耐磨板在煤礦洗選設(shè)備上的應(yīng)用

楊正軻，張麗麗

（1.兗州煤業(yè)股份有限公司南屯煤礦選煤中心，山東鄒城 273515；2.兗州煤業(yè)股份有限公司南屯煤礦安監(jiān)處教培中心，山東鄒城 273515）

1 耐磨材料的發(fā)展

選煤廠洗選出的物料中有精煤、中煤、煤泥、矸石，這些物料對(duì)設(shè)備箱體和溜槽，以及料倉(cāng)壁內(nèi)襯的磨損非常嚴(yán)重，其中，矸石對(duì)設(shè)備箱體、溜槽的沖擊磨損最為嚴(yán)重。選煤廠設(shè)備、溜槽等多采用6～20 mm 普通鋼板加工焊接而成。提高選煤設(shè)備耐磨性能以及設(shè)備襯板的耐沖擊性，改善設(shè)備使用工況，減少設(shè)備維修率，提高設(shè)備使用周期，是目前洗選行業(yè)較為迫切的需求。

早期，人們將調(diào)質(zhì)鋼大量應(yīng)用于物料輸送場(chǎng)合。普通碳素結(jié)構(gòu)鋼經(jīng)過淬火、回火工藝，可以獲得調(diào)質(zhì)鋼。碳是結(jié)構(gòu)鋼的主要強(qiáng)化元素，通常普通碳素結(jié)構(gòu)鋼淬透性較差，通過淬火工藝只能使金屬表層淬硬，而金屬的芯部仍然較軟，一旦外表硬層被磨損，芯部金屬磨損速率將加快，因而一般難以獲得高壽命。

隨著研究深入，冶金工作者開始通過在普通碳素結(jié)構(gòu)鋼基礎(chǔ)上添加某些合金元素，提高鋼質(zhì)材料的耐磨性能，并配合熱處理工藝提高其塑性和抗沖擊性能，人們習(xí)慣稱這種鋼材為耐磨鋼。耐磨鋼可以在中等沖擊和磨損條件下使用。在耐磨材料發(fā)展進(jìn)程中，耐磨鋼曾經(jīng)占有重要地位，目前國(guó)內(nèi)外仍在大量應(yīng)用。但耐磨鋼的耐磨性能指標(biāo)仍不能滿足人們對(duì)使用壽命的更高追求。

通過大量添加合金元素的高合金化過程，人們研制成功一種具有更高耐磨性能的鑄造高鉻白口鐵，它的耐磨性要比耐磨鋼高得多，近年來得到了廣泛應(yīng)用。然而，高鉻白口鐵在使用上也有局限性：①受鑄造模具等工藝因素的限制，鑄造白口鐵很難完全按照用戶的使用要求制成任意精度和形狀的部件；②抗沖擊能力差，容易碎裂；③不可焊接。

在追求更高耐磨性能的道路上，人們又想到了鑲嵌陶瓷、噴鍍陶瓷，以及等離子滲注陶瓷等制作工藝，目前應(yīng)用最廣泛的是鑲嵌陶瓷襯塊（圖1）。陶瓷襯塊可以含有一定成分的碳化硅、氧化鋁以及金屬合金。通常由模具成形，然后燒制而成，陶瓷材料是目前最耐磨的材料之一，同時(shí)具有良好的耐熱性。但鑲嵌陶瓷襯塊技術(shù)也有其難以克服的局限性：①受模具限制，難以制成較復(fù)雜的形狀；②國(guó)內(nèi)鑲嵌技術(shù)還不成熟；③抗沖擊能力較差；④不可焊接。

通過試驗(yàn)，以低碳鋼板為母材，表面堆焊高性能的高鉻鈦合金可以制成具有期望性能的耐磨板材材料，即雙金屬?gòu)?fù)層耐磨鋼板（圖2）。根據(jù)磨損條件，通過調(diào)整堆焊層合金的含量和成分，可以生產(chǎn)出具有抗高沖擊或高耐磨性能的雙金屬?gòu)?fù)層耐磨鋼板。雙金屬?gòu)?fù)層耐磨鋼板的耐磨性能指標(biāo)一般高于鑄造高鉻白口鐵，這是由于高鉻白口鐵在鑄造狀態(tài)下使用，必須同時(shí)考慮韌、塑性指標(biāo)，通常采用亞共晶組織，耐磨性不高；而雙金屬?gòu)?fù)層耐磨鋼板由母材提供強(qiáng)度、韌性和塑性等抵抗外力的性能指標(biāo)，表面層只用來提供耐磨性能，可以采用耐磨性能極高的過共晶組織。雙金屬?gòu)?fù)層耐磨鋼板可以被彎曲成形，其最小曲率半徑大約可以做到≥200 mm。生產(chǎn)工藝對(duì)雙金屬?gòu)?fù)層耐磨鋼板的性能影響較大，一些雙金屬?gòu)?fù)層耐磨鋼板制品表面會(huì)產(chǎn)生并保留一些不規(guī)則裂縫。20 世紀(jì)80年代初，法國(guó)Tapco 公司最早研制成功雙金屬?gòu)?fù)層耐磨鋼板。80年代中期，世界上相繼出現(xiàn)了一些著名品牌，如澳大利亞Vidaplate、美國(guó)OPS-T200X、德國(guó)VAUTID 等，迅速在全世界工業(yè)領(lǐng)域推廣。

圖1 陶瓷內(nèi)襯管

圖2 雙金屬?gòu)?fù)層耐磨鋼板

2 耐磨板在洗選設(shè)備上的應(yīng)用

隨著煤礦行業(yè)生產(chǎn)減員提效及構(gòu)建“三化”（自動(dòng)化、智能化、信息化）型選煤廠的改革發(fā)展，自動(dòng)化程度越來越高，煤礦服務(wù)人員減少，對(duì)設(shè)備的使用性能要求也相應(yīng)提高，耐磨板在煤礦洗選設(shè)備上應(yīng)用越來越廣泛。耐磨材料延長(zhǎng)了設(shè)備使用周期，減少了維修人員維修強(qiáng)度，為建設(shè)本質(zhì)安全型礦井提供有力支持。

例如，在設(shè)備箱體與物料摩擦面、過流面、接觸面敷設(shè)耐磨板，在皮帶機(jī)、刮板機(jī)、給煤機(jī)、斗提機(jī)等轉(zhuǎn)載部位、溜槽沖擊部位采用耐磨網(wǎng)格板技術(shù)。網(wǎng)格空隙部位在物料輸送過程中通過物料殘留并沖擊壓實(shí)，實(shí)現(xiàn)“料打料”的目的，切實(shí)減少?zèng)_擊部位襯板的磨損，保障溜槽運(yùn)輸?shù)耐〞承浴Ｊ紫龋档土司S修成本和耗電量，提高了設(shè)備產(chǎn)能。其次，減少職工勞動(dòng)強(qiáng)度，性價(jià)比高，一次投資長(zhǎng)期受益。耐磨材料雖然制造成本提高，但使用壽命數(shù)倍提高，使得維修費(fèi)用和停機(jī)損失大為降低。再次，減少高空和狹小空間作業(yè)，降低安全隱患。最后，改善生產(chǎn)環(huán)境，大大降低磨耗破損落料而污染環(huán)境，避免跑、冒、滴、漏，有利于環(huán)境保護(hù)和廠區(qū)清潔，創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)化選煤廠。