韓亞麗

中煤張家口煤礦機(jī)械有限責(zé)任公司 河北張家口 076250

我國目前的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)決定了工業(yè)仍舊在國民經(jīng)濟(jì)中占據(jù)著主導(dǎo)地位，其中砂石煤礦等物料工業(yè)占了很大比重，對(duì)于這些物料的運(yùn)輸，目前國內(nèi)普遍采用的方法為鑄石刮板輸送機(jī)。傳統(tǒng)的鑄石刮板輸送機(jī)存在著摩擦損耗和腐蝕的問題，其刮板材質(zhì)大多選用普通鋼板制造，在后續(xù)的技術(shù)改進(jìn)中，逐漸使用耐磨高錳鋼代替了普通鋼板，有效提高了刮板的使用壽命和耐磨，耐腐蝕能力，并且能夠提高刮板的工作效率，使物料運(yùn)輸更加快速穩(wěn)定[1]。

1 鑄石刮板輸送機(jī)概述

1.1 鑄石刮板輸送機(jī)簡(jiǎn)介

鑄石刮板輸送機(jī)主要適用于各種物料的輸送，可用于礦山、冶金、煤礦、化工對(duì)含水率無過高要求的物料輸送，系統(tǒng)中粒度在300mm以下。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，當(dāng)水平運(yùn)輸時(shí)可分為單雙層運(yùn)輸，安裝維修方便可多點(diǎn)進(jìn)料及出料，本機(jī)為干法輸送。不宜輸送粘性大的、要求破碎率低的易碎性物料。

鑄石刮板輸送機(jī)適用于溫度在250°以下的粉狀、粒狀、小塊狀及混合物料的密閉輸送，以水平運(yùn)輸為主。也可傾斜輸送，其最大輸送傾角為20°，其中上鏈鑄石刮板運(yùn)輸機(jī)適應(yīng)30°的傾角，主要適用于各種物料的輸送，可適用于礦山、冶金、煤礦、化工對(duì)含水率無過高要求的物料輸送，系統(tǒng)中粒度在300mm以下。

1.2 鑄石刮板輸送機(jī)常見故障

從實(shí)際工作中來看，傳統(tǒng)鑄石刮板輸送機(jī)容易出現(xiàn)以下幾種故障：

第一，當(dāng)鑄石刮板鏈條出現(xiàn)松動(dòng)情況時(shí)，機(jī)頭主體的下滑道容易在工作中被刮板掀起，這樣，會(huì)使槽箱出現(xiàn)嚴(yán)重變形，甚至扯斷刮板鏈,對(duì)運(yùn)輸工作產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

第二，由于在煤礦運(yùn)輸工作中，所處環(huán)境相對(duì)特殊，很多雜物在刮板鏈的帶動(dòng)下進(jìn)入鏈輪，最終引起鏈輪齒破壞或者掉鏈情況。

第三，在槽箱的裝載設(shè)備中，一般都是在槽箱底板上鋪設(shè)鑄石板，但是這種鑄石塊較為脆弱，容易因大塊煤的沖擊力而遭到破壞，如果更換不及時(shí)，容易產(chǎn)生較為嚴(yán)重的后果。

第四，對(duì)于一般的鑄石刮板輸送機(jī)來說，尾輪的直徑都較小，一旦刮板鏈出現(xiàn)偏斜現(xiàn)象，機(jī)尾容易出現(xiàn)掉鏈現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)斷鏈,影響煤礦運(yùn)輸工作的進(jìn)行。

基于上述故障情況來說，很容易對(duì)煤礦開采工作產(chǎn)生嚴(yán)重影響，因此，人們?yōu)榱烁纳七@種情況，相關(guān)科研人員對(duì)鑄石刮板輸送機(jī)進(jìn)行相應(yīng)技術(shù)改造，有效緩解了鑄石刮板輸送機(jī)故障的發(fā)生。

2 鑄石刮板輸送機(jī)刮板材質(zhì)分析

國內(nèi)目前市面上常見的刮板材質(zhì)有:27SiMn、40Cr、45#、40Mn2

2.1 常見材質(zhì)

27SiMn圓鋼，是無縫鋼管的其中一種材質(zhì)，含碳量在0.24%-0.32%。這種材質(zhì)淬透性較好，淬硬層深度較大。在進(jìn)行熱處理時(shí)，這種鋼材的韌性沒有較其他鋼材降低太多，但是仍能保持比較高的強(qiáng)度和耐磨性。水淬時(shí)仍有較高的韌性。但是熱處理時(shí)，可能出現(xiàn)隨回火溫度的升高，沖擊韌性反而下降的現(xiàn)象，而且輕易產(chǎn)生晶粒粗大，輕易過燒。27SiMn材質(zhì)淬透性較高，可切削性良好,冷變形塑性及焊接性中等，也是刮板材質(zhì)的選擇之一;熱處理時(shí)有相當(dāng)高的強(qiáng)度和耐磨性,特別是水淬時(shí)仍有較高的韌性;但是此鋼對(duì)白點(diǎn)敏感性大，熱處理時(shí)有回火脆性傾向及過熱敏感性。這種鋼主要在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下使用，于制造要求高韌性和耐磨性的熱沖壓件;也可在正火或熱軋供應(yīng)狀態(tài)下使用[2]。

40Cr圓鋼最大的優(yōu)勢(shì)是價(jià)格適中，加工工序相對(duì)簡(jiǎn)單,經(jīng)適當(dāng)?shù)臒崽幚硪院螅?0Cr圓鋼的堅(jiān)韌性、可塑性和耐磨性都普遍增強(qiáng)。淬透性高于45#,可以通過淬火增強(qiáng)表面硬化程度。40Cr材質(zhì)是機(jī)械制造業(yè)比較青睞的鋼材之一,對(duì)于刮板材質(zhì)來說也是很好的選擇，是-種中碳調(diào)質(zhì)鋼,冷鐓模具鋼。調(diào)質(zhì)處理后具有良好的綜合力學(xué)性能，良好的低溫沖擊韌性和低的缺口敏感性。40Cr材質(zhì)的淬透性良好,適當(dāng)?shù)臒崽幚硪院罂色@得很好的韌性、塑性和耐磨性。

45#圓鋼的機(jī)械性能比較好。45#材質(zhì)通常都稱作45號(hào)鋼，是一種優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)用鋼，是市面上刮板材質(zhì)的用料之一,其硬度不高易切削加工，在模具應(yīng)用中常用來做模板材質(zhì)。而作為一些加工件,通常須用熱處理，提高自身的硬度、耐磨性和使用壽命。但是這是一種中碳鋼，淬火性能并不好。所以生產(chǎn)廠家常常將鋼表面淬火(高頻淬火或者直接淬火),得到需要的表面硬度。

40Mn2圓鋼的強(qiáng)度、塑性和耐磨性都很高，熱處理時(shí)，仍能保持比較高的強(qiáng)度和耐磨性。存在可能出現(xiàn)隨回火溫度的升高，沖擊韌性反而下降的現(xiàn)象和產(chǎn)生晶粒粗大，輕易過燒，而且淬火時(shí)可能會(huì)開裂。

2.2 耐磨高錳鋼刮板

高錳鋼（hadfieldsteel）是指含錳量在10%以上的合金鋼。高錳鋼經(jīng)過固溶處理后還會(huì)有少量的碳化物未溶解，當(dāng)其數(shù)量較少符合檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，仍可使用。耐磨高錳鋼的含錳量為10%-15%，含碳量為0.90%-1.50%，大部分在1.0%以上。耐磨高錳鋼相比起普通的碳素鋼和純鐵，在硬度上有了極大的提升，在沖擊載荷作用的冷變形過程中，由于位錯(cuò)密度大量增加，位錯(cuò)的交割、位錯(cuò)的塞積及位錯(cuò)和溶質(zhì)原子的交互作用使鋼得到強(qiáng)化。這是加工硬化的重要原因。另一個(gè)重要原因則是高錳奧氏體的層錯(cuò)能低，形變時(shí)容易出現(xiàn)堆垛層錯(cuò)，從而為ε馬氏體的形成和形變孿晶的產(chǎn)生創(chuàng)造了條件。常規(guī)成分的高錳鋼的形變硬化層中?？梢钥吹礁呙芏任诲e(cuò)、位錯(cuò)塞積和纏結(jié)。ε馬氏體和形變孿晶的出現(xiàn)使鋼難以變形，尤其是后者的作用更大。

而使用耐磨高錳鋼制作成的刮板，完美體現(xiàn)了其硬度上的優(yōu)勢(shì)，在使用的時(shí)候，由于硬度較高，所以能夠擁有更長的使用壽命。傳統(tǒng)鋼材制作的刮板在使用時(shí)，由于物料的撞擊壓力，或者自然條件的侵蝕，以及物料的污染，會(huì)出現(xiàn)變形，磨損，腐蝕等問題。而高錳鋼制作的刮板在這方面的性能更加優(yōu)秀。此外，耐磨高錳鋼由于其耐磨屬性，所以在刮板的工作過程中，也能夠抵抗更多的摩擦損耗，因?yàn)槲锪洗蠖嗍怯操|(zhì)材料，在刮板推動(dòng)物料前進(jìn)的時(shí)候，會(huì)與物料發(fā)生直接的接觸，進(jìn)而導(dǎo)致刮板出現(xiàn)磨損[3]。

總的說來，耐磨高錳鋼比起傳統(tǒng)的碳素鋼和純鐵在性能上更加優(yōu)秀，尤其是在硬度和耐磨性方面，耐磨高錳鋼能夠極大地延長刮板的使用壽命，減少刮板被物料磨損的程度和頻率。

3 鑄石刮板輸送機(jī)刮板制造分析

鑄石刮板輸送機(jī)刮板的制造工藝主要包括焊接、鑄造、鍛造三種，隨著技術(shù)的發(fā)展，目前國內(nèi)也出現(xiàn)了新的制造工藝，本文主要介紹了三種傳統(tǒng)的刮板制造工藝技術(shù)。

3.1 焊接

焊接指的是將制作刮板的鋼板材料通過焊接的方式制作成形，與常規(guī)的焊接工藝沒有顯著的差異。焊接刮板的主體包括兩個(gè)連接底板和一個(gè)連接頂板，連接底板的兩端部均設(shè)有一個(gè)端連接板,兩所述端連接板的相對(duì)面上均設(shè)有一個(gè)端連接立板,連接頂板設(shè)置于兩端連接立板之間，連接底板與連接項(xiàng)板之間焊接有若干條筋板,筋板與端連接立板平行設(shè)置見圖1、圖2。

圖1 刮板主體的示意圖

圖2 刮板實(shí)物圖

在焊接刮板中，焊接工藝主要是用在刮板主體的焊接上。焊接工藝制造刮板的主要優(yōu)勢(shì)在于制作成本低，操作簡(jiǎn)單，焊接不好也可以重新焊接，能夠節(jié)省原材料，焊接刮板，耐磨性較好，制造成本低，但抗彎性差，在使用過程中容易彎曲變形，但變形后易維修，更換成本低。只需要將鋼板材料焊接在一起，對(duì)于鋼板本身是采用鑄造還是鍛造的形式并沒有過多的要求，所以適應(yīng)性較強(qiáng)。但是焊接刮板的缺點(diǎn)也很明顯，由于本身不是一體制作完成的，在焊接處容易發(fā)生斷裂，尤其是在長期使用的過程中，容易出現(xiàn)焊材脫落，導(dǎo)致刮板組件開裂脫落的情況。而且焊接刮板的工作量較大，對(duì)人工的需求也較大[4]。

3.2 鑄造

鑄造工藝制造刮板主要是用于耐磨高錳鋼刮板的制造。因?yàn)楦咤i鋼本身極易加工硬化，即在鋼材融化的時(shí)候，無法進(jìn)行熱鍛造，并且由于含碳量較高，所以加工的時(shí)候容易在晶界上形成網(wǎng)狀，使得鑄態(tài)組織的高錳鋼極為脆弱，所以如果用鍛造的方法，會(huì)導(dǎo)致加工的時(shí)候鋼材直接斷裂，無法進(jìn)行加工。鋼的熔點(diǎn)低（約為1400℃），鋼的液、固相線溫度間隔較小，（約為50℃），鋼的導(dǎo)熱性低，因此鋼水流動(dòng)性好，易于澆注成型。鑄造工藝制造的刮板主要優(yōu)勢(shì)在于一體成型，所以整體的密度分布均勻，使用過程中受力也更加均勻，并且耐磨高錳鋼制作的刮板在硬度，耐磨損和耐腐蝕性能上也要強(qiáng)于普通的碳素鋼，鑄造刮板，耐磨性好，對(duì)鑄造工藝要求高，價(jià)格適中，但脆性大，在使用過程中，容易斷裂，無維修價(jià)值，更換成本高。并且由于很多時(shí)候鑄造設(shè)備的缺陷，比如模具的問題，會(huì)導(dǎo)致一整批的刮板存在瑕疵[5]。

3.3 鍛造

鍛造工序采用模鍛錘,沖孔工序采用壓力機(jī),切邊工序采用壓力機(jī)。工件成型后進(jìn)行余熱淬火和回火熱處理,提高工件的強(qiáng)度和韌性,最后進(jìn)行浸漆。余熱淬火工序采用專用淬火水槽,回火工序采用箱式電阻爐,浸漆工序采用浸漆池。鍛造刮板的生產(chǎn)工藝流程為：下料一加熱一鍛造一沖孔→切邊→余熱淬火→回火→浸漆。鍛造工藝制造刮板首先需要制作模具，然后將融化的鋼液傾倒在模具中，然后利用模鍛錘進(jìn)行鍛造。鍛造工藝制造刮板主要適用于含碳量較低的鋼材，因?yàn)楹剂扛叩匿摬脑阱懺斓倪^程中會(huì)發(fā)生斷裂等問題，鍛造的優(yōu)勢(shì)在于制造出來的刮板強(qiáng)度較高，雖然硬度比不上高錳鋼刮板，但是抵抗刮板內(nèi)部應(yīng)力的能力較強(qiáng)，并且鍛造將鋼材的雜質(zhì)排除來，所以鍛造工藝制造的刮板使用壽命也比較長，鍛造刮板，耐磨性好，不易斷裂，抗彎性好，性能方面綜合了焊接和鑄造的優(yōu)點(diǎn)，但成本較高，對(duì)生產(chǎn)工藝要求高，成品率低，對(duì)于易損件來說，性價(jià)比較低。

4 結(jié)語

目前，礦方傾向于使用焊接刮板，因?yàn)槠鋬r(jià)格低，維修方便，在備件供應(yīng)不及時(shí)，也可以用修理舊刮板暫時(shí)代替使用。鑄造刮板也有大量的應(yīng)用，鍛造刮板只有在對(duì)刮板使用時(shí)長要求高的工作面使用，在常規(guī)應(yīng)用中較少見。鑄石刮板輸送機(jī)是物料運(yùn)輸使用非常普遍的方式，在煤礦產(chǎn)業(yè)和砂石工業(yè)中都有較多的應(yīng)用，鑄石刮板輸送機(jī)的核心就是刮板和中間槽，其中，刮板的性能會(huì)直接影響到輸送機(jī)的使用壽命，所以需要對(duì)刮板的制造材質(zhì)和工藝進(jìn)行研究，以期找出更加優(yōu)質(zhì)的制造材質(zhì)和制造方法，制造出更加優(yōu)質(zhì)的刮板，提高鑄石刮板輸送機(jī)的使用性能，提高輸送的效率，減少輸送機(jī)的磨損問題。