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煤矿井下用刮板输送机中部槽再制造工艺研究

2025-04-03 51 上传者：管理员

摘要：对煤矿井下用刮板输送机中部槽再制造从设备选型及工艺技术两方面做了介绍。新工艺技术解决了传统工艺中部槽再制造后使用寿命短、生产成本高的问题，体现了中部槽再制造工艺技术的国内先进水平，应用前景广阔。

关键词：
中部槽
再制造
刮板输送机
工艺流程
机械磨损
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再制造是指对废旧产品实施高技术修复和改造,针对的是损坏或行将报废的零部件,在性能失效分析､寿命评估等分析的基础上,进行再制造工程设计,采用一系列相关的先进制造技术,使再制造产品质量达到或超过新产品[1]｡

刮板输送机作为工作面重要运输设备,中部槽因其使用环境恶劣,其失效机理主要是输送物料夹矸增大了链运摩擦阻力,加剧了输送界面机械磨损;工作面潮湿的环境加速了中部槽的锈蚀;井下空气中含有大量的CO2､SO2酸性气体,对中部槽造成腐蚀｡在这些失效机理中,中部槽输送界面机械磨损是其主要失效形式｡按照MT/T105—2006《刮板输送机通用技术条件》技术规范要求,中部槽过煤量指标是其刚性的使用性能要求｡提高中部槽输送界面的整体耐磨性,达到中部槽过煤量要求,是专业生产厂亟待解决的问题｡而国内专业厂生产的刮板输送机中部槽据用户反馈的情况,多数都达不到标准设计能力,为解决该问题,专业生产厂家只能采用增加中､底板厚度的方式来达到过煤量技术指标要求｡增加了中部槽重量的同时,也浪费了资源｡中煤张家口煤矿机械有限责任公司根据用户要求,使用过进口HRDOX450材料,但因材料成本太高,用户接受度受到影响而不能得到推广｡

1、刮板输送机中部槽再制造技术背景

中部槽再制造传统工艺技术,即在中､底板磨损量达到设计厚度的1/3时,采用整体更换中､底板和人工气保焊工艺;而对磨损严重的M形槽帮上缘(即压链板):一种是采用在其上部焊接一块板,增加了槽帮高度,对采煤机装煤效果会带来不利影响,这种方式因为大修工艺简单在各矿应用较多;另一种是采用将磨损的压链板气割掉,再人工重新焊接一块压链板,这种方式满足了再制造的技术要求,但工效较低,需要对整个输送机溜槽的压链块进行一致性修复,因此很多用户不愿意采用此方案｡M形槽帮其他磨损部位还是采用人工气保焊工艺｡

中部槽再制造传统工艺技术由于采用人工气保焊焊接工艺,焊接效率低,焊接质量不稳定,工人的劳动强度大｡采用整体更换失效的中､底板,不能提高中､底板的耐磨性,中､底板整体使用寿命低而成本较高｡为了满足中部槽过煤量要求,采用增厚中､底板设计,增加了中部槽的整体重量,给运输及三机配套带来一定的资源浪费｡

2、刮板输送机中部槽再制造设备选型

目前,国内先进的中部槽再制造工艺是等离子熔覆与气保焊堆焊工艺,这2种工艺具有数控+PLC可编程集中控制､全自动焊接､一次成形等技术特点,代表了中部槽再制造工艺技术的未来发展方向｡国内上海多木实业有限公司､武汉高力热喷涂工程有限公司及西域德恒等企业生产的中部槽再制造专机设备——双立柱双枪焊机结构如图1所示｡在国内主流煤机制造厂中占有重要地位,体现了中部槽再制造的国内工艺技术水平｡可实现中部槽表面单道或多道直线图形一次性编程完成堆焊;可实现中部槽整面铺菱形网图形一次性编程完成堆焊;可实现中部槽表面单道或多道W形一次性编程完成堆焊;可实现中部槽中板､底板表面堆焊熔覆;双枪可同时焊接1~2个工件,可独立控制堆焊｡双立柱双枪焊机按工艺需要可配套2把等离子焊枪,也可1把等离子和1把气保焊焊枪,可同时进行等离子熔覆和气保焊堆焊自动化作业｡为保证焊接效率,等离子焊接电源不得低于500A(380V),工作电流400A暂载率需达到100%｡气保堆焊焊接电源500A(380V),工作电流387A暂载率需达到100%｡双立柱双枪焊机配套变位机(自动翻转平台),可对中部槽中､底板一次性气保焊焊接成形,也可一次性等离子表面强化[2]｡

图1双立柱双枪焊机结构示意图

3、刮板输送机中部槽再制造工艺流程

①将再制造中部槽进行清理､冲洗及喷砂处理;

②检查再制造中部槽磨损程度,制定再制造方案;

③根据技术要求编制熔敷程序;

④更换两端舌板;

⑤对厚度不小于18mm的中板､底板,采用等离子熔敷成菱形网格､折线､方块等形式的耐磨双金属图案;

⑥中部槽M形槽帮堆焊修复;

⑦除锈､打磨与防腐处理｡

4、刮板输送机中部槽再制造工艺

等离子熔覆以联合型或转移型等离子弧作为热源,采用合金粉末或焊丝作为填充金属,堆焊时将工件表面及堆焊材料同时熔化,并使2种材料相互混合构成熔池,熔池经冷凝结晶形成堆焊层｡

气保焊是利用连续送进的焊丝与工件之间燃烧的电弧作热源,采用Ar(80%)+CO2(20%)混合气作为保护气体由焊炬喷嘴喷出｡在电弧周围形成气体保护层,机械地将焊接电弧及熔池与空气隔离开来,从而避免了有害气体的侵入,保证焊接过程的稳定,以获得优质的焊缝[3]｡

(1)中部槽中､底板及槽帮处于急剧磨损状态(磨损量达到设计厚度的1/3)时,在通过工艺评审､还具有再制造价值的条件下,中､底板全部整体更换,更换的中底板在材质不变的条件下可以减小一个规格后,再进行表面强化,硬度达到58~62HRC,强化层厚度2mm｡中部槽表面强化,可根据情况采用2种方式:①强化层采用合金粉末等离子熔覆工艺;②强化层采用耐磨焊丝气保焊工艺｡前者的强化层硬度高,成本也高｡

对于更换的硬度不小于400HB材质的中､底板,中､底板与槽帮点焊组合后,需整体加热300℃,出炉在双立柱双枪焊机上进行全自动气保焊接;中板为双面坡口焊,焊平;底板为双面角焊,每面焊高不小于与之连接板最小板厚;中､底板与槽帮采用KGM-Q60焊丝焊接｡气保焊中板､底板焊接参数如表1､表2所示｡

表1气保焊中板焊接参数

表2气保焊底板焊接参数

更换后的中､底板表面强化采用铁基合金粉末等离子熔覆工艺,由于中部槽链道部件磨损较快,链道部位强化层图形设计为长方形(70mm×2mm),而其他部位设计为菱形(6mm×2mm),菱形钝角120°,宽度80mm,如图2所示｡等离子熔覆参数:电流400A,离子气流量2.5L/min,送粉量134g/min,焊接速度800mm/min｡

对于磨损的槽帮可利用变位机翻转平台进行气保焊和等离子熔覆｡为节约再制造成本,槽帮磨损部位先进行气保焊,垫层厚度为整个焊层厚度的80%,强化层采用等离子熔覆,厚度为整个焊层厚度的20%,强化层图形设计为W形,焊道宽度6mm｡

(2)中部槽中､底板及槽帮处于临界磨损状态时,对中部槽进行再制造表面强化,可整体提高设备的使用寿命,减少再制造成本｡中部槽临界磨损状态分2种情况:①已经过再制造强化后的中部槽当强化层全部磨损掉后的状态;②未经过表面强化的中部槽当输送界面磨损到设计厚度的1/5时的状态｡显然,该状态下不需要更换中､底板,只对中部槽输送界面磨损部位进行修复,焊接量大大降低[4]｡

图2中､底板强化层图形设计

5、结语

通过中部槽再制造工艺评定,采用等离子熔覆表面强化工艺,由于母材硬度指标由400HB提高到58~62HRC,再制造强化后的中部槽较未经强化的中部槽使用寿命可提高2倍;采用全自动机器人焊接,1个操作人员可控制多台焊机,生产效率是传统人工气保焊工艺无法比拟的;采用弧压跟踪技术,保证了强化层厚度均匀｡脉冲离子焊能量密度高,熔池熔深大,热影响区小,保证了强化层与母材的结合能力,保证了再制造中部槽强化层质量｡采用减材增质工艺,一方面平衡了因使用铁基合金焊材所增加的成本,另一方面由于延长输送机中部槽全生命周期,降低了终端用户的生产成本｡

参考文献:

[1]刘亚军.再制造技术在煤矿装备上的应用[J].山西焦煤科技,2014,38(1):4-7.

[2]高晓明.等离子熔覆技术在中部槽再制造中的应用研究[J].中州煤炭,2016(1):105-107.

[3]李创基,刘高社,田振林,等.提高刮板输送机中部槽耐磨性的堆焊工艺[J].煤矿机电,2005(6):82-83.

[4]温欢欢,刘混举.刮板输送机中部槽的磨损失效及报废条件探讨[J].煤矿机械,2012,33(7):99-101.

文章来源:冯春,沈节.煤矿井下用刮板输送机中部槽再制造工艺研究[J].煤矿机械,2025,46(04):119-121.