轉載機中間槽再制造技術研究

李 強 黃 松

（1.兗礦集團大陸機械有限公司，山東 濟寧 272109；2.兗州煤業股份有限公司濟寧三號煤礦，山東 濟寧 272169）

順槽用刮板轉載機是綜采工作面成套設備中的基礎性關鍵設備之一，它的性能可靠性和使用壽命周期將直接影響到整個綜采工作面生產的進度和產量。現有中間槽的形式多為鑄焊封底式結構，此種中間槽的中板和底板采用國產或進口耐磨板，這些材質的耐磨板雖然具有良好的可焊性，但耐磨性（硬度均低于HRC50）還有待提高。現有中部槽的中板磨損較快，磨損后因難修復而報廢造成了資源浪費，不利于降低采煤的生產成本，不利于提高經濟效益，急需將轉載機再制造技術產業化。

1 刮板轉載機中間槽失效現狀

鑄焊式和焊接式刮板轉載機的中間槽主要由鑄造端頭（鑄焊式，用于落地可彎曲段）、側板、中板、底板等部件組成（見圖1）。

圖1 刮板轉載機組成示意圖

刮板轉載機是一種利用撓性牽引機頭運行的連續運輸機械，通過轉載機的動力部帶動封閉在轉載機中間槽和機頭尾的刮板鏈進行循環運轉而完成運、卸煤（粒度物）的功能。

通過對失效中間槽磨損部位和磨損程度分析研究，總結制定了幾種刮板轉載機再制造方案，融合物理換件修理法、尺寸修理法和表面工程修理法，將已經報廢或即將報廢的后半生資源通過清洗、檢測、再制造和后加工，實現廢舊產品“資源→產品→再生資源”的良性循環。

2 中間槽失效機制

刮板轉載機中間槽的磨損通常發生在中板、底板及側板上，是由物料（煤、矸石、巖石）和活動物體（刮板、鏈環等）與中間槽產生相對運動而造成的一種磨粒磨損和金屬間磨損同時存在的混合式磨損。在此過程中，發生磨損最為劇烈、最先導致失效的結構部件是中板和底板。中板、底板等磨損后的外觀特點為：（1）中板或底板整體變薄；（2）鏈道下方出現與鏈環相對應的“溝槽”。當中板厚度減薄到一定程度，或鏈道下方溝槽達到一定深度時，中板、底板的整體承載能力不足以抵抗設備運行產生的疊加外力時，就意味著中間槽已經失效（如圖2 所示）。此種失效中間槽將報廢或經過再制造實現資源循環利用。

圖2 失效中間槽

圖3 修復后中間槽

3 再制造技術方法

國內外綜采工作面用刮板轉載機中間槽的再制造技術主要包括換件修理法、尺寸修理法及表面工程修理法。兗礦集團大陸機械有限公司（簡稱大陸公司）根據兗礦集團內部設備使用情況確定轉載機中間槽再制造方案，中板、底板磨損超過原始厚度1/2 的采用換件修理法為主的再制造方法。再制造工序為：工件清理→測量中間槽部件的磨損量→制定再制造方案及操作要求→失效中間槽再制造→磨損強化修復→整體檢驗→噴丸→噴漆。具體的方法如下：

（1）換件修理法。將失效的部件更換成新的部件，去除失效部件，達到或接近新品的再制造方法。轉載機中間槽的換件修理法是指將磨損嚴重的中板和底板更換成新的中板和底板，新的中板和底板的性能（如表1 所示）等于或高于原中板和底板的材料，由于失效的中板和底板被更換，使得再制造的中間槽具有很高的性能和高壽命。

表1 常用的再制造材料參數

失效中間槽由于中板和底板磨損嚴重，并且已經嚴重變形，在更換過程中需要用到氣刨、電焊等引起熱變形的手段，使經過更換中板和底板后中間槽易發生變形，從而引起配合尺寸的精度，再制造后易出現搭接困難的問題，這也是換件修理再制造方法的難點所在。為解決此問題，大陸公司對中間槽的結構、性能和使用效果進行綜合分析，并到國內重點礦、局綜采工作面進行調研，認真聽取礦方的意見和建議，最終設計出一種適合兗礦集團實際需要的“防變形互為支撐分段式更換”再制造方法。具體為在清理完畢的中間槽的兩側板間根據需要加8~14 根防變形支撐，用氣刨將磨損失效的中板分次（先中間后兩段）沿側板處的焊縫刨除，并將刨割處打磨平整，修復（補焊）磨損的底板、側板、翼板（如附圖4 所示），在切割處換上新的加工到所需尺寸的中板（刨掉一段，更換一段），采用同樣的方法將兩端的中板更換成新的中板，并將三塊中板焊接到一起，最終完成“防變形互為支撐分段式更換法”中間槽再制造（如圖3 所示）。

圖4 失效中間槽再制造

經過此方法再制造的中間槽，能有效地解決中間槽再制造過程中的變形和尺寸位移的問題，能很好地適應兗礦集團用轉載機中間槽再制造的需要，方法簡便實用，具有推廣價值。

（2）尺寸修理法。將失效部件表面通過加工、焊接等手段修復尺寸到一定的范圍內，使失效部件的性能達到或接近新品的再制造方法。大陸公司通過與國內多家知名及其所屬的研究和設計、制造團隊密切合作，利用國內、國際先進材料特別是威海三盾耐磨科技工程有限公司的耐磨材料和技術相配合的形式進行研究攻關。當在磨損后的中板、底板上堆焊耐磨材料時，可以將磨損的中板、底板看成是基體，堆焊的耐磨層就是抵抗磨損的硬質點，基體起支撐硬質點的作用，硬質點也有保護基體的所謂“陰影效應”。基體與硬質點之間是相互依存的關系，二者之間要求有合適的硬度配合。如果基體硬度過低，將出現基體磨損過快，使硬質點因缺少支撐保護，更多的暴露在磨損環境中而加劇磨損，甚至出現整體脫落，過早失效。基于以上分析和試驗結果最終確定耐磨焊接材料的配方，得到一種新型耐磨損焊接材料FB-01，其硬度達到≥HRC60(高于目前刮板機所用鏈輪硬度HRC55)，用此耐磨材料修復的中間槽的耐磨性能接近新中間槽的性能和壽命。

（3）表面工程修理法是基于復合表面工程技術、納米工程技術對失效部件的表面特別是易磨損表面進行表面處理的一種再制造方法。此種方法采用表面熔敷噴涂技術，將熔敷的合金NiCrSiB 粉末用化學粘接劑調和，然后用激光輻照進行熔敷。

4 效益分析

一件新的現有中間槽（以1000mm 槽寬為例）的生產成本約為3.5 萬元，經測算因磨損失效中間槽的再制造成本約占中間槽生產成本的40%左右，同時經再制造的中間槽性能和使用壽命均能達到或接近新品，中間槽的投入節省60%。一臺SZZ1000型長度為75m 刮板轉載機中間槽的投資成本約為160 多萬元，利用再制造技術修復中間槽可節省設備開支約96 萬余元。兗礦集團有此種設備60 余臺套，按此計算每年僅SZZ1000 型號刮板轉載機可節省中間槽設備投資5760 萬元。推廣到兗礦集團內其他型號的轉載機，節省的設備投資非常可觀，具有很高的經濟效益。

利用大陸公司研究制定的以上幾種再制造技術，中間槽再制造生產周期遠遠短于新品的生產周期，更能為兗礦集團煤礦生產提供設備和技術支持。據大陸公司統計，利用以上幾種再制造技術修復中間槽再制造可節約成本60%，節能60%，節材70%，幾乎不產生固體廢物，大氣污染物排放降低80%以上，經濟效益、社會效益和生態效益顯著。

5 結束語

利用以上幾種再制造技術，大修的刮板轉載機中間槽已應用在兗礦集團的趙樓煤礦、興隆煤礦、鮑店煤礦、天池煤礦等多處煤礦。實踐證明，用此幾種轉載機中間槽再制造技術能降低中間槽的生產成本，提高耐磨性，增強運行平穩性，便于維護，能很好地滿足煤礦安全生產需求，能很好地發揮作為刮板轉載機關鍵部件的綜合效能，有利于實現工作面的安全生產和高產高效，有利于推動我國的礦山機械事業不斷發展進步，有利于提升國際競爭力和影響力。