为企业造成一定的经济损失，限制企业发展，基于此，针对刮板输送机中部槽开展相关研究，提高工作稳定性，是行业发展必然趋势。通过调查可知，在进行中部槽生产时，使用新型耐磨材料，可以有效提高中部槽实际性能[6]。但是需要注意的是，不论何种操作，都需要投入一定的时间与精力，因此在实际研究过程中，一定要结合经济效益原则与时间原则开展进行工作。对现有研究成果进行分析可知，借助表面强化技术提高中部槽性能具有较好的发展前景，但是其实际应用效果略低于耐磨材料，因此在后续研究中，研究人员应将其当做实际研究重点，以提高研究质量，推动行业发展。