斷續(xù)菱形花紋焊道工藝在刮板輸送機中部槽耐磨修復中的應(yīng)用

張小鳳 霍偉亞

(神華寧煤集團礦山機械制造維修分公司，寧夏回族自治區(qū)銀川市，751400)

斷續(xù)菱形花紋焊道工藝在刮板輸送機中部槽耐磨修復中的應(yīng)用

張小鳳 霍偉亞

(神華寧煤集團礦山機械制造維修分公司，寧夏回族自治區(qū)銀川市，751400)

針對刮板輸送機中部槽中板耐磨性差和使用壽命低的問題，對中部槽耐磨堆焊技術(shù)和工藝進行了試驗研究，試驗結(jié)構(gòu)表明，斷續(xù)菱形花紋焊道工藝能夠提高中板的耐磨性，經(jīng)過一年多的井下工業(yè)性對比試驗，被強化處理的中板過煤量可以超過200萬t，壽命延長了一倍以上，經(jīng)濟效益顯著。

刮板輸送機 中部槽 堆焊技術(shù) 耐磨性

1 引言

神華寧煤集團現(xiàn)在使用的刮板輸送機中部槽中板材質(zhì)大多數(shù)是16 Mn鋼板，這種鋼板具有較好的可焊性，但耐磨性差，其平均使用壽命不到100萬t過煤量。如果能夠提高中部槽中板的耐磨性，減輕鏈條、煤和矸石對中板的直接磨損，必將大大延長中部槽的使用壽命，降低中部槽的維修更換頻率，既減少設(shè)備的投入，節(jié)約生產(chǎn)成本，又節(jié)省了維修更換中部槽所需的時間，增加煤炭產(chǎn)量。

如何提高中部槽中板的耐磨性是各煤炭生產(chǎn)國都非常關(guān)心的問題，并投入了大量的人力和物力進行研究。當前，國外發(fā)達國家采取的措施是采用耐磨性好的合金鋼或者不銹鋼制造中部槽，并加寬加厚中板。由于我國的采礦設(shè)備投資有限，不能采用價格昂貴的高合金中部槽，因此，要想提高中部槽的耐磨性并增加過煤量，只能在不改變目前中部槽的材質(zhì)和制造工藝的情況下，使中板表面得到強化。強化中板表面有很多方法，例如:中板表面搪瓷 (這種工藝復雜而且易變形)、中板表面淬火工藝 (不但工藝復雜，而且耐磨性提高很少)、在中板表面覆蓋高分子材料 (效果也不明顯)以及在中板兩端的鏈道部位粉末噴涂耐磨合金 (也不能從根本上解決中板的磨損和腐蝕問題)。從國內(nèi)外目前的研究情況看，提高刮板輸送機耐磨性的技術(shù)關(guān)鍵是研究開發(fā)出適合煤炭生產(chǎn)的和經(jīng)濟實用的耐磨合金焊條，以及研究出適合中部槽中板強化和保護的堆焊技術(shù)和工藝。

本文在綜合國內(nèi)外研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合中國礦業(yè)大學已有的研究成果，研究開發(fā)出了適合煤礦生產(chǎn)的斷續(xù)菱形花紋焊道堆焊技術(shù)與工藝。

2 中部槽耐磨堆焊技術(shù)與工藝的試驗研究

刮板輸送機中部槽的中板堆焊除了要求提高耐磨性之外，還需要保證在使用過程中盡量使中板與刮板之間磨損均勻。所以，耐磨合金焊條堆焊焊道的部位和形狀至關(guān)重要。在中板上采用了堆焊框形、菱形以及兩側(cè)條形等多種花紋進行了試驗對比，經(jīng)過這些對比試驗和分析研究，最后確定采用效果最好的斷續(xù)菱形花紋焊道，見圖1。

圖1 中部槽耐磨堆焊的斷續(xù)菱形花紋焊道

如圖1所示，這種菱形花紋主要特點是耐磨堆焊焊道分布均勻，耐磨焊道全部采用單層堆焊，焊道的寬度為12～20 mm，焊道高度為1.5～2.0 mm，焊道與中部槽刮板運動方向呈±30°的角度，菱形花紋的銳角約為60°，鈍角約為120°，這樣可使刮板和鏈條與中板堆焊焊道的摩擦阻力較小，菱形花紋焊道的局部放大示意圖，見圖2。

圖2 菱形花紋焊道的局部放大示意圖

如圖2所示，同方向相鄰焊道的間距為100～150 mm，每條焊道均采用間斷堆焊，長度為80～130 mm，相同方向焊道的間斷約為40～50 mm。采用這樣的焊道花紋形狀能夠使中板、刮板和鏈條均勻磨損，焊道之間留存的煤粉使得刮板與中板不直接接觸，起到襯托和減磨作用;而焊道斷開一方面有利于減小焊接應(yīng)力和焊接變形，另一方面可以使焊道之間存留的煤粉在刮板擠壓作用時有一個出口，以免將這部分煤粉壓實。菱形花紋焊道煤粉擠出方向示意圖見圖3，實際耐磨合金堆焊圖見圖4。

如圖4所示，中板堆焊的耐磨合金總量可以通過調(diào)整焊道寬度 (12～20 mm)和同向焊道間距(100～150 mm)進行調(diào)整，既要滿足中部槽提高耐磨性的要求，又要使堆焊時焊接應(yīng)力和焊接變形最小，并要考慮制造成本。一般中部槽的焊條用量在1.0～2.0 kg/m，實際使用量為:40T型中部槽每節(jié)的使用量為1.7 kg/節(jié)，764型中部槽每節(jié)的使用量為3.3 kg/節(jié)，1000×1750中部槽每節(jié)的使用量為4.3 kg/節(jié)。

3 堆焊耐磨合金的組織結(jié)構(gòu)分析

3.1 堆焊耐磨合金的化學成分分析

堆焊耐磨合金 (堆焊之后)的化學成分由江蘇省漢哲金屬材料產(chǎn)品質(zhì)量檢驗有限公司 (原江蘇省徐州質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督金屬材料產(chǎn)品質(zhì)量檢驗站)進行檢測，結(jié)果如表1所示。

由表1可以看出，堆焊耐磨合金的各個合金元素 (除Si元素之外)達到了設(shè)計成分的要求。由于取樣的要求，耐磨合金一共堆焊了4層，所以在分析結(jié)果中，由于基板的稀釋作用較小，故含碳量分析值較高，達到了上限值;含硅量由于燒損的影響而偏低;含鉻量偏于上限值;因為條件所限，硼的含量沒有進行化驗。

表1 堆焊耐磨合金的化學成分 (堆焊后)及要求合金成分范圍 %

3.2 堆焊耐磨合金的組織分析

堆焊耐磨合金的組織分析在中國礦業(yè)大學材料科學與工程學院實驗室進行，堆焊后的樣品經(jīng)過拋光并采用4%硝酸酒精溶液進行腐蝕，采用OLYMPUS金相顯微鏡進行組織觀察和記錄，堆焊耐磨合金的組織見圖5。

圖5 堆焊耐磨合金的組織

由圖5可以看出，堆焊耐磨合金的組織為過共晶組織，其中分布著大量的塊狀硼碳化物和少量細針狀一次含硼碳化物。采用JEM－200型電子顯微鏡對堆焊耐磨合金樣品進行了形貌和能譜分析，證明大量的塊狀硼碳化物為 (Cr，F(xiàn)e)7(C、B)3(硬度1200～1800 HV);少量細針狀一次含硼碳化物為Fe2B相 (1200～1700 HV)及少量的 CrB、TiB和TiC相。由于存在較多的高硬度的塊狀含硼碳化物，所以堆焊耐磨合金層的具有高硬度和較好的韌性。

4 現(xiàn)場工業(yè)性對比試驗

神華寧煤集團用斷續(xù)菱形花紋焊道技術(shù)工藝對下井的一部分刮板輸送機的中板進行了耐磨強化，并在靈新煤礦進行了一年多的對比試驗。通過井下對比試驗和研制產(chǎn)品的檢測分析表明，使用本項目技術(shù)生產(chǎn)的新型低成本高耐磨堆焊焊條對刮板輸送機中部槽進行適當有效的堆焊，能使其使用壽命延長一倍以上，堆焊層表面硬度達到HRC62，堆焊耐磨合金的耐磨性是熱軋16 Mn鋼板的3～4倍(棕剛玉)和4～7倍 (黃砂)。堆焊焊條的直接生產(chǎn)成本為27～33元/kg，銷售價格可以在40～60元/kg。

5 經(jīng)濟效益分析

以靈新煤礦所使用的SGZ800/1500型刮板輸送機為例，目前SGZ800/1500型刮板輸送機中部槽的市場價格約為3.5萬元/節(jié)，按該礦一個綜采工作面260 m長計算，一個工作面需要中部槽172節(jié)，其市場價格為602萬元，其使用壽命一般為100萬t過煤量，屆時就要進行更換。如果對中部槽采用本項目技術(shù)進行表面合金強化，其過煤量可以突破200萬t以上，而強化中部槽每節(jié)成本為:耐磨焊條5 kg/節(jié)，60元/kg;施工費 (工人工資、輔材費、水電費、管理費、設(shè)備費、運輸費、利潤等)每節(jié)約為焊條費用的3倍;稅費17%，約307元/節(jié)，合計1807元/節(jié)。強化一個工作面中部槽的成本為31萬元。由此可見，強化一個工作面的中部槽將節(jié)省資金為571萬元。

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［3］索智文.大功率國產(chǎn)、進口綜采工作面刮板輸送機對比 ［J］.煤礦機械，2009(11)

［4］吳兆宏，朱華等.刮板輸送機磨損失效及對策［J］.煤礦機械，2005(7)

［5］李創(chuàng)基，劉高社等.提高刮板輸送機中部槽耐磨性的堆焊工藝 ［J］.煤礦機械，2005(6)

App lication of technique of Interm ittent argyle pattern weld bead to wear-resisting repairation ofm iddle trough of scraper conveyor

Zhang Xiaofeng，HuoWeiya
(Mining Machinery Manufacturing Maintenance Branch，Shenhua Ningxia Coal Industry Group Co．，Ltd，Yinchuan，Ningxia 751400，China)

Aimed atbad wearability and short service life ofmiddle plate ofmiddle trough of scraper conveyer，the wear-resisting surfacing technique ofmiddle trough was studied．The results showed that the technique of intermittent argyle pattern weld bead could enhance itswearability．Aftermore than one year to carry out the industrial contrast test underground，the coal output via strengthened middle plate has been over 2 million tones．The service life ofmiddle plate has been doubled than before，and the economic benefit is remarkable．

scraper conveyor，middle trough，surfacing technique，wearability

TD528.3

A

張小鳳 (1979－)，女，寧夏銀川人，工程師，現(xiàn)工作于神華寧煤集團礦山機械制造維修分公司，主要從事礦用設(shè)備維修技術(shù)及經(jīng)營核算工作。

(責任編輯 路 強)