刮板輸送機中部槽再制造耐磨花紋堆焊方法研究

趙如意

(山西煤礦機械制造股份有限公司,太原 030031)

面對煤炭市場的嚴峻形勢,煤礦開始選擇將設備再制造重新利用,以減少設備方面的開支,更符合國家倡導的綠色生產。刮板輸送機承擔行走采煤機及運輸原煤的重任,磨損最嚴重,是再制造設備的重點,而中部槽是刮板輸送機中數量最多的部件,對中部槽的再制造修復技術就成了大修研究的重中之重[1]，因此研究中部槽磨損機理及再制造修復工藝對修復中部槽具有一定的現實意義[2-3]。現根據實際刮板輸送機中部槽再制造修復的經驗,總結出中部槽再制造堆焊花紋的選擇及堆焊工藝,為中部槽的再制造修復技術及方法提供一定的生產依據。

1 中部槽的磨損特點

1.1 中部槽的結構及工況特點

目前國內多數廠家中部槽的結構為整體鑄焊封底式,主體結構如圖1所示。

1-鏟板槽幫;2-中板;3-刮板;4-鏈條;5-底板;6-擋板槽幫圖1 中部槽的主體結構Fig.1 Main structure of middle groove

中部槽主體結構由整體鑄造擋板槽幫6、整體鑄造鏟板槽幫1、中板2和底板5構成,中板上表面通過運輸機刮板3及鏈條4,因此對中板及槽幫的翼板磨損最為嚴重。

1.2 中部槽實際磨損情況

圖2為使用過的中部槽磨損情況,一般中部槽中板、底板、槽幫上翼板均為磨損區域,其中中板整個面板均為磨損區域,中板搭接處為嚴重磨損區;鏈條通過處也是嚴重磨損區,一般均磨有溝槽;底板相對中板磨損較少,有時因回煤嚴重可能造成底板下鼓,鏈條通過處也磨有溝槽。應對以上磨損情況,制定相應的堆焊措施。

2 堆焊工藝措施

2.1 堆焊花紋圖案選擇

圖3所示為人字形堆焊花紋,花紋自身寬度為10 mm,花紋之間的距離為70 mm～100 mm,高度為3 mm～5 mm,角度為90°。針對鏈條磨損區域的溝槽,采取合適寬度的堆焊層,一般堆焊層寬度為100 mm。其優點為堆焊方便,焊接變形小,排列整齊,對刮板磨損均勻,煤粉存在于花紋之間,也起到了減磨及潤滑的作用;缺點為花紋自身寬度窄,堆焊后容易掉塊或脫落,而且煤流朝一個方向運輸時,煤粉的運行使堆焊花紋一側的中板容易磨損溝槽。

圖3 中部槽人字形堆焊花紋Fig.3 Herringbone surfacing pattern in middle groove

圖4所示為菱形堆焊花紋,花紋自身寬度≥20 mm,高度為3 mm～5 mm,菱形大夾角角度為120°。其優點為花紋寬度加寬,堆焊后與母材熔合性高,堆焊層不容易脫落;這種封閉的菱形堆焊花紋,煤粉在中間不能運動,刮板沿中部槽哪個方向運輸都不會造成煤粉運行對中板的磨損。

圖4 中部槽菱形堆焊花紋Fig.4 Diamond-shaped surfacing pattern in middle groove

圖5所示為波浪形堆焊花紋,花紋自身寬度≥20 mm,高度為3 mm～5 mm。此種花紋一般堆焊比較疏遠,前后為開敞式的,刮板在運行過程中,帶動煤粉運行,使花紋兩側的中板容易磨損溝槽。

綜合對比各種堆焊圖案,菱形花紋為堆焊花紋的較優選擇。

圖5 中部槽波浪形堆焊花紋Fig.5 Wave-shaped surfacing pattern in middle groove

2.2 堆焊焊材

堆焊焊條應選擇合金含量高、耐磨性好、堆焊效率高、熔敷效率高的耐磨焊條[4-5]。山西煤機公司與瑞典SSAB公司合作研發了中部槽專用耐磨1#焊材,廣泛用于刮板機中部槽的再制造修復工作。針對中部槽中底板這種低應力劃傷式的磨料磨損,經過反復的試驗研究得出:在堆焊的馬氏體耐磨組織中,一次碳化物的含量在30%～50%之間時,既可保證耐磨層與基體有良好的熔合強度(不低于母材強度),又可以顯著提高耐磨層的耐磨性(堆焊層硬度可達HRC62以上)。

2.3 堆焊工藝措施

通過對中部槽磨損情況的分析,制定如下堆焊工藝措施:

1)清理中部槽上的積煤。

2)對中板上表面噴砂處理,防止中板上表面有銹污及別的雜質,從而影響堆焊的質量,如內部的裂紋、氣孔。

3)超聲探傷檢測中底板焊縫,檢測是否存在裂紋等缺陷。

4)根據中板磨損情況,判斷修理措施,包括堆焊處理、更換接口板后堆焊處理。

5)以新中部槽為基準,制作檢驗樣板,確保堆焊后的質量控制。

6)用樣板在中板表面按設計花紋劃線,利用機械手或手工焊堆焊花紋；耐磨堆焊時,將中板浸泡在水中,堆焊所產生的熱量很快被水傳導走,避免了堆焊熱量的集中,耐磨層的硬度更高,堆焊導致的中板殘余應力也更小;堆焊完成后拿制作好的樣板檢驗花紋的高度;冬天堆焊前需將中部槽預熱至20 ℃～50 ℃,提高堆焊花紋的質量。

7)將堆焊后的中部槽與新中部槽對接,做到接口平緩。

8)表面涂防銹漆及外觀漆。

2.4 堆焊后實際情況

中部槽堆焊后的情況如圖6所示。

圖6 堆焊后的中部槽Fig.6 Middle groove after surfacing

鏈條磨下的凹槽在焊平的基礎上又堆焊了合適寬度的堆焊層,并按照菱形堆焊花紋整齊的堆焊了中板上表面。通過礦方返修中部槽使用情況的反饋,此堆焊層明顯的提高了中部槽的使用壽命。內蒙雙欣礦型號為SGZ1250/2000的刮板輸送機中部槽堆焊修復后,耐磨層可以保證出煤超過600萬t。

3 結束語

應對煤礦中部槽再制造技術的需要,研究中部槽的再制造堆焊工藝流程,堆焊花紋選擇菱形堆焊花紋,堆焊工藝嚴格執行中部槽堆焊工藝措施,以此再制造工藝修理的中部槽已經通過實際使用礦方的驗證,因此可將此中部槽再制造工藝措施推廣應用到其他機型的刮板輸。