李 多

（1.中煤科工集團唐山研究院有限公司，河北唐山 063000；2.河北省煤炭洗選技術創(chuàng)新中心，河北唐山 063000）

0 引言

大型選煤裝備對非標件的強度、剛度、耐磨性及安全性要求越來越高[1]。各類溜槽、漏斗等輸送、中轉、存儲物料的非標件受物料磨損、侵蝕十分嚴重，尤其是直接受物料沖擊部位的磨損速度最為劇烈。若不采取措施，任由物料對其進行自然磨損，基體將很快被磨蝕耗盡，造成全線停產[2]。安裝耐磨襯板材料可以有效延緩磨損速度，但是不同襯板的性能、成本差異很大，需要對非標件中耐磨襯板材料的選用進行對比論證，綜合權衡性能、成本、需求等方面，確定合適耐磨的襯板材料，在工程設計階段優(yōu)化非標件的性能及使用壽命。

1 耐磨襯板材料介紹

1.1 錳鋼板（Q345）

錳鋼板是目前選煤工程設計中常用的耐磨襯板，其價格與普通碳鋼相差不多，但是其耐磨性能比普通鋼板高，莫氏硬度6～7 級，抗砸性能比普通鋼板好很多。對于溜槽直接受砸的部位，如塊矸倉內的抗砸格柵、塊煤、螺旋溜槽出口的耐磨格柵等，使用錳鋼板作為耐磨材料，可以以較低的成本獲得較好的抗砸效果[3]。但是錳鋼板的摩擦因數(shù)較大，硬度相對其他耐磨襯板材料較低，所以使用周期較短。

錳鋼板易加工、材料更換方便，可以采用螺栓連接與基板固定，或者直接采用焊接的方式與基板固定，焊接的方式可以是四周滿焊，也可以是四周斷焊和中間塞焊相結合。目前有些選煤工程直接采用錳鋼板作為基板材料進行非標件設計。

1.2 耐磨橡膠

耐磨橡膠具有低能耗、高耐磨、耐沖擊、耐腐蝕、低噪聲的特點[4]。耐磨橡膠的彈性好，在承受沖擊時會變形，減小受力。對于軟物料，橡膠襯板壽命比錳鋼襯板高2～3 倍。另外，由于耐磨橡膠具有良好的吸振性能，因此其降噪效果很好。但耐磨橡膠襯板有兩個明顯不足：①耐溫性差，一般只適用于低溫和常溫下的場合，不適用于高溫環(huán)境；②容易老化，在使用過程中橡膠材料容易因氧化、紫外線照射等原因發(fā)生老化，降低其使用壽命。

耐磨橡膠使用周期長、便于安裝，可采用螺栓連接與基板固定。橡膠襯板較薄、重量輕，同規(guī)格的橡膠襯板的重量僅是錳鋼襯板重量的1/5～1/6，拆裝方便，同時能夠降低工作人員的勞動強度和安裝風險，縮短制造安裝及維修時間。

1.3 鑄石板

鑄石具有耐腐蝕、耐磨性能、硬度高、強度高等特點，除了30 ℃以上的熱磷酸、酸及溶堿外，幾乎對所有的無機酸、有機酸、堿類、鹽類、水及溶劑等都有良好的抗蝕能力。其耐磨性比錳鋼襯板高5～10 倍，莫氏硬度7～8 級。在高溫、酸堿等條件下工作的非標件，使用鑄石板作為襯板材料，可以大大提高其使用壽命。但鑄石板韌性、抗沖擊性較差，切削加工困難，受粘貼效果影響很大。

鑄石板采用專用耐磨膠與基板固定，需要先將基板表面清理的光滑整潔，然后采用專用耐磨膠將鑄石板與基板粘貼固定。工程應用中可在基板上用扁鋼焊接方格板，將鑄石板放入方格板內粘貼，從而減少鑄石板脫落的概率（圖1）。

圖1 方格板內貼鑄石板

1.4 氧化鋁耐磨陶瓷

氧化鋁陶瓷是一種以氧化鋁（Al2O3）為主體的陶瓷材料，因為其優(yōu)越的性能，應用越來越廣泛。氧化鋁耐磨陶瓷硬度高、耐磨性強、密度小、性價比高，莫氏硬度在9 級以上。但是其耐沖擊性差、脆性大，強沖擊下容易碎裂脫落，并且極難加工，施工時只能用金剛石鋸進行切割。

氧化鋁耐磨陶瓷的安裝方式與鑄石板相似，采用專用耐磨膠與基板固定，需要先將基板表面清理的光滑整潔，然后采用專用耐磨膠將氧化鋁陶瓷與基板固定。工程應用中可在基板上焊接方格板，將氧化鋁陶瓷耐磨板放入方格板內粘貼，從而減少耐磨陶瓷脫落的概率（圖2）。

圖2 氧化鋁耐磨陶瓷的固定與安裝

1.5 不銹鋼板

不銹鋼有良好的機械性能，具有高強度、硬度和韌性，耐腐蝕、耐高溫、抗拉強度高的特點，其莫氏硬度在6 級左右。不銹鋼常用于設備有防銹、防腐蝕、防磁化等需求的部位。不銹鋼的摩擦因數(shù)低，相對于普通鋼板對物料的流動有增滑的效果。但是不銹鋼板的焊接性能差，需要專用焊接條焊接，并且價格偏高，因此選煤工程設計中對不銹鋼板的應用要有選擇性。

不銹鋼的安裝方式與錳鋼板的安裝方式相似，可以用螺栓連接，也可以在需要的部位直接使用不銹鋼板作為基板。

1.6 NM400（NM500、NM600）耐磨鋼板

NM400（NM500、NM600）為高強度耐磨鋼板。耐磨系列鋼板中，NM 分別為耐磨的首字母，數(shù)字（400、500、600）表示平均布氏硬度（HB）的值。耐磨系列鋼板自身強度高、合金含量低、耐磨性好，莫氏硬度可達到9 級，具有很高的強度和抗壓能力，在高強度磨損時具有出色的耐磨性，在遭受摩擦和磨損時能表現(xiàn)出良好的抗損傷能力。

NM400 重量輕，具有良好的切削及剪切性能，且焊接機能好，可采用焊接、螺栓連接等方式與基板固定，施工安裝利便。在需要的部位也可以直接使用NM400作為基板。

1.7 高分子聚乙烯板

高分子聚乙烯板具有耐磨性好、耐沖擊、韌性高、摩擦因數(shù)低、不易粘附、密度較小、降噪聲、使用壽命長等性能。阻燃型高分子聚乙烯板點燃難度高、防火性能好。高分子聚乙烯板莫氏硬度為2.5～3.5 級，雖然其莫氏硬度不高，但具有較高的耐磨損性能，因此在允許的應力下能夠保持相對的剛性和強度。由于其摩擦因數(shù)低，相對于普通鋼板對物料的流動有增滑效果。需要注意的是，突出某種性能的高分子聚乙烯板在其他方面的性能會有所降低，在選擇時應充分考慮其綜合性能。

聚乙烯板與基板采用螺栓固定，安裝時用電鉆將高分子板、鋼板一并打通、再在高分子聚乙烯板上擴沉孔（預留扳手空間）；穿入螺栓、橡膠墊、簧墊、螺母，旋緊為止；然后將螺栓與鋼板焊接，螺栓長度根據(jù)現(xiàn)場需要確定，焊縫不得漏水。聚乙烯板與基板的固定方式如圖3 所示。

圖3 聚乙烯板與基板的固定方式

2 材料性能對比及選用

2.1 選用原則

耐磨襯板材料種類繁多，每種耐磨襯板都有其各自的優(yōu)勢和局限性。選煤工程設計中，需根據(jù)實際工程情況合理選用耐磨襯板，充分發(fā)揮所選耐磨材料的優(yōu)勢，以提高非標件的使用壽命。選煤工程設計中，耐磨襯板材料的選用原則由工藝流程、設備種類、使用頻率和制造及生產成本等多方面共同決定。

2.1.1 工藝流程

工程設計中，各選煤廠的設計會根據(jù)地理位置及煤質種類的不同，設計不同的工藝流程，而不同的工藝流程會導致非標件的磨損程度及磨損規(guī)律的不同。因此，選擇耐磨襯板材料首先要根據(jù)總的工藝流程來確定。

2.1.2 設備種類

選煤工程設計中，設備的選用不同，對相應非標件的耐磨性要求不同，如破碎機需要破碎大塊礦石，破碎機機下漏斗的耐磨襯板需要承受強烈的沖擊力和相對很高的接觸應力，需要外硬內韌的耐磨材料；壓濾機、浮選機的機下溜槽需要輸送細煤泥，耐磨板襯板需要在耐磨的同時具有增滑效果。因此，在耐磨襯板的選擇時，要充分考慮設備的選用。

2.1.3 使用頻率

由于選煤廠的廠型不同，在設計過程中非標件的使用頻率也不相同。使用頻率低的非標件磨損較慢，反之，使用頻繁的非標件磨損較快。在設計過程中，需要根據(jù)不同的使用頻率選用適宜的耐磨襯板材料。

2.1.4 制造及生產成本

耐磨襯板材料的選擇，應在滿足安全可靠性的前提下，盡量選用易于獲取、價格低廉、易于加工的耐磨材料。這樣既可以降低制造及生產成本，也能保證非標件的使用壽命，同時提高產品的性價比。

2.2 性能對比

每種耐磨材料都有各種獨特的性能，對各種耐磨襯板材料的耐磨性、硬度、強度、與煤料的摩擦因數(shù)等性能指標進行對比，其主要性能指標如表1 所示。

表1 襯板主要性能指標

表1 中的摩擦因數(shù)為襯板材料與較為常見煤料之間的摩擦因數(shù)，金屬的斷裂韌性隨溫度及應變速率變化明顯，僅供相對參考。

2.3 選用建議

磨襯板材料耐磨性、硬度、強度、與煤料的摩擦因數(shù)、使用價格等各項性能指標各有側重，并不均衡，在工程設計中應根據(jù)需要對襯板進行綜合分析，選取主要優(yōu)勢指標，揚長補短，靈活運用。

其中，錳鋼板價格便宜，安裝方便，是常用的耐磨襯板；NM 系列耐磨襯板具有很高的強度和抗壓能力，適用于溜槽容易受砸和受沖擊的部位；對于角度受限，需要增滑及增加耐磨的溜槽，可選用不銹鋼或高分子聚乙烯耐磨襯板；氧化鋁陶瓷和鑄石板耐沖擊性差、脆性大，強沖擊下容易碎裂脫落，常作為存儲介質的箱體及桶體的襯板使用；在需要降低噪聲，同時增加耐磨的溜槽，可以選用耐磨橡膠作為襯板。

3 結束語

目前市場上的耐磨襯板種類繁多，但沒有完美適合所有場景的耐磨襯板產品，各種耐磨襯板的適用范圍也各不相同。因此，在耐磨襯板的選用時應根據(jù)襯板本身的特性及應用場景綜合考量，同時考慮業(yè)主意見，在滿足使用要求的前提下，綜合各襯板的成本及使用性能，合理選擇襯板材料。同時，設計人員還應積極探索新的耐磨材料，盡可能降低安裝及運行成本，延長非標件的使用壽命，使設計最優(yōu)化、效益最大化。