齊衛(wèi)東 ，殷憲波 ，萬(wàn)召田，張柳，高桂營(yíng)，岳宏霖

（1.山東能源集團(tuán)棗礦集團(tuán)蔣莊煤礦，山東 棗莊 277519；2.天津中礦新材料科技有限公司，天津 300350）

1 概述

刮板輸送機(jī)是綜采工作面的主要運(yùn)輸設(shè)備，以刮板鏈為牽引構(gòu)件、以中部槽為支撐機(jī)構(gòu)。刮板機(jī)是采煤機(jī)的行走軌道，不僅要承受采煤機(jī)的運(yùn)行負(fù)荷，還要滿(mǎn)足液壓支架的縱向力和側(cè)向力，同時(shí)還會(huì)受到巖石、大塊煤卡死在中部槽時(shí)的擠壓力、沖擊力等。因此，對(duì)中部槽的可靠性提出了很高的要求。

在很多煤礦生產(chǎn)過(guò)程中，中部槽的主要失效形式為磨損，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)鏈道磨穿、磨損變形甚至斷裂等情況，影響設(shè)備運(yùn)行及企業(yè)生產(chǎn)。

2 修復(fù)工藝

中部槽磨損之后的修復(fù)工藝比較多，現(xiàn)就常用的3 種工藝方案，即堆焊、等離子熔覆和更換中底板作簡(jiǎn)單介紹，并結(jié)合蔣莊礦前期在設(shè)備維修中積累的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)做對(duì)比探討。

2.1 堆焊

堆焊是采用焊接手段進(jìn)行金屬表面改性的一種方法，即根據(jù)實(shí)際需要在零件上堆焊一層或者幾層所需性能的材料。堆焊再制造技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單、操作靈活、結(jié)合強(qiáng)度高、適合現(xiàn)場(chǎng)處理。缺點(diǎn)是焊縫表面成形不均勻、對(duì)母材的稀釋率較高、生產(chǎn)效率低。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)開(kāi)發(fā)了KD 系列中部槽專(zhuān)用耐磨堆焊焊條，以低碳鋼為焊心、藥皮滲合金的焊條，靠B 與Fe生成大量高硬度硼化物來(lái)提高堆焊層的耐磨性。結(jié)果表明，當(dāng)堆焊層稀釋率達(dá)到50%時(shí)，耐磨性依舊很高。

結(jié)合蔣莊礦機(jī)廠使用的工藝，目前現(xiàn)場(chǎng)使用506或507 焊條，或用D212 型焊絲進(jìn)行堆焊，表面會(huì)存在熔渣，需要對(duì)保護(hù)渣進(jìn)行清理，導(dǎo)致焊接效率比較低。今后計(jì)劃使用無(wú)渣藥芯焊絲，直徑1.6mm，堆焊后硬度HB530 以上即可滿(mǎn)足使用。中部槽中板采用花紋焊道堆焊耐磨層，堆焊花紋的類(lèi)型有矩形、條形、兩側(cè)八字形、人字形、菱形等，人字形和菱形耐磨層的性能相對(duì)更好。

2.2 等離子熔覆

等離子熔覆技術(shù)是采用等離子束為熱源，在金屬表面獲得優(yōu)異的耐磨、耐蝕、耐沖擊等性能的新型材料表面改性技術(shù)。等離子熔覆厚度可控、表面成形平整、稀釋率低，可控性在5% 以下，可熔覆難熔材料，冶金結(jié)合性能優(yōu)異。

中部槽采用等離子熔覆時(shí)可選用合金粉末或復(fù)合粉末。目前鐵基合金粉末應(yīng)用相對(duì)較多，添加 Cr、B等元素可實(shí)現(xiàn)耐磨層的性能。等離子熔覆需專(zhuān)用等離子粉末噴焊機(jī)，熔覆前需對(duì)表面進(jìn)行清理，硬度可達(dá)HB600 以上，還可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，通過(guò)調(diào)節(jié)粉末合金成分，使熔覆層硬度在HB650，甚至HB700 以上，相比堆焊，由于等離子熔覆熱輸入量集中，不易于產(chǎn)生裂紋和變形。

2.3 更換中底板

當(dāng)刮板機(jī)整體磨損程度超過(guò)原設(shè)計(jì)板厚1/2 時(shí)，中型刮板機(jī)磨損厚度超過(guò)1/3 時(shí)，需要考慮對(duì)中底板進(jìn)行更換，將原用中底板進(jìn)行切割，然后把下好料的中板進(jìn)行焊接，并把其余磨損較為嚴(yán)重部位進(jìn)行補(bǔ)焊到位、清理打磨。

中部槽中底板為NM360、NM400 或Hardox450耐磨板，材料屬于低碳低合金馬氏體鋼，通過(guò)熱軋后淬火得到相應(yīng)的表面硬度。此類(lèi)材料的碳當(dāng)量比較高，在焊接時(shí)需要對(duì)其進(jìn)行焊前預(yù)熱，焊后需要及時(shí)保溫，否則會(huì)出現(xiàn)焊接應(yīng)力裂紋。煤機(jī)廠在生產(chǎn)大型中部槽（槽寬830 及以上設(shè)備）會(huì)將其放在熱處理爐中預(yù)熱至150℃并保溫2h 左右，工人施焊后再放回?zé)崽幚頎t或用保溫棉覆蓋。因機(jī)修廠設(shè)備等原因，無(wú)法保證焊接質(zhì)量及工藝過(guò)程，故較少采納直接更換中底板的做法。

中礦CMn8 中錳耐磨板目前為熱軋領(lǐng)域耐磨性能最優(yōu)異的鋼板，在使用過(guò)程中通過(guò)表層發(fā)生形變誘發(fā)馬氏體相變等強(qiáng)化機(jī)制，材料表層硬度可達(dá)HV550 以上，且心部仍保持中錳鋼的高韌性，實(shí)現(xiàn)表層硬、心部軟的耐磨性能。CMn8 采用專(zhuān)用焊材，焊接工藝為氣體保護(hù)焊，焊接前無(wú)需預(yù)熱、焊后不用保溫，焊接強(qiáng)度可達(dá)700MPa 以上，易于現(xiàn)場(chǎng)施工和操作，可大幅降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率。目前在淄礦集團(tuán)唐口煤業(yè)、亭口煤業(yè)等公司進(jìn)行了轉(zhuǎn)載機(jī)中部槽中底板的維修更換，經(jīng)濟(jì)效益顯著，正在大規(guī)模推廣使用中。

3 工藝方案對(duì)比

將3 種工藝方案進(jìn)行技術(shù)性、工藝性和經(jīng)濟(jì)效益等方面進(jìn)行對(duì)比，堆焊與等離子熔覆不論是新中部槽還是維修中部槽，只是在其表面增加一層耐磨保障，可以明顯提高過(guò)煤量，更換CMn8 耐磨板為解決整體耐磨性方案，優(yōu)劣勢(shì)分析如下：

堆焊：熱影響區(qū)域大；焊前需要預(yù)熱、焊后需要保溫；層間補(bǔ)焊需敲擊消除焊接應(yīng)力；藥皮焊絲或焊條需要清理保護(hù)渣；焊接熱不均勻容易產(chǎn)生裂紋；補(bǔ)焊耐磨層可提高使用壽命1.5 左右（相比于HB360）；過(guò)煤量可提高100 萬(wàn)噸左右；焊材成本低（80～150 元/kg）；單節(jié)中部槽修復(fù)工藝成本約為4000～5000 元；

等離子熔覆：熱影響區(qū)?。蝗鄹卜€(wěn)定性好、熔池易控制；熔覆層均勻度較好，修復(fù)缺陷少；可提高2～3 倍使用壽命（相比于HB360）；過(guò)煤量可提高200～300 萬(wàn)噸左右；熔覆粉末成本高（300～600 元/kg）；單節(jié)中部槽修復(fù)工藝成本約為5000～10000 元；

更換CMn8 耐磨板：無(wú)熱影響區(qū)；焊接強(qiáng)度高；使用壽命可提高3～5 倍（相比于HB360）；選擇不同厚度過(guò)煤量可提高500～1000 萬(wàn)噸；材料成本高；單節(jié)中部槽修復(fù)工藝成本約為10000～20000 元；

4 結(jié)語(yǔ)

蔣莊煤礦3 下1101 工作面刮板機(jī)中部槽中底板在維修時(shí)使用了CMn8 板整體更換，切割及焊接工藝簡(jiǎn)單，易于現(xiàn)場(chǎng)施工，下井安裝后采煤5 個(gè)月，過(guò)煤量超過(guò)100萬(wàn)噸，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)用超聲測(cè)厚儀檢測(cè)，中板磨損厚度平均小于3mm，可在井下直接搬遷工作面免于升井再維護(hù)，經(jīng)濟(jì)效益顯著。