刮板輸送機(jī)中部槽的研究現(xiàn)狀及展望分析

梁 影，王 偉

（連云港天明裝備有限公司，江蘇 連云港 222000）

刮板輸送機(jī)是生產(chǎn)鏈中的核心狀態(tài)，包括電動(dòng)機(jī)、液力耦合器、減速器、聯(lián)軸器、中部槽等多個(gè)組成部分，常用于采距大、斷面寬、綜合性高的工作面。在刮板輸送機(jī)中，中部槽是一項(xiàng)非常重要的構(gòu)件，它會(huì)與煤矸石、刮板、刮板鏈直接接觸，極易出現(xiàn)刮擦現(xiàn)象，導(dǎo)致表面出現(xiàn)嚴(yán)重磨損。如果在實(shí)際工作中，工作人員忽略這一問(wèn)題，長(zhǎng)此以往，刮板輸送機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)經(jīng)常發(fā)生故障，會(huì)降低其使用壽命，甚至于還會(huì)引發(fā)某些災(zāi)難。基于此，本文對(duì)刮板輸送機(jī)中部槽進(jìn)行了深度研究，針對(duì)其研究現(xiàn)狀與展望進(jìn)行了具體分析，供從業(yè)人員參考使用。

1 中部槽在刮板輸送機(jī)中的地位

1.1 造價(jià)

通常情況下，刮板輸送機(jī)機(jī)身主要有中部槽構(gòu)成，在總質(zhì)量與體積中大約占80%左右。即刮板輸送機(jī)總生產(chǎn)造價(jià)的一半或一大半都需要用來(lái)生產(chǎn)中部槽零件[1]。

1.2 檢修維護(hù)

中部槽實(shí)際磨損程度將決定刮板輸送機(jī)是否可以繼續(xù)使用。但是由于礦井自身環(huán)境影響，損壞設(shè)備更換難度較高，因此在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，如果中部槽出現(xiàn)磨損失效情況，則只能選擇換新方式，并且無(wú)法在井下完成，也就是說(shuō)絕大多數(shù)維修費(fèi)用都被用在了中部槽檢修維護(hù)工作當(dāng)中。

2 中部槽在刮板輸送機(jī)中的重要性

對(duì)刮板輸送機(jī)中部槽進(jìn)行詳細(xì)研究可知，中部槽中板、底板以及槽幫是磨損失效問(wèn)題常發(fā)生地點(diǎn)。常出現(xiàn)磨損失效方式有磨料磨損、疲勞磨損、黏著磨損等多種磨損方式，之所以會(huì)出現(xiàn)這些不同種類磨損情況，主要是因?yàn)橹胁坎酃ぷ鳝h(huán)境影響的[2]。基于此，為了提高刮板輸送機(jī)中部槽使用壽命，保證設(shè)備穩(wěn)定性，研究學(xué)者針對(duì)不同情況，開展了專項(xiàng)研究工作，其主要研究?jī)?nèi)容如下所示：

荊源昌等研究人員認(rèn)為中部槽表面實(shí)際磨損矢量與所承受載荷之間并不存在線性關(guān)系，當(dāng)載荷達(dá)到臨界值后，中部槽表面就會(huì)呈現(xiàn)出磨料磨損情況，當(dāng)載荷超過(guò)這一臨界值后，中部槽表現(xiàn)就會(huì)呈現(xiàn)出黏著磨損情況；趙運(yùn)才等研究人員在針對(duì)中部槽磨損問(wèn)題進(jìn)行研究時(shí)，選擇了摩擦學(xué)系統(tǒng)分析法，主要研究方向?yàn)橹胁坎勰p失效類型以及問(wèn)題出現(xiàn)原因。研究結(jié)果表明：中部槽系統(tǒng)主要包括系統(tǒng)元素、元素性質(zhì)以及元素相互作用形成，其磨損失效類型包括磨料磨損、腐蝕磨損等多種情況，在進(jìn)行重載時(shí)還可能出現(xiàn)黏著磨損情況；史志遠(yuǎn)等研究人員認(rèn)為在中部槽實(shí)際工作環(huán)境可以決定中部槽磨損類型，根據(jù)研究結(jié)果將中部槽磨損程度分成了三大類型，分別是輕度磨損、中度磨損以及重度磨損，輕度磨損主要類型為磨粒磨損，中度磨損類型主要為黏著磨損與腐蝕磨損，重度磨損類型主要為疲勞磨損；劉白等研究人員以16Mn鋼板制造的中部槽為主要研究對(duì)象，對(duì)其微組織、硬度以及磨損情況進(jìn)行詳細(xì)研究，研究結(jié)果表明，在中部槽應(yīng)用過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)許多磨損形式，比如黏著磨損、疲勞磨損、磨料磨損等等[3]。

綜合上述研究人員研究成果可知，為降低中部槽發(fā)生磨損情況，延長(zhǎng)刮板輸送機(jī)使用壽命，提高使用穩(wěn)定性，技術(shù)人員應(yīng)借助相關(guān)手段提高中部槽材料耐磨性。

3 中部槽耐磨技術(shù)研究

目前，常用中部槽板材有高錳鋼16Mn與ZG30SiMn兩種型號(hào)。16Mn熱軋鋼板焊接性能較好，但是不耐磨，因此使用此類型中部槽的刮板輸送機(jī)其實(shí)際運(yùn)輸量在50Mt～70Mt之間，與它相比，ZG30SiMn型號(hào)中部槽使用壽命更長(zhǎng)，實(shí)際運(yùn)輸量在500Mt～700Mt之間，然而目前與國(guó)外同類型產(chǎn)品相比，我國(guó)所生產(chǎn)此類型中部槽實(shí)際性能只能達(dá)到同類型產(chǎn)品一半的效果，與實(shí)際發(fā)展需求不符。

現(xiàn)階段，我國(guó)絕大多數(shù)生產(chǎn)廠家為提高刮板輸送機(jī)中部槽自身質(zhì)量，在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)會(huì)選擇增加其厚度這種方式來(lái)延長(zhǎng)實(shí)際使用壽命，但是最終生產(chǎn)效果并不理想，而且還會(huì)增加生產(chǎn)成本，降低廠家經(jīng)濟(jì)效益。目前，我國(guó)常用增加中部槽磨損里的方法有來(lái)兩種，第一種為選擇高耐磨性材料進(jìn)行材料替換；第二種為對(duì)傳統(tǒng)鋼板進(jìn)行強(qiáng)化處理，具體如下：

3.1 材料研究

研究發(fā)現(xiàn)，Hardox450與JFE-EH500等材料硬度高、耐磨性好，因此此類材料受到了相關(guān)研究人員的重視，嘗試將其應(yīng)用在中部槽生產(chǎn)當(dāng)中，以延長(zhǎng)刮板輸送機(jī)使用壽命。但是由于進(jìn)行材料進(jìn)口需要花費(fèi)較多資金，因此我國(guó)科研人員開展了新型耐磨材料研發(fā)工作，比如借助NM360、NM400等耐磨性好、耐腐蝕的材料當(dāng)做實(shí)際生產(chǎn)材料，其硬度可以達(dá)到HB400左右，并且與普通低合金鋼相比還具有良好的力學(xué)性能。目前我國(guó)許多相關(guān)產(chǎn)業(yè)在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)選擇了BTW1鋼與NM360鋼兩大材料。研究結(jié)果表明：使用BTW1鋼材所生產(chǎn)中部槽，實(shí)際使用壽命可以延長(zhǎng)4倍左右，而且可以控制研究成本；除此之外，某些廠家還研究出了新型高強(qiáng)度耐磨材料，將其應(yīng)用在槽幫生產(chǎn)當(dāng)中，實(shí)際生產(chǎn)結(jié)果表明，槽幫耐磨性可以得到明顯提升；還有部分廠家在生產(chǎn)槽幫鋼時(shí)，對(duì)傳統(tǒng)化學(xué)元素配比進(jìn)行了調(diào)整，對(duì)傳統(tǒng)熱處理工藝進(jìn)行了優(yōu)化，不僅使得中部槽實(shí)際強(qiáng)度得到了提升，其耐磨性能也有了顯著加強(qiáng)；某研究室在生產(chǎn)槽幫時(shí)選擇了ZG30MnSiMoRe型號(hào)鑄鋼，這是因?yàn)榇诵吞?hào)鑄鋼具有高強(qiáng)度、高性能、低成本等優(yōu)點(diǎn)[4]。

除生產(chǎn)廠家進(jìn)行了深度研究外，我國(guó)研究人員也投入了非常多的時(shí)間與精力，比如劉鑒衛(wèi)等研究人員以球墨鑄鐵TNZ為研究材料，生產(chǎn)中板進(jìn)行實(shí)際研究，研究結(jié)果表明，與16Mn相比，其抗磨損能力提高了1.2倍左右；葛世榮等研究人員以中錳耐磨鋼與馬氏體耐磨鋼為研究材料開展了具體研究，主要研究?jī)?nèi)容為磨損形貌與具體機(jī)理。研究結(jié)果表示相對(duì)于馬氏體耐磨鋼而言，中錳耐磨鋼耐沖擊性更好，抗磨損能力更高，也就是說(shuō)，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，可以使用中錳鋼代替馬氏體耐磨鋼完成實(shí)際生產(chǎn)，這種做的結(jié)果是可以獲得性能更好的中部槽，延長(zhǎng)刮板輸送機(jī)使用壽命；修玲芳等研究人員以國(guó)外先進(jìn)儀器為襯托，使用綜合熱處理法對(duì)中碳合金鋼中板材進(jìn)行處理，這種做法的好處在于可以延長(zhǎng)中部槽使用壽命，使企業(yè)獲得更多的經(jīng)濟(jì)效益；李廣勝等研究人員在開展研究工作時(shí)，對(duì)厚度為12mm的Mn13鋼與厚度為16mm的Q345鋼進(jìn)行了堆疊焊接處理，并將所獲得材料當(dāng)做中部槽中板材料，研究結(jié)果表明，此做法可以解決中部槽易磨損問(wèn)題，極大的提高了中部槽實(shí)際性能，確保設(shè)備可以長(zhǎng)久穩(wěn)定的運(yùn)行；劉白等研究人員以冷軋鋼板40Mn2為材料進(jìn)行中部槽生產(chǎn)，實(shí)際應(yīng)用結(jié)果表明，所生產(chǎn)中部槽耐磨性能較高；樊建軍等研究人員研究出了一種低碳鋯合金鑄鋼，用來(lái)提高ZG30MnSi材料完成中部槽生產(chǎn)，研究結(jié)果表明，與傳統(tǒng)中部槽相比，創(chuàng)新型中部槽使用壽命更加長(zhǎng)久；梁立勛使用以MC尼龍為基礎(chǔ)的SGW-40T新型材料完成中板制造，所生產(chǎn)中板重量低，且力學(xué)性能更佳、耐腐蝕性更強(qiáng)[5]。

3.2 表面強(qiáng)化技術(shù)研究

常用中部槽表面強(qiáng)化技術(shù)有很多，比如搪瓷處理、普通熱處理（表面淬火）、化學(xué)熱處理（滲蹦、滲碳）、堆焊等等。但是不同表面強(qiáng)化技術(shù)擁有不同的缺點(diǎn)，比如搪瓷處理流程比較繁瑣，而且極易出現(xiàn)中板變形情況；普通熱處理工藝雖然也比較繁瑣，但經(jīng)其處理后，可以提高中部槽耐磨性；化學(xué)熱處理工藝對(duì)儀器要求較高。也正是因?yàn)檫@些原因，導(dǎo)致相關(guān)工作人員經(jīng)常選擇堆焊技術(shù)與熔覆技術(shù)進(jìn)行處理。對(duì)表面強(qiáng)化技術(shù)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，此技術(shù)不僅可以提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，還可以降低工作人員工作難度，在工作環(huán)境中進(jìn)行中部槽維修，可以有效延長(zhǎng)中部槽使用壽命。

以堆焊技術(shù)為例，堆焊技術(shù)是指在高能熱源加熱背景下，將耐磨合金粉末融化形成耐磨涂層并將其涂膜在碳鋼板材中，以延長(zhǎng)中部槽使用壽命。此技術(shù)優(yōu)點(diǎn)為可以降低設(shè)備維護(hù)支出，節(jié)省維修時(shí)間，降低事故發(fā)生頻率，降低工作人員工作強(qiáng)度，在提高礦山設(shè)備耐磨性等方面具有廣泛應(yīng)用。某些研究所通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究處理碳弧堆焊技術(shù)，其本質(zhì)為使用Fe-05耐磨粉塊碳弧在中部槽進(jìn)行堆焊處理，應(yīng)用結(jié)果表明，此操作方式可以有效提高中部槽使用壽命，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

4 刮板輸送機(jī)中部槽研究展望

在刮板輸送機(jī)應(yīng)用過(guò)程中，中部槽極易遭到破壞，出現(xiàn)磨損失效情況，對(duì)正常工作造成影響，為企業(yè)造成一定的經(jīng)濟(jì)損失，限制企業(yè)發(fā)展，基于此，針對(duì)刮板輸送機(jī)中部槽開展相關(guān)研究，提高工作穩(wěn)定性，是行業(yè)發(fā)展必然趨勢(shì)。通過(guò)調(diào)查可知，在進(jìn)行中部槽生產(chǎn)時(shí)，使用新型耐磨材料，可以有效提高中部槽實(shí)際性能[6]。但是需要注意的是，不論何種操作，都需要投入一定的時(shí)間與精力，因此在實(shí)際研究過(guò)程中，一定要結(jié)合經(jīng)濟(jì)效益原則與時(shí)間原則開展進(jìn)行工作。對(duì)現(xiàn)有研究成果進(jìn)行分析可知，借助表面強(qiáng)化技術(shù)提高中部槽性能具有較好的發(fā)展前景，但是其實(shí)際應(yīng)用效果略低于耐磨材料，因此在后續(xù)研究中，研究人員應(yīng)將其當(dāng)做實(shí)際研究重點(diǎn)，以提高研究質(zhì)量，推動(dòng)行業(yè)發(fā)展。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，為延長(zhǎng)刮板輸送機(jī)中部槽使用壽命，在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)提高新型耐磨材料應(yīng)用范圍，提高表面強(qiáng)化處理技術(shù)應(yīng)用頻率。需要注意的是，在具體工作中，一定要結(jié)合企業(yè)自身情況進(jìn)行選擇，不得影響企業(yè)發(fā)展。