中錳耐磨鋼BTW1在汾西礦業(yè)集團(tuán)的應(yīng)用研究

李 丁

(汾西礦業(yè)有限責(zé)任公司 設(shè)備修造廠，山西 介休 032000)

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·專題綜述·

中錳耐磨鋼BTW1在汾西礦業(yè)集團(tuán)的應(yīng)用研究

李 丁

(汾西礦業(yè)有限責(zé)任公司 設(shè)備修造廠，山西 介休 032000)

將BTW1耐磨鋼和NM360材質(zhì)的中部槽中板分別在汾西礦業(yè)集團(tuán)的水峪煤礦、賀西煤礦、中興煤業(yè)使用，以實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比分析，結(jié)果表明：BTW1耐磨鋼在水峪煤礦、賀西煤礦的使用壽命分別是NM360的4倍、5倍以上，在中興煤礦上的耐磨效果也十分顯著。在水峪煤業(yè)中板為BTW1的刮板輸送機(jī)大修一次，中板維修成本相對(duì)于NM360可節(jié)約172.72～259.08萬元，維修周期可節(jié)約100～180天。可見，采用BTW1耐磨鋼降本增效的效果顯著，可以在汾西礦業(yè)集團(tuán)推廣使用。

耐磨鋼；BTW1；NM360；刮板輸送機(jī)；中部槽；使用壽命；維修成本

作為長(zhǎng)壁工作面的主要輸送設(shè)備—刮板輸送機(jī)，其使用壽命直接關(guān)系著煤炭產(chǎn)量、生產(chǎn)成本和效率。而刮板輸送機(jī)的中部槽是物料的承載部分，其質(zhì)量占總質(zhì)量的70%，在運(yùn)行過程中需要承受煤、刮板、鏈條的劇烈摩擦，是磨損失效最常見、消耗量最大的部件：每年報(bào)廢50～60萬節(jié)，消耗鋼材百萬噸以上，價(jià)值數(shù)百億元[1]. 再加上因中部槽磨損造成的維修費(fèi)用以及耽誤的生產(chǎn)等，經(jīng)濟(jì)損失更大。所以，提高刮板輸送機(jī)中部槽的耐磨性，延長(zhǎng)其使用壽命，降低生產(chǎn)成本，一直是各煤炭生產(chǎn)企業(yè)亟需解決的問題。

汾西礦業(yè)集團(tuán)是山西焦煤集團(tuán)的五大子公司之一，2013年注冊(cè)資本達(dá)35.26億元，現(xiàn)有礦井10座，在建11座，產(chǎn)能達(dá)3 030萬t/年。該公司為“降本增效”鼓勵(lì)、支持新型耐磨材料在集團(tuán)內(nèi)的使用和推廣。

BTW1是由天津威爾朗科技有限公司、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)和寶鋼聯(lián)合研發(fā)、生產(chǎn)的新型耐磨熱軋鋼板。與常見的ZGMn13同屬錳鋼系列相比，具有相似的形變誘導(dǎo)強(qiáng)化的特性。但BTW1的Mn含量為8%，誘導(dǎo)強(qiáng)化所需的沖擊載荷或接觸應(yīng)力更小，更適用于沖擊載荷較小的煤礦用刮板輸送機(jī)。BTW1在內(nèi)蒙古伊泰集團(tuán)酸刺溝礦的實(shí)際應(yīng)用表明：其耐磨性能是HARDOX450的1.88倍，性價(jià)比非常高，且已成為其煤礦開采三機(jī)的指定耐磨鋼板。目前，汾西礦業(yè)集團(tuán)大部分刮板輸送機(jī)的中部槽中板和底板材質(zhì)為NM360，其耐磨性能與HARDOX450相比較差。因此，在公司內(nèi)選幾家煤礦單位進(jìn)行BTW1耐磨鋼板的試用，并與NM360進(jìn)行耐磨性能的實(shí)際應(yīng)用對(duì)比是十分有必要的。

1 BTW1的基本性能

1.1 BTW1和NM360的化學(xué)成分

BTW1屬于Mn8系列高碳中錳耐磨鋼。而NM360為國(guó)內(nèi)大部分企業(yè)使用的國(guó)產(chǎn)低合金耐磨鋼板，兩者的主要化學(xué)成分見表1.

表1 BTW1和NM360的主要化學(xué)成分表 %

1.2 BTW1和NM360的硬度及沖擊韌性

硬度表征的是物體抵抗硬物壓入其表面的能力，行業(yè)內(nèi)基本上將此指標(biāo)作為鋼板耐磨性的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。NM360組織為馬氏體，但限于國(guó)內(nèi)技術(shù)水平的限制，材料心部的馬氏體含量較少，硬度也較低。BTW1采用先進(jìn)的生產(chǎn)工藝得到的集基體組織為亞穩(wěn)態(tài)奧氏體，其硬度較低，但在一定的沖擊載荷下，材料表面的奧氏體會(huì)立刻向馬氏體發(fā)生轉(zhuǎn)變，形成硬化層，硬度可達(dá)HB500以上。其心部仍為奧氏體組織，具有較高的沖擊韌性[2]. 兩者的硬度見表2.

表2 BTW1和NM360的硬度和沖擊韌性表

2 BTW1與NM360的實(shí)際應(yīng)用對(duì)比

該公司在水峪、賀西、中興3個(gè)煤礦的刮板輸送機(jī)或轉(zhuǎn)載機(jī)的中板上試用了BTW1，具體情況如下：

2.1 BTW1在水峪煤礦的應(yīng)用

2014年10月28日，水峪煤礦將SGZ764/630型不封底前部刮板輸送機(jī)應(yīng)用在6115工作面上。其中有50節(jié)中部槽的中板材質(zhì)為NM360，且鏈道部分焊有耐磨網(wǎng)格，另有50節(jié)中部槽及過渡槽的中板材質(zhì)為BTW1. 該礦6115工作面總長(zhǎng)度為1 130 m，采高為2.9 m，切眼長(zhǎng)度為160 m. 截止到2015年10月12日，工作面開采長(zhǎng)度達(dá)920 m，前部刮板輸送機(jī)出煤量約54萬t，且有少量夾矸。對(duì)兩種材質(zhì)的中板進(jìn)行抽樣測(cè)量，厚度見表3.

從表3可以看出，材質(zhì)為BTW1的中部槽中板磨損量最大為0.9 mm，而NM360的中板平均磨損量為7.44 mm. 將上述結(jié)果結(jié)合這一年的過煤量，換算成中部槽萬噸過煤量見圖1.

從圖1可以看出，BTW1的優(yōu)越性十分明顯。即使在磨損嚴(yán)重的過渡槽，BTW1的磨損量也僅為3.46 mm，還不到NM360中部槽的一半。預(yù)計(jì)該板材可以使刮板機(jī)中板使用壽命提升4倍以上。

2.2 BTW1在賀西煤礦的應(yīng)用

2014年9月初，賀西煤礦在3407綜采工作面的轉(zhuǎn)載機(jī)SGZ764/160(含破碎機(jī))中板上試用了BTW1. 運(yùn)行一年后，轉(zhuǎn)載機(jī)的原煤運(yùn)量已達(dá)62.5萬t. 該礦于2015年10月9日對(duì)該轉(zhuǎn)載機(jī)中板的厚度進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，并與用在矸石轉(zhuǎn)運(yùn)巷道內(nèi)中板材質(zhì)為NM360的SGZ764/200型轉(zhuǎn)載機(jī)對(duì)比，測(cè)量結(jié)果見表4.

表3 BTW1與NM360的厚度測(cè)量數(shù)據(jù) mm

圖1 兩種材質(zhì)單位磨損量對(duì)比圖

表4 BTW1與NM360的厚度測(cè)量數(shù)據(jù)表 mm

從表4可以看出，NM360材質(zhì)的SGZ764/200轉(zhuǎn)載機(jī)中板的磨損量已達(dá)20 mm左右，必須對(duì)槽體進(jìn)行大修。而BTW1材質(zhì)的SGZ764/160轉(zhuǎn)載機(jī)中板的磨損量最大為3.6 mm，即中板使用壽命相對(duì)NM360提高5倍以上。

2.3 BTW1在中興煤業(yè)的應(yīng)用

中興煤業(yè)在1207工作面試用了3節(jié)中板為BTW1的中部槽，與中板材質(zhì)為NM360且已堆焊的中部槽作對(duì)比。2014年3月上旬，對(duì)已經(jīng)運(yùn)行4個(gè)多月的中部槽的磨損情況進(jìn)行跟蹤調(diào)查，發(fā)現(xiàn)NM360的中板上的耐磨層全部磨損掉，且鏈道處已有明顯磨損；BTW1的中板表面光滑，僅鏈道處有寬約1 mm的劃痕。可見，BTW1的耐磨性能十分突出。

3 經(jīng)濟(jì)效益分析

以水峪煤業(yè)200 m的SGZ764/630前部不封底刮板機(jī)為研究對(duì)象，對(duì)比分析BTW1耐磨鋼板和NM360鋼板的制造成本，以及兩者的應(yīng)用所帶來的維護(hù)成本和經(jīng)濟(jì)效益。

200 m的SGZ764/630刮板輸送機(jī)共有127節(jié)中部槽，中板以40 mm厚為例，每節(jié)重約280 kg. BTW1和NM360單價(jià)分別為12 000元和5 960元，故BTW1鋼板的采購(gòu)價(jià)比NM360約高出23.1萬元。另外，由于BTW1具有特殊的形變誘導(dǎo)強(qiáng)化的特性，所以其加工費(fèi)用相對(duì)NM360又高出約22.9萬元。因此，BTW1板的刮板機(jī)比NM360的采購(gòu)成本總計(jì)增加46萬元。

另外，以水峪煤業(yè)的工況條件，按經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)出煤量為150萬t左右時(shí)， NM360材質(zhì)的中板磨損已經(jīng)非常嚴(yán)重，刮板機(jī)需要出井大修一次。其中，維修一次的接口板修復(fù)費(fèi)約76 200元，中板、接口板涂覆耐磨層費(fèi)用約254 000元，中板更換費(fèi)用約533 400元，費(fèi)用共計(jì)86.36萬元。而且，通常200 m該型號(hào)刮板機(jī)的維修周期約50～60天，這就意味著50～60天的生產(chǎn)損失。但據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)可知，BTW1的耐磨損性能是NM360的4倍以上，則出井大修的次數(shù)可少2～3次，僅中板維修費(fèi)用一項(xiàng)，就可節(jié)約172.72～259.08萬元，而且可以節(jié)約維修周期100～180天，“降本增效”效果顯著。

4 結(jié) 論

本文將新型中錳耐磨鋼BTW1應(yīng)用在刮板輸送機(jī)的中部槽中板上，并在水峪、賀西、中興煤礦分別與原有NM360的中部槽中板試用對(duì)比。發(fā)現(xiàn)BTW1的耐磨性能優(yōu)異，在水峪煤礦是NM360的4倍以上，在賀西煤礦是NM360的5倍以上，在中興煤礦的對(duì)比效果也十分明顯。而且，BTW1材質(zhì)的中板在水峪煤礦200 m的SGZ764/630刮板輸送機(jī)上應(yīng)用并大修一次后，預(yù)計(jì)可比NM360節(jié)約維修費(fèi)用172.72～259.08萬元，節(jié)約維修周期100～180天。“降本增效”的效果明顯。因此，建議BTW1耐磨鋼板在汾西礦業(yè)集團(tuán)大規(guī)模推廣使用。

[1] 賈會(huì)會(huì).刮板輸送機(jī)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].礦山機(jī)械，2010，5(38)：14-16.

[2] 岳宏霖,王軍祥,高繼萍.中錳鋼BTW1的摩擦磨損性能研究[J].礦山機(jī)械，2015，43(3)：119-122.

Application and Research on Medium-manganese Wear-resistant Steel BTW1 in Fenxi Mining Group

LI Ding

The middle trough of BTW1 wear-resistant steel and NM360 material are used in Shuiyu coal mine, Hexi coal mine and Zhongxing coal mine of Fenxi mining group respectively. The results are compared with the measured data. The results show that the service life of BTW1 wear-resistant steel is four times higher than that of NM360, and its performance in Zhongxing coal mine is also remarkable. The scraper conveyor with BTW1 used in Shuiyu coal mine once taken a heavy maintenance, compared with the costs for NM360, it saved 1.7～2.6 million RMB for BTW1, and the days shortened by 100～180 days. Practical application shows that the effect of BTW1 wear-resistant steel is remarkable in cost reduction, can be popularized in Fenxi mining group.

Wear-resistant steel; BTW1; NM360; Scraper conveyor; Middle trough; Service life; Maintenance cost

2017-02-10

馬 健(1982—)，男，河北阜城人，2007年畢業(yè)于山西農(nóng)業(yè)大學(xué)，助理工程師，主要從事煤礦機(jī)電方面的技術(shù)工作

(E-mail)592652621@qq.com

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