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?；诖?，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(lèi)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(kāi)展了專(zhuān)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(lèi)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(lèi)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(lèi)型，根據(jù)研究結(jié)果將中部槽磨損程度分成了三大類(lèi)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(lèi)型為磨粒磨損，中度磨損類(lèi)型主要為黏著磨損與腐蝕磨損，重度磨損類(lèi)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(lèi)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(lèi)型產(chǎn)品相比，我國(guó)所生產(chǎn)此類(lèi)型中部槽實(shí)際性能只能達(dá)到同類(lèi)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(lèi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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。