等離子熔覆修復(fù)技術(shù)在中部槽維修中的應(yīng)用

張永強(qiáng) 馬忠昌 李鵬

（神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)礦山機(jī)械制造維修分公司，寧夏回族自治區(qū)銀川市，750021）

等離子熔覆修復(fù)技術(shù)在中部槽維修中的應(yīng)用

（神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)礦山機(jī)械制造維修分公司，寧夏回族自治區(qū)銀川市，750021）

從刮板輸送機(jī)中部槽的結(jié)構(gòu)原理和材料入手，分析了刮板輸送機(jī)中部槽失效的原因，詳細(xì)闡述了等離子熔覆修復(fù)技術(shù)在刮板輸送機(jī)中部槽磨損中板修復(fù)中的應(yīng)用。通過井下工業(yè)性對(duì)比試驗(yàn)證明，采用等離子熔覆修復(fù)技術(shù)修復(fù)的刮板輸送機(jī)中部槽不僅能夠提升維修品質(zhì)、延長(zhǎng)使用壽命和降低設(shè)備的維修頻次，而且能夠減少人力和維修材料等系統(tǒng)性的浪費(fèi)。

等離子熔覆修復(fù)技術(shù) 刮板輸送機(jī) 中部槽 設(shè)備維修

1 等離子熔覆修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用背景

受到國(guó)內(nèi)和國(guó)際經(jīng)濟(jì)的雙重影響，煤炭行業(yè)近兩年持續(xù)低迷，客觀壓縮了煤炭企業(yè)對(duì)新購(gòu)設(shè)備的投入，加上神華寧煤集團(tuán)公司采礦設(shè)備基本處于需要維修接續(xù)階段，從而使得神華寧煤集團(tuán)的采礦設(shè)備維修量逐年增加。神華寧煤礦機(jī)公司作為神華寧煤集團(tuán)唯一一個(gè)采礦設(shè)備維修基地，其現(xiàn)有的場(chǎng)地、設(shè)備和人員已嚴(yán)重不能滿足其正常維修需求，這就迫使礦機(jī)公司必須改變以往的設(shè)備維修思路，經(jīng)過前期的調(diào)研以及對(duì)采礦設(shè)備進(jìn)行試修，并通過井下做工業(yè)性對(duì)比試驗(yàn)證明，在刮板輸送機(jī)磨損中板的維修中采用等離子熔覆修復(fù)技術(shù)能夠從根本上提升采礦設(shè)備維修的品質(zhì)，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。

2 刮板輸送機(jī)中部槽失效的原因

2.1 中部槽的結(jié)構(gòu)形式及材質(zhì)

神華寧煤集團(tuán)使用的刮板輸送機(jī)主要以SGZ800／800重型及以上刮板輸送機(jī)為主，重型及超重型刮板輸送機(jī)溜槽為整體鑄焊封底式結(jié)構(gòu)，槽幫和齒軌座一般選用27 Si Mn鑄造，中板為NM360耐磨板或高強(qiáng)板，底板為16 Mn板材。

2.2 中部槽的工作原理

刮板鏈繞機(jī)頭鏈輪以刮板輸送機(jī)機(jī)頭傳動(dòng)部為驅(qū)動(dòng)，經(jīng)過刮板輸送機(jī)機(jī)尾鏈輪導(dǎo)向，形成一個(gè)閉環(huán)循環(huán)的運(yùn)煤機(jī)構(gòu)，以刮板輸送機(jī)中部槽作為承載機(jī)構(gòu)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)工作，以刮板輸送機(jī)機(jī)頭傳動(dòng)部驅(qū)動(dòng)刮板鏈連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，完成裝在中部槽槽體中的煤從機(jī)尾運(yùn)至機(jī)頭的卸載過程。

2.3 中部槽失效的原因分析

刮板輸送機(jī)在運(yùn)行中，中板作為中部槽框架結(jié)構(gòu)的承載部分直接承受刮板鏈磨損、整機(jī)壓拉、彎曲沖擊、振動(dòng)摩擦和腐蝕等作用，隨著磨損的加速，其強(qiáng)度不斷減弱是造成中部槽失效的主要原因。中部槽中板的磨損主要有磨料磨損、黏著磨損和接觸疲勞磨損3種方式，其中主要磨損因素為磨料磨損。其磨損主要造成溜槽中板出現(xiàn)鏈溝、槽口和槽沿磨損，當(dāng)鏈溝深度達(dá)到原設(shè)計(jì)中板厚度的1／3時(shí)，就會(huì)影響到中部槽的整體強(qiáng)度，此時(shí)必須修復(fù)；局部磨損到原設(shè)計(jì)中板厚度的一半及以上時(shí)必須更換。腐蝕磨損和接觸疲勞磨損主要造成鏈條、刮板和中部槽接觸面的腐蝕坑和整體磨損。

3 等離子熔覆修復(fù)技術(shù)的原理及優(yōu)點(diǎn)

3.1 工作原理

等離子熔覆設(shè)備是在直流焊機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，其電源、噴槍、送粉器和擺動(dòng)器采用等離子束為熱源，是具有金屬表面獲得耐磨、耐蝕、耐熱和耐沖擊等性能的新型材料表面修復(fù)技術(shù)。等離子熔覆的過程是把合金粉末用同步送粉器送到高能束流輻照點(diǎn)，使得合金粉末熔化和照射點(diǎn)工件表面淺層同時(shí)熔化并形成合金熔池，當(dāng)高能束流束移開之后，合金熔池在工件熱傳導(dǎo)下快速凝固，從而形成致密、組織細(xì)小均勻、無顯微氣孔及裂紋的耐腐蝕冶金涂層。

3.2 技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

等離子熔覆修復(fù)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是不易產(chǎn)生裂紋和氣孔等缺陷，主要原因有以下幾個(gè)方面：

（1）等離子做熱源進(jìn)行熔覆比埋弧焊和氣保焊等熱量更加集中，離子弧穩(wěn)定性更好，沒有電極熔耗，輸出熱量均勻，便于控制，這樣可以使得熔鑄區(qū)的熱量分布均勻、材料熔合充分均勻以及收縮應(yīng)力分布均勻。

（2）等離子設(shè)備控制精度高，對(duì)熔鑄區(qū)和過渡區(qū)的控制方便且均勻度好，應(yīng)力分配更容易控制合理。

（3）用氬氣保護(hù)不需要各種添加劑，也不存在排氫和氧化等問題，所以等離子熔覆更適合大面積、大厚度和高質(zhì)量的硬面熔覆，具有材料選擇范圍廣、易于操作、易獲較為完好的整體熔覆層、成本低及效益好等優(yōu)點(diǎn)。因此，等離子在礦用設(shè)備維修中凸顯技術(shù)門檻低、容易制造、可靠性好、維護(hù)使用簡(jiǎn)單、耗電少、使用成本低、通用性好、生產(chǎn)成本低、適應(yīng)性好、便于規(guī)模化生產(chǎn)、效益顯著、對(duì)環(huán)境要求低和對(duì)材料適應(yīng)廣泛等優(yōu)點(diǎn)。

4 等離子熔覆修復(fù)技術(shù)在中部槽維修中的應(yīng)用

4.1 中部槽的修復(fù)工藝流程

中部槽的修復(fù)工藝流程為：噴砂除銹→整形矯正→維修或更換中部槽槽沿、舌板→用耐磨焊條堆焊磨損嚴(yán)重的中部槽中板鏈溝和地板鏈溝→采用等離子熔覆強(qiáng)化處理磨損的中部槽槽口、鏟板部、中板和底板→維修損壞的其他部位→噴漆處理。

4.2 修復(fù)強(qiáng)化技術(shù)要求

對(duì)中部槽中板、底板、槽口、槽幫鋼及鏟板部采用等離子熔覆修復(fù)技術(shù)強(qiáng)化處理，首先對(duì)中板和底板鏈溝深度大于3 mm及以上的部位用耐磨焊條堆焊填平鏈溝，更換磨損嚴(yán)重或磨損后影響中部槽正常使用的中部槽舌板和槽沿，采用等離子熔覆修復(fù)技術(shù)強(qiáng)化處理中部槽槽口、鏟板部、中板和底板，中部槽槽口強(qiáng)化處理長(zhǎng)度不低于100 mm，中部槽鏟板部連續(xù)強(qiáng)化層寬度不小于100 mm，中部槽中板和地板采用八字形強(qiáng)化條進(jìn)行強(qiáng)化，八字形夾角在75°左右。

4.3 采用等離子熔覆修復(fù)技術(shù)強(qiáng)化處理對(duì)比

對(duì)采用等離子熔覆修復(fù)技術(shù)強(qiáng)化處理的SGZ-764／400刮板機(jī)進(jìn)行跟蹤，經(jīng)等離子熔覆修復(fù)技術(shù)強(qiáng)化處理的中部槽中板耐磨性大大提高。工業(yè)性對(duì)比試驗(yàn)表明，采用等離子熔覆修復(fù)技術(shù)強(qiáng)化處理的中部槽壽命達(dá)到并超過了新產(chǎn)品的中部槽壽命，采用等離子熔覆修復(fù)技術(shù)修復(fù)的刮板輸送機(jī)中部槽中板維修使用壽命是新產(chǎn)品的1.5～2倍。

5 經(jīng)濟(jì)效益分析

以棗泉煤礦所使用的SGZ800／1500型刮板輸送機(jī)為例，目前，SGZ800／1500型刮板輸送機(jī)中部槽的市場(chǎng)價(jià)格約為3.5萬元／節(jié)，按該礦一個(gè)綜采工作面260 m長(zhǎng)計(jì)算，一個(gè)工作面需要中部槽172節(jié)，其市場(chǎng)價(jià)格為602萬元。未做強(qiáng)化處理維修的刮板輸送機(jī)中部槽使用壽命一般為100萬t過煤量，屆時(shí)就要進(jìn)行維修或更換。如果對(duì)中部槽采用等離子熔覆修復(fù)技術(shù)進(jìn)行表面合金強(qiáng)化，其過煤量可以突破800萬t以上，而強(qiáng)化中部槽每節(jié)成本為：熔覆用耐磨粉末15 kg／節(jié) （200元／kg），施工費(fèi) （工人工資、輔材費(fèi)、水電費(fèi)、管理費(fèi)、設(shè)備費(fèi)、運(yùn)輸費(fèi)、利潤(rùn)等）每節(jié)約為熔覆粉末費(fèi)用的1／5倍，合計(jì)3600元／節(jié)，強(qiáng)化一個(gè)工作面中部槽的成本約為62萬元，由此可見，強(qiáng)化一個(gè)工作面的中部槽將節(jié)省資金約為540萬元。

6 結(jié)語(yǔ)

在刮板輸送機(jī)中部槽的維修中，雖然采用等離子熔覆修復(fù)技術(shù)的維修價(jià)格比傳統(tǒng)工藝較高，但經(jīng)過試修對(duì)比表明，采用等離子熔覆修復(fù)技術(shù)維修的中部槽壽命是新產(chǎn)品使用壽命的1.5～2倍，是傳統(tǒng)工藝維修壽命的3～4倍。正常采購(gòu)新刮板輸送機(jī)中部槽過煤量為500～600萬t，采用普通耐磨修復(fù)技術(shù)修復(fù)的刮板輸送機(jī)中部槽過煤量為200～300萬t，而經(jīng)過等離子熔覆修復(fù)技術(shù)修復(fù)的刮板輸送機(jī)中部槽過煤量為800萬t煤以上，而且減少了刮板輸送機(jī)中部槽的維修頻次和在維修中的浪費(fèi)，提高了設(shè)備維修的性能及維修品質(zhì)。

［1］張小鳳，霍偉亞 .“斷續(xù)菱形花紋”焊道技術(shù)工藝在刮板輸送機(jī)中部槽耐磨中的應(yīng)用分析 ［J］，中國(guó)煤炭，2013 （12）

［2］王新洪，鄒增大，曲仕堯 .表面熔融凝固強(qiáng)化技術(shù)-熱噴涂與堆焊技術(shù) ［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005

［3］劉勝林，孫冬柏，樊自拴等 .等離子熔覆鐵基涂層的組織及沖蝕磨損研究 ［J］.材料工程，2006（12）

［4］沈娟，劉水英，黃高中 .等離子熔覆涂層與熔射成型技術(shù)及其應(yīng)用 ［J］.煤炭科技，2006（4）

Application of plasma cladding technology to reparation of middle pan of scraper conveyor

Zhang Yongqiang，Ma Zhongchang，Li Yanpeng
（Mining Machinery Manufacture Maintenance Branch Company，Shenhua Ningxia Coal Industry Group，Yinchuan，Ningxia 750021，China）

From the structure principle and the used material of middle pan of scraper conveyor for fully mechanized mining，the failure reasons of middle pan of scraper conveyor were analyzed and the application of plasma cladding technology to reparation of worn-out middle plate in middle pan of scraper conveyor was described in detail.The contrast underground industrial tests showed that the middle pan of scraper conveyor repaired by plasma cladding technology are of good maintenance quality，increased service life and decreased maintenance frequency，as well as less wastes of manpower and maintenance materials.

plasma cladding，scraper conveyor，middle pan，equipment maintenance

TD607

A

張永強(qiáng) （1968-），男，寧夏銀川人，高級(jí)工程師，在讀博士研究生，現(xiàn)任神華寧煤集團(tuán)礦山機(jī)械制造維修分公司經(jīng)理，主要從事礦山機(jī)械制造維修方面的研究。

（責(zé)任編輯 路 強(qiáng)）