刮板輸送機(jī)中部槽再制造耐磨花紋堆焊方法研究

趙如意

(山西煤礦機(jī)械制造股份有限公司,太原 030031)

面對(duì)煤炭市場(chǎng)的嚴(yán)峻形勢(shì),煤礦開(kāi)始選擇將設(shè)備再制造重新利用,以減少設(shè)備方面的開(kāi)支,更符合國(guó)家倡導(dǎo)的綠色生產(chǎn)。刮板輸送機(jī)承擔(dān)行走采煤機(jī)及運(yùn)輸原煤的重任,磨損最嚴(yán)重,是再制造設(shè)備的重點(diǎn),而中部槽是刮板輸送機(jī)中數(shù)量最多的部件,對(duì)中部槽的再制造修復(fù)技術(shù)就成了大修研究的重中之重[1]，因此研究中部槽磨損機(jī)理及再制造修復(fù)工藝對(duì)修復(fù)中部槽具有一定的現(xiàn)實(shí)意義[2-3]。現(xiàn)根據(jù)實(shí)際刮板輸送機(jī)中部槽再制造修復(fù)的經(jīng)驗(yàn),總結(jié)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(fù)技術(shù)及方法提供一定的生產(chǎn)依據(jù)。

1 中部槽的磨損特點(diǎn)

1.1 中部槽的結(jié)構(gòu)及工況特點(diǎn)

目前國(guó)內(nèi)多數(shù)廠家中部槽的結(jié)構(gòu)為整體鑄焊封底式,主體結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)Fig.1 Main structure of middle groove

中部槽主體結(jié)構(gòu)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(gòu)成,中板上表面通過(guò)運(yùn)輸機(jī)刮板3及鏈條4,因此對(duì)中板及槽幫的翼板磨損最為嚴(yán)重。

1.2 中部槽實(shí)際磨損情況

圖2為使用過(guò)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(qū)域,其中中板整個(gè)面板均為磨損區(qū)域,中板搭接處為嚴(yán)重磨損區(qū);鏈條通過(guò)處也是嚴(yán)重磨損區(qū),一般均磨有溝槽;底板相對(duì)中板磨損較少,有時(shí)因回煤嚴(yán)重可能造成底板下鼓,鏈條通過(guò)處也磨有溝槽。應(yīng)對(duì)以上磨損情況,制定相應(yīng)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(duì)鏈條磨損區(qū)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(yōu)點(diǎn)為堆焊方便,焊接變形小,排列整齊,對(duì)刮板磨損均勻,煤粉存在于花紋之間,也起到了減磨及潤(rùn)滑的作用;缺點(diǎn)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(gè)方向運(yùn)輸時(shí),煤粉的運(yùn)行使堆焊花紋一側(cè)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(yōu)點(diǎn)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(yùn)動(dòng),刮板沿中部槽哪個(gè)方向運(yùn)輸都不會(huì)造成煤粉運(yùn)行對(duì)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(yuǎn),前后為開(kāi)敞式的,刮板在運(yùn)行過(guò)程中,帶動(dòng)煤粉運(yùn)行,使花紋兩側(cè)的中板容易磨損溝槽。

綜合對(duì)比各種堆焊圖案,菱形花紋為堆焊花紋的較優(yōu)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(yīng)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(jī)公司與瑞典SSAB公司合作研發(fā)了中部槽專用耐磨1#焊材,廣泛用于刮板機(jī)中部槽的再制造修復(fù)工作。針對(duì)中部槽中底板這種低應(yīng)力劃傷式的磨料磨損,經(jīng)過(guò)反復(fù)的試驗(yàn)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(shí),既可保證耐磨層與基體有良好的熔合強(qiáng)度(不低于母材強(qiáng)度),又可以顯著提高耐磨層的耐磨性(堆焊層硬度可達(dá)HRC62以上)。

2.3 堆焊工藝措施

通過(guò)對(duì)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(duì)中板上表面噴砂處理,防止中板上表面有銹污及別的雜質(zhì),從而影響堆焊的質(zhì)量,如內(nèi)部的裂紋、氣孔。

3)超聲探傷檢測(cè)中底板焊縫,檢測(cè)是否存在裂紋等缺陷。

4)根據(jù)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(zhǔn),制作檢驗(yàn)樣板,確保堆焊后的質(zhì)量控制。

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

7)將堆焊后的中部槽與新中部槽對(duì)接,做到接口平緩。

8)表面涂防銹漆及外觀漆。

2.4 堆焊后實(shí)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(chǔ)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(guò)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(nèi)蒙雙欣礦型號(hào)為SGZ1250/2000的刮板輸送機(jī)中部槽堆焊修復(fù)后,耐磨層可以保證出煤超過(guò)600萬(wàn)t。

3 結(jié)束語(yǔ)

應(yīng)對(duì)煤礦中部槽再制造技術(shù)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(yán)格執(zhí)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(jīng)通過(guò)實(shí)際使用礦方的驗(yàn)證,因此可將此中部槽再制造工藝措施推廣應(yīng)用到其他機(jī)型的刮板輸。