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港口輸送體系襯板選擇探析

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港口輸送體系襯板選擇探析

本文作者:馬光輝作者單位:神華黃驊港務(wù)有限公司

1港口煤炭輸送系統(tǒng)襯板介紹

港口煤炭輸送系統(tǒng)襯板具有提升研磨介質(zhì)、研磨礦石,保護(hù)磨筒體的作用。選擇各種襯板主要考慮的是其對研磨介質(zhì)的提升效果、介質(zhì)的運行軌跡等。襯板材質(zhì)有鉻鉬合金鋼、中合金鋼、高鉻鑄鐵、錳鋼、橡膠、聚氨酯等,形狀有凸棱、波紋、角螺旋等。當(dāng)以粉碎為主要目的時,就要求襯板對研磨體的推舉能力較強,同時還應(yīng)具有良好的抗沖擊性能。比較幾種耐磨材料,以雙介質(zhì)淬火工藝中合金鋼性能最優(yōu)、使用壽命最長,優(yōu)越性在大中型球磨機中更明顯,性價比最高,因此現(xiàn)在港口煤炭輸送系統(tǒng)大多采用雙介質(zhì)淬火工藝中合金鋼或鉻鉬合金鋼襯板。這類合金耐磨鋼板具有以下特點:

(1)高耐磨性。合金層的化學(xué)成分中碳含量達(dá)4%~5%,鉻含量高達(dá)25%~30%,其金相組織中Cr7C3碳化物的體積分?jǐn)?shù)達(dá)到50%以上,宏觀硬度為56~62HRC,碳化鉻的硬度為1400~1800HV。由于碳化物與磨損方向相垂直而分布,因此即使與同成分和硬度的鑄造合金相比較,其耐磨性能也提高了一倍以上。例如,該合金鋼的耐磨性比低碳鋼高20~25倍,比高鉻鑄鐵高1.5~2.5倍。

(2)良好的耐沖擊性。復(fù)合耐磨鋼板的底層為低碳鋼、低合金鋼、不銹鋼等韌性材料,可以承受研磨介質(zhì)的載荷,而耐磨層抵抗磨損介質(zhì)的磨損,因此有良好的耐沖擊性,可以在物料輸送系統(tǒng)中承受高落差料斗的沖擊和磨損。

(3)較好的耐熱性。耐磨層推薦在≤600℃工況下使用,若在合金層中加入釩、鉬等合金,就可以承受≤800℃的高溫磨損。推薦使用溫度如下:普通碳鋼基板應(yīng)在≤380℃工況下使用;低合金耐熱鋼板(15CrMo、12Cr1MoV等)基板應(yīng)在≤540℃工況下使用;耐熱不銹鋼基板應(yīng)在≤800℃工況下使用。

(4)較高的耐腐蝕性。耐磨復(fù)合鋼板的合金層中含有高百分比的金屬鉻,故具有一定的防銹和耐腐蝕能力,常用于焦化廠耐磨鋼板、農(nóng)業(yè)機械堆焊耐磨板、港口碼頭襯板中。

2港口煤炭輸送系統(tǒng)工作中對襯板的實際需求

以煤炭裝卸為主的港口,煤炭輸送系統(tǒng)中的相關(guān)設(shè)備如翻車機、皮帶機、裝船機以及堆料機等的消耗非常大。這些傳輸設(shè)備所使用的襯板材料通常為高鉻鑄鐵,該材料通常適用于高應(yīng)力磨料磨損的狀況,在機械、冶金和采礦以及礦產(chǎn)品加工等行業(yè)應(yīng)用廣泛。但應(yīng)考慮到的問題是,煤炭輸送加工的工作狀況并不是單一的,若不考慮輸送設(shè)備的實際工作狀況而將高鉻鑄鐵應(yīng)用到所有工況的各種設(shè)備上,將造成某處襯板磨損尤其嚴(yán)重,必須頻繁進(jìn)行更換,這在很大程度上將會提高材料和維修的費用,甚至將對設(shè)備的性能和使用壽命造成影響。港口煤炭輸送系統(tǒng)中的磨損主要有鑿削碰撞和擦傷性低應(yīng)力磨損2種形式。鑿削性的碰撞磨損主要在皮帶機、堆料機的頭部拋料漏斗以及翻車機的拋料漏斗等部位產(chǎn)生,擦傷性的低應(yīng)力磨損主要在皮帶機的導(dǎo)料槽、翻車機的震動給料器以及裝船機的溜筒等部位產(chǎn)生。港口煤炭連續(xù)運輸系統(tǒng)所運送的煤炭具有較大的體積和重量,同時在運送過程中將對襯板造成猛烈的撞擊,所以為了防止襯板斷裂,選擇的襯板材料應(yīng)具有相當(dāng)高的韌性和耐磨性。高鉻鑄鐵具有較高的硬度,然而韌性相對較差,在沖擊強烈的部位使用該材料的襯板一段時間后,將導(dǎo)致這些部位的襯板產(chǎn)生碎裂現(xiàn)象。筆者總結(jié)了輸送系統(tǒng)中襯板應(yīng)用的多種狀況,并結(jié)合工作實踐對襯板結(jié)構(gòu)和材質(zhì)進(jìn)行了改造,將原有的高鉻鑄鐵襯板改成格子狀,按照襯板原有尺寸,以厚14~20mm的16Mn為底板,并在其上鉆出固定螺栓孔,而后將厚度為10mm的16Mn板用剪板機剪成50mm的格子板,按照100mm間隔將剪裁好的格子板焊接在底板上。改造后的煤炭輸送系統(tǒng)襯板在使用一段時間后,由于格子狀的設(shè)計使得細(xì)小的煤粉附著和堆積到襯板的格子內(nèi)部,減緩了煤炭對襯板的沖擊和磨損;同時格子還起到了筋板的作用,提高了襯板的剛度和韌性。將襯板的材料改造為16Mn鋼,在很大程度上提高了襯板的韌性,同時也使改造的成本相對降低。改造完成后,港口煤炭輸送系統(tǒng)襯板的更換時間得到延長,原本半年左右就需要更換的襯板,現(xiàn)在使用時間延長到了2.5~3年。

而針對存在擦傷性低應(yīng)力磨損的襯板,若并不處于設(shè)備的特殊工況或者特殊設(shè)備的位置,則依舊可采用高鉻鑄鐵材料;而若處于特殊的位置或工況,則應(yīng)以實際需要為準(zhǔn),選擇合適的輸送系統(tǒng)襯板。比如電磁除鐵器部位,為了防止襯板在使用過程中受到磁性干擾,其襯板材料應(yīng)選擇不銹鋼。而對于更換困難或不易停止運行的部位,則應(yīng)選擇耐磨性較強的襯板材料,以盡量減少襯板更換的次數(shù)。比如在翻車機的振動給料器部位,其襯板更換十分不便,由此可采用陶瓷襯板,將陶瓷襯板通過專用的粘合劑粘貼在振動給料器母板上。陶瓷襯板的耐磨性能相對較高,其使用時間將近是高鉻鑄鐵的3倍。

3硬面堆焊雙金屬復(fù)合耐磨板的優(yōu)勢

硬面堆焊雙金屬復(fù)合耐磨板主要應(yīng)用于以下電力行業(yè)的設(shè)備中:風(fēng)機葉片、燃燒器管線、堆取料機料斗、料倉襯板、磨煤機襯板、煤粉輸送管、煤粉分配器隔板、卸煤設(shè)備襯板、風(fēng)扇磨煤機打擊襯板、輸料槽和料斗內(nèi)襯、破碎機部件、出灰管、空氣處理系統(tǒng)、磨煤機出口以及落煤管道。

復(fù)合堆焊雙金屬耐磨板由普通基材和抗磨層2部分組成,抗磨層與基體完全是冶金結(jié)合,所以不必?fù)?dān)心耐磨層脫落的問題。抗磨層一般占總厚度的1/3~2/3。在耐磨層復(fù)合加工過程中,抗磨層呈龜裂狀態(tài),有利于復(fù)合耐磨鋼板的變形,但是其裂紋卻不能延伸到基體內(nèi),否則就會影響基體的承載能力。抗磨層與基體間更不能存在裂紋,否則耐磨層會在變形等加工過程中或在使用中出現(xiàn)脫落,起不到抗磨作用。高鉻合金耐磨堆焊復(fù)合板是一種新型的高耐磨復(fù)合材料,它采用自動金屬電弧堆焊的新工藝方法,在鋼板上形成過共晶高鉻合金耐磨層。耐磨堆焊復(fù)合板特別適用于泥沙、礦石、粉塵、煤渣等直接磨擦的機件的表面強化。此外耐磨堆焊復(fù)合板還具有較好的耐高溫性能,在700℃以下具有較高的硬度和抗氧化性,適用于各種磨料磨損的工況條件。堆焊復(fù)合板耐磨層表面平整,在堆焊過程中耐磨層通過形成細(xì)小均勻的裂縫釋放應(yīng)力,以保持整幅板面的平整,限制應(yīng)力集中的發(fā)生,其裂縫僅局限于硬層內(nèi),使用過程中也不會向韌性很好的鋼板中擴展。

4煤炭輸送系統(tǒng)襯板結(jié)構(gòu)的改造

4.1襯板布置不合理造成的問題

當(dāng)前,港口煤炭連續(xù)輸送系統(tǒng)皮帶機的堆料轉(zhuǎn)接塔襯板布置一般考慮的是母體筋板對襯板孔造成的影響,襯板的加入是為了保護(hù)母體,然而這樣的布局形式往往難以完全發(fā)揮出襯板的作用。雖然國內(nèi)外對襯板材料的研究較多,但大多集中于解決耐磨材料使用壽命方面,而在很大程度上忽略了襯板對設(shè)備母體保護(hù)作用的研究。以港口煤炭連續(xù)輸送系統(tǒng)中皮帶機的襯板使用狀況為例,由于襯板布置不合理,在襯板與襯板之間形成了5~10mm的縫隙,雖然某些時候加工精度大于10mm,但襯板縫隙沿著貨物的流動線路順序布置,構(gòu)成了貫穿整個轉(zhuǎn)接塔的縱向溝槽,致使煤炭在運輸過程中沿著這條縱向的溝槽與母體直接接觸,將母體摩擦成了縱向開口的形式,從而導(dǎo)致物料泄漏嚴(yán)重。在對母體維修時,只能從母體的外側(cè)進(jìn)行修補焊接,然而修整好的母板又將沿著縫隙被磨穿,嚴(yán)重的部位甚至?xí)蛏?層補丁,最后只能更換新的母板,這對系統(tǒng)的生產(chǎn)造成了嚴(yán)重的影響,從而在很大程度上造成了經(jīng)濟損失。

4.2襯板結(jié)構(gòu)設(shè)置

針對上述襯板布置中預(yù)留縫隙造成的損失,可采用以下2種方式進(jìn)行修補:(1)改變襯板高度。原有煤炭輸送系統(tǒng)的襯板高度一般超過400mm,現(xiàn)可將襯板高度降低一半,大約為200mm。同時在襯板的布置過程中采用交錯布置的方式,將襯板縱向之間的間隙溝槽大約控制在200mm范圍內(nèi),這樣就使物料在輸送過程中很大程度上不與母體直接接觸,也就減少了物料對母體的摩擦。(2)新增一層保護(hù)層。也就是在襯板與母體之間,通過增加廢舊聚酯帶為長度減小的溝槽母體增加一層保護(hù),以減少大塊物料對于母體的沖擊。在更換襯板過程中,應(yīng)同時更換磨損的膠帶,這樣就有效保護(hù)了轉(zhuǎn)接塔母體。

4.3襯板設(shè)計結(jié)構(gòu)改造的作用

襯板的布置合理使輸送系統(tǒng)中的母板得到了有效的保護(hù),改造完成后具有明顯的效果,即使在裝卸力度較大的煤炭系統(tǒng)中,也并未磨損轉(zhuǎn)接塔母板。襯板改造完成后的作用主要體現(xiàn)在以下3個方面:(1)有效地保護(hù)了母體。新的襯板結(jié)構(gòu)對轉(zhuǎn)接塔的母體建立了完善的保護(hù)措施,有效延長了襯板的使用壽命,減少了襯板故障發(fā)生的次數(shù),從而降低了襯板更換和維修的成本,為生產(chǎn)的持續(xù)奠定了良好的基礎(chǔ)。(2)保證了轉(zhuǎn)接塔母板的完整性。改造完成后的轉(zhuǎn)接塔母板解決了物料泄漏問題,保證了持續(xù)的生產(chǎn)和輸送,同時也降低了對物料運輸體系的維修頻率以及物料清掃工作的強度。(3)便于維修。在煤炭輸送系統(tǒng)襯板改造后,襯板的大小和厚度都在一定程度上得到了縮減,由此維修更換就更為容易;且即使襯板脫落,也不會造成劃扯膠帶事故,從而提高了系統(tǒng)運行的安全性。

5結(jié)語

綜上所述,在港口煤炭輸送系統(tǒng)中,襯板的材料選擇和結(jié)構(gòu)布置對整個輸送系統(tǒng)的運行有著直接的影響。由此應(yīng)重視襯板的質(zhì)量和性能,通過持續(xù)的考察和評估,明確所選擇的材料是否能承受港口煤炭輸送系統(tǒng)運行的負(fù)荷。同時應(yīng)調(diào)整襯板布置結(jié)構(gòu),以提高襯板的性能,這對港口煤炭輸送系統(tǒng)運輸效率的提高有著現(xiàn)實的指導(dǎo)意義。

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