定量倉(cāng)及箕斗襯板磨損原因分析

曹勇，岳宏霖

（1．兗礦集團(tuán)大陸機(jī)械有限公司，山東 濟(jì)寧 272000；2．天津中礦新材料科技有限公司，天津 300350）

1 背景及現(xiàn)狀描述

某公司定量倉(cāng)和提升箕斗襯板磨損嚴(yán)重，需要經(jīng)常更換和修補(bǔ)襯板，平均使用壽命不足3 個(gè)月，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)效率，反復(fù)更換既增加了經(jīng)濟(jì)成本，又增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

對(duì)此，相關(guān)技術(shù)專(zhuān)家深入現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地勘察，測(cè)繪并了解設(shè)備使用情況：（1）落料點(diǎn)襯板原始厚度16mm，使用2 個(gè)月后厚度余量約為8mm，局部區(qū)域甚至只有2 ～3mm，減薄嚴(yán)重；（2）襯板變形嚴(yán)重；（3）螺栓頭磨損嚴(yán)重，部分已經(jīng)全部磨光；（4）襯板強(qiáng)度不夠，發(fā)生局部翹曲；（5）襯板底部堆積煤泥和矸石；（6）定量倉(cāng)背底板變形凸出；（7）扇門(mén)襯板磨損嚴(yán)重，僅剩余約3 ～4mm 厚度；（8）襯板表面不光滑，容易粘煤，不易清理；（9）表面有堆焊層的耐磨板不耐沖擊，耐磨層容易脫落；（10）定量倉(cāng)出口處襯板沖擊嚴(yán)重，變形凸出，現(xiàn)場(chǎng)在其表面又焊接了一塊；（11）側(cè)板底部螺栓磨損，并發(fā)生翹曲。

2 原因分析

定量倉(cāng)和提升箕斗是煤礦運(yùn)行的主要設(shè)備，需要保障開(kāi)機(jī)率和運(yùn)轉(zhuǎn)效率。但該公司主井不僅用于提升煤炭，也用于提升矸石，導(dǎo)致設(shè)備使用強(qiáng)度大、負(fù)荷高，結(jié)合襯板使用時(shí)間較短等情況，分析原因如下。

2.1 定量倉(cāng)落料點(diǎn)的落差較高

物料以較高速度和較大沖擊力作用在襯板表面，在初始放料時(shí)，容易形成較大應(yīng)力。

2.2 輸送物料的硬度較高

由于定量倉(cāng)經(jīng)常性用于提升矸石，矸石的硬度為莫氏4～5，而煤的硬度僅為莫氏2 左右，且煤有一定的自潤(rùn)滑特性，因此在輸送矸石時(shí)，襯板所受到的磨損及沖擊更加嚴(yán)重。

2.3 提升物料中水份含量大

該公司由于地質(zhì)條件原因，存在物料中含水較大的現(xiàn)象，物料與襯板摩擦中，由于淋水的存在，容易出現(xiàn)腐蝕磨損。在使用表面有裂紋的堆焊鋼板時(shí)，水分通過(guò)裂紋滲入襯板內(nèi)部，使內(nèi)部材料發(fā)生銹蝕，加速了疲勞剝落的過(guò)程。

2.4 沉頭螺栓

由于襯板與背底板連接的方式是鉚接，即通過(guò)M16 的沉頭螺栓進(jìn)行連接，在使用時(shí)，螺栓頭相比耐磨襯板更易發(fā)生磨損，當(dāng)物料沖擊磨損螺栓頭時(shí)還會(huì)發(fā)生變形。以16mm 厚襯板為例，該部位有效使用厚度僅為6mm，磨損后只剩下沉頭螺栓的斜面部分和平臺(tái)部分，連接強(qiáng)度大大降低。因此，在螺栓連接部位容易發(fā)生襯板與背底板脫開(kāi)的現(xiàn)象。

2.5 背底板變形

由于背底板凸出變形，襯板與背底板的結(jié)合沒(méi)有完全貼上，中間出現(xiàn)孔隙后小顆粒煤及矸石容易進(jìn)入，產(chǎn)生磨粒磨損，經(jīng)過(guò)多次沖擊變形后，襯板的邊緣處會(huì)集聚更多的煤和矸石，導(dǎo)致襯板更進(jìn)一步的變形，加劇了磨損。

2.6 襯板用材問(wèn)題

經(jīng)了解，現(xiàn)場(chǎng)使用的襯板有兩類(lèi)：表面堆焊耐磨板和普通錳板。

（1）堆焊耐磨板表面硬度高，產(chǎn)品主要是在普通板Q235 鋼板表面進(jìn)行明弧堆焊，堆焊材料以鐵基碳化鉻為主，硬度可達(dá)HRC60 左右，但同時(shí)存在下列問(wèn)題：首先，由于堆焊層硬度高導(dǎo)致表面存在一定數(shù)量的裂紋，繼而使表面的摩擦系數(shù)增大，長(zhǎng)時(shí)間使用時(shí)煤粉容易粘附于襯板表面，堆積后難以清理；其次，堆焊后的硬化層組織中主要含有碳化鉻，抗沖擊性非常差，使用時(shí)易發(fā)生疲勞剝落，導(dǎo)致表面出現(xiàn)大量大小、形狀不一的剝落坑，繼而發(fā)生磨損失效；最后，在Q235 表面堆焊后，在設(shè)計(jì)尺寸不變的情況下，其耐磨層的有效使用厚度減少，當(dāng)表面堆焊層磨損后，剩下的Q235 基體普通鋼板強(qiáng)度低，其屈服強(qiáng)度僅為235MPa，高沖擊工況下易發(fā)生變形，且不耐磨。

（2）普通錳板使用16Mn，屬于低碳低合金鋼，其Mn含量約為1.0% 左右，耐磨性較差，表面硬度偏低，僅為HB220-280，因此，其抗硬質(zhì)相切入力較弱；同時(shí)，16Mn 鋼襯板屈服強(qiáng)度也只有345MPa，容易發(fā)生變形。

2.7 襯板縫隙未處理

由于襯板均使用螺栓與背底板連接，以螺栓連接點(diǎn)為支點(diǎn)，當(dāng)襯板受到強(qiáng)沖擊作用時(shí)，襯板四周最容易先發(fā)生翹曲變形，多次循環(huán)疲勞后變形加大，磨損行為也會(huì)加重。

3 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)分析，定量倉(cāng)和提升箕斗襯板使用過(guò)程中存在腐蝕磨損、沖擊磨損以及磨粒磨損，其失效的主要形式為腐蝕及疲勞剝落。因此，可以從材質(zhì)選擇、現(xiàn)場(chǎng)焊接工藝以及連接形式等角度出發(fā)進(jìn)行改進(jìn)，以期降低磨損。