一、當(dāng)前國內(nèi)刮板機(jī)（轉(zhuǎn)載機(jī)）在磨損方面的現(xiàn)狀及耐磨處理的意義
1.刮板機(jī)使用現(xiàn)狀
目前國內(nèi)所使用的輸送機(jī)中部槽在結(jié)構(gòu)上普遍采用整體鑄造鏟板槽幫、擋板槽幫與高強(qiáng)度耐磨合金中板及底板組焊而成,雖然強(qiáng)度與壽命有一定的提高，過煤量普遍超過百萬噸。但是在實際使用中,中部槽各部位的耐磨能力不一致,導(dǎo)致中部槽整體報廢時,個別主要部件仍有很大的利用價值,非?？上А９伟鍣C(jī)輸送中承受的煤中部的刮板槽是和物料鏈條的承載劇烈摩擦部分,運行刮板輸送機(jī)中使用量和消耗量最大的部件。中部槽的質(zhì)量占刮板輸送機(jī)總質(zhì)量的70%以上,刮板輸送機(jī)的失效,也多是由中部槽的過度磨損或斷裂引起的,所以,中部槽在很多煤礦企業(yè)中報廢的堆積如山。全國統(tǒng)配煤礦使用各種類型刮板輸送機(jī)二萬多臺，每年因磨損而報廢的中部槽30～40萬節(jié)，消托鋼材3.6～4.8萬噸，價值1.25～1.68億元，加上過量磨損引起的停機(jī)維修給生產(chǎn)造成損失，煤礦所用刮板輸送機(jī)為例， 由于中部槽磨損所造成的損失每年為1～2億元人民幣。如果再考慮到其他機(jī)械設(shè)備磨損造成的經(jīng)濟(jì)損失和鋼材的消耗那將是很驚人的。
2.耐磨處理意義
（1）中部槽的中板、底板、機(jī)頭機(jī)尾的中板、舌板為刮板輸送機(jī)運行過程中磨損速度最快的部分，磨損到一定程度后，便會因為強(qiáng)度不夠而報廢。對此，根據(jù)磨損部位及程度的不同，確定合適的熔覆參數(shù)，使用等離子熔覆耐磨強(qiáng)化技術(shù)進(jìn)行耐磨處理，可使中板、底板的耐磨壽命延長2倍以上。
（2）中部槽的槽幫鋼兩端部位因為受到鏈條和刮板連接環(huán)的接觸磨擦，磨損較快。利用等離子熔覆強(qiáng)化設(shè)備，在槽幫鋼的兩端進(jìn)行熔覆處理，可顯著延長它的使用壽命，使用壽命可延長2倍以上。
（3）合金熔覆層間的磨擦系數(shù)約為中板、底板和槽幫鋼的50%，運行阻力大大減小，使刮板輸送機(jī)（轉(zhuǎn)載機(jī)）的運行能耗明顯降低，為煤礦生產(chǎn)節(jié)約了寶貴的電能。同時基本消除了擠鏈、壓溜等現(xiàn)象的發(fā)生。
（4）在煤礦井下，空間狹小，設(shè)備繁多，搬運、安裝和維修工作非常困難。經(jīng)等離子熔覆強(qiáng)化技術(shù)耐磨處理后，壽命明顯延長，大大減少了搬運次數(shù)，同時減少了搬運過程中的安全隱患。
根據(jù)刮板運輸機(jī)使用要求規(guī)范，中板磨損達(dá)到30%以后，由于槽體強(qiáng)度不夠而造成槽體的報廢，刮板機(jī)每完成一個工作面后升井維修，通常對于磨損嚴(yán)重并不能保證下個工作面完成的中底板采用更換的方法或直接報廢。
等離子熔覆耐磨處理與修復(fù)方法不僅可以大幅度提高耐磨性能，而且可以修舊利廢，重復(fù)利用，并且采用數(shù)控熔覆設(shè)備可以處理底板與槽幫下沿等手工難以修復(fù)的部位。
二、等離子耐磨處理技術(shù)簡介
1.等離子熔覆耐磨處理技術(shù)
等離子熔覆技術(shù)的基本原理是：在柔性高溫等離子束流的作用下，將合金粉末與基本表面迅速加熱并一起熔化、混合、擴(kuò)散、反應(yīng)、凝固，等離子束移動的同時自激冷卻，從而實現(xiàn)零部件表面的強(qiáng)化與硬化。和堆焊相比，等離子熔覆層的質(zhì)量、與基體結(jié)合力及經(jīng)濟(jì)性能都要高出一籌。與激光熔覆相比，生產(chǎn)成本低、功率轉(zhuǎn)換率高，生產(chǎn)交效率高，可實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
可在銹蝕及油污的金屬零件表面不經(jīng)過噴砂等復(fù)雜的前處理工藝，直接進(jìn)行等離子熔覆，工藝簡單；
等離子束能量密度高，基材表面與合金粉末同時熔化，保證了合金層與基材之間呈完全冶金結(jié)合，在沖擊載荷下不脫落；
采用先進(jìn)的數(shù)字控制技術(shù)，可實現(xiàn)穩(wěn)定批量生產(chǎn)?？蓪崿F(xiàn)中板、底板及槽幫上沿同時處理，補(bǔ)缺了其它設(shè)備不能完成的工作。
2.等離子熔覆技術(shù)關(guān)鍵點
（1）形成環(huán)狀負(fù)壓等離子束，減少粉末材料在等離子射流中的速度差異，并減少粉末散失。
（2）等離子發(fā)生器噴嘴周圍增加均壓環(huán)槽，獲得柔性等離子束，減小沖刷力，防止合金氧化，穩(wěn)定弧柱。
（3）設(shè)計高放熱原位反應(yīng)體系，通過添加 B、Si、Re 等元素，降低熔體粘度，提高流動性。
3.等離子束表面冶金層的金相組織與性能
4.等離子束表面冶金設(shè)備的主要構(gòu)成
控制部分——控制各部件按照工藝參數(shù)穩(wěn)定運行；
主電源——供給高空載電壓的大功率陡降外特性直流電；
等離子炬——轉(zhuǎn)移弧同步送粉柔性弧長壽命等離子炬；
送粉系統(tǒng)——與起滅弧無滯后同步開關(guān)送停粉寬參數(shù)；
炬水冷系統(tǒng)——恒溫冷卻等離子炬及電纜，有水壓保護(hù)；
機(jī)械傳動系統(tǒng)——按照實際工件專門設(shè)計；
工裝——按照實際工件專門設(shè)計。
5.等離子精細(xì)熔覆技術(shù)耐磨處理的技術(shù)特點與優(yōu)勢
等離子熔覆技術(shù)是解決金屬表面耐磨、耐腐蝕、耐沖擊的最新技術(shù)方法?？梢源蠓忍岣呓饘倌湍バ阅?，同時可以達(dá)到修舊利廢，降低成本。
我們公司對刮板輸送機(jī)的易磨損部位如中部槽的中板、底板和槽幫鋼、機(jī)頭機(jī)尾的中板、底板、側(cè)幫等進(jìn)行等離子熔覆強(qiáng)化處理后，可顯著地提高刮板輸送機(jī)的整體耐磨性能，使整機(jī)各功能部件達(dá)到了最佳匹配，提高了溜槽的使用壽命。該技術(shù)修復(fù)再制造的中部槽，過煤量超過進(jìn)口中部槽，成本僅為25-30%，性價比高，正逐步替代進(jìn)口耐磨合金鋼中部槽。
（1）等離子熔覆層具有以下技術(shù)特征：
——熔覆層厚度在1.5～2mm之間；
——熔覆層顯微硬度可達(dá)到HRC55以上；
——熔覆層與中板的結(jié)合強(qiáng)度高于耐磨焊條堆焊；
——等離子合金層表面平整無明顯凸點的凹坑；
——熔覆合金層磨擦系數(shù)比中板、底板降低50%；
——熔覆合金層耐酸耐鹽水腐蝕性是16Mn中板、底板的10倍以上。
（2）利用等離子熔覆技術(shù)對刮板輸送機(jī)中部槽進(jìn)行耐磨強(qiáng)化處理后，可達(dá)到綜合提高使用效能之目的。主要體現(xiàn)在以下四個方面：
（a）中部槽的中板、底板、機(jī)頭機(jī)尾的中板、舌板為刮板輸送機(jī)運行過程中磨損速度最快的部分，磨損到一定程度后，便會因為強(qiáng)度不夠而報廢。對此，根據(jù)磨損部位及程度的不同，確定合適的熔覆參數(shù)，使用等離子熔覆耐磨強(qiáng)化技術(shù)進(jìn)行耐磨處理，可使中板的耐磨壽命延長2倍以上。
（b）中部槽的槽幫兩端部位因為受到鏈條和刮板連接環(huán)的接觸磨擦，磨損較快。利用等離子熔覆強(qiáng)化設(shè)備，在槽幫的兩端進(jìn)行熔覆處理，可顯著延長它的使用壽命，使用壽命可延長2倍以上。
（c）合金熔覆層間的磨擦系數(shù)約為中板、底板和槽幫鋼的50%，運行阻力大大減小，使刮板輸送機(jī)的運行能耗明顯降低，為煤礦生產(chǎn)節(jié)約了寶貴的電能。同時基本消除了擠鏈、壓溜等現(xiàn)象的發(fā)生。
（d）在煤礦井下，空間狹小，設(shè)備繁多，搬運、安裝和維修工作非常困難。經(jīng)等離子熔覆強(qiáng)化技術(shù)耐磨處理后，壽命明顯延長，大大減少了搬運次數(shù)，同時減少了搬運過程中的安全隱患。
三、等離子精細(xì)熔覆技術(shù)與傳統(tǒng)耐磨工藝處理的技術(shù)比較
1.技術(shù)比較
2.等離子精細(xì)熔覆技術(shù)在本領(lǐng)域的競爭力表述
我們公司研究的等離子精細(xì)熔覆技術(shù)耐磨熔覆層以(Fe, Cr)7C3為主強(qiáng)化相，硬度達(dá)HRC55以上，采用美國ASTM-G65標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行磨損試驗，熔覆層磨損失重僅為0.056g，同等試驗條件下球墨鑄鐵和瑞典Hardox450耐磨鋼的磨損量分別為3.1g和0.8g，耐磨性能分別提高54倍和13倍。該技術(shù)還可以根據(jù)需要加入CrC或WC強(qiáng)化相，以滿足不同的工況需求。采用該工藝制備的高溫耐磨層在700℃工況條件下的使用壽命為不銹鋼件的5-15倍，制備的耐腐蝕熔覆層性能優(yōu)于鍍鉻層，按照ASTM-G48標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的點蝕試驗表明熔覆層的耐蝕性能為304不銹鋼的1.2～2倍。該技術(shù)與激光熔覆工藝相比具有單次熔覆層厚、冶金過程充分、無夾渣、可熔覆工件內(nèi)孔等優(yōu)勢；與電鍍硬鉻相比具有無Cr6+污染、熔覆層厚、高溫耐磨性能優(yōu)越、與基體呈冶金結(jié)合、可根據(jù)需要靈活添加合金元素等優(yōu)勢，與等離子噴涂比具有熔覆層厚、結(jié)構(gòu)致密、無氣孔、夾雜和裂紋、與基體結(jié)合牢固等優(yōu)點，該技術(shù)徹底摒棄了傳統(tǒng)工藝中的工藝簡陋、高耗能、重污染等所有弊端，可取代以上工藝而應(yīng)用在大型柴油發(fā)動機(jī)缸套、油缸、液壓支架立柱等惡劣工況條件下的工件的強(qiáng)化，實現(xiàn)工藝連續(xù)化生產(chǎn)，消除二次污染，利用該技術(shù)在煤礦行業(yè)修復(fù)的液壓支架活塞桿項目，表面具有極高的耐磨耐蝕性能，是原來的10～20倍，硬度達(dá)到HRC40～60，大大延長了其使用壽命，該科技成果整體技術(shù)性能達(dá)到國際先進(jìn)水平。
四、經(jīng)濟(jì)性分析
1.等離子熔覆技術(shù)創(chuàng)新在循環(huán)經(jīng)濟(jì)中的作用
該技術(shù)在柔性高溫等離子束流作用下，將合金粉末與基體表面迅速加熱并一起融化，混合、擴(kuò)散、反應(yīng)、凝固，等離子束離開后自激冷確，在基體表面形成一個耐磨合金層，從而實現(xiàn)表面的強(qiáng)化和硬化。通過對國內(nèi)部分大公司的刮板運輸機(jī)中的中部槽和轉(zhuǎn)載機(jī)的技術(shù)修復(fù)，延長了其設(shè)備部件的使用壽命，減低零部件的使用量，符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)中的“減量化”原則；使其獲得新的使用性能，符合“再利用” 的原則；同時采用表面強(qiáng)化和修復(fù)技術(shù)，可以節(jié)約資源、減少排放對環(huán)境的污染， 符合“資源化”的原則。由此可以看出，等離子熔覆技術(shù)是金屬零部件在制造過程中“降低消耗、降低排放、提高效率”的重要手段，在循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中有不可替代的位置。該技術(shù)通過進(jìn)一步分析、研究、設(shè)計強(qiáng)化涂層，可最大限度的提高工礦機(jī)械、零部件的使用壽命，充分有效、合理的利用資源，將在汽車、電力、冶金、石油和機(jī)械等工業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域中發(fā)揮節(jié)約資源、節(jié)能減排的重要作用。據(jù)國家權(quán)威部門統(tǒng)計，我國每年報廢的中部槽多達(dá)50～60萬節(jié)，若能全面推廣使用等離子熔覆工藝技術(shù)，可節(jié)省鋼材 610～712萬t，實現(xiàn)價值2140～2188億元。如今許多煤礦機(jī)械的生產(chǎn)廠家, 為了提高煤礦生產(chǎn)的可靠性, 將刮板輸送機(jī)中部槽的中板采用進(jìn)口鋼板, 將厚度由25～30mm 提高到40～50mm，估計成本將增加1～2倍，一部普通刮板輸送機(jī)在運載60～80萬t煤之后就報廢了，稍大型刮板輸送機(jī)的中板采用厚度為50mm的進(jìn)口鋼材,而該機(jī)的過煤量也只是在300萬t左右。按年全國煤炭產(chǎn)量20億t及采煤機(jī)械化平均水平45%統(tǒng)計,保守估計，采用等離子熔覆耐磨處理技術(shù)每年可為全國刮板輸送機(jī)減少磨損節(jié)省資金10～12億元。
“循環(huán)經(jīng)濟(jì)、可持續(xù)發(fā)展”是國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的方針和國策，以等離子熔覆技術(shù)為代表的表面強(qiáng)化與修復(fù)技術(shù)，有著廣闊的市場和發(fā)展前景。循環(huán)經(jīng)濟(jì)作為減輕對自然資源的壓力和增強(qiáng)對生態(tài)環(huán)境保護(hù)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，是人類社會實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇，等離子熔覆技術(shù)及耐磨產(chǎn)品的問世正是填補(bǔ)了物質(zhì)流動方向“資源---產(chǎn)品—再生資源”的閉環(huán)流動型，以“減量化、再利用、再循環(huán)”的反饋式流程，實現(xiàn)“高利用、低排放”，從根本上消除了長期以來經(jīng)濟(jì)增長與環(huán)境資源之間的矛盾，既能減輕企業(yè)發(fā)展的成本壓力，實現(xiàn)加快經(jīng)濟(jì)發(fā)展的目標(biāo)，又能加快企業(yè)的流動性發(fā)展，還能最大限度的保護(hù)和利用好自然資源和環(huán)境，是工業(yè)化、城市化與生態(tài)化有機(jī)結(jié)合的根本途徑，是實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境“雙贏”的最佳模式。當(dāng)前，進(jìn)行科學(xué)的規(guī)劃和布局，盡快提高我國表面強(qiáng)化工程的綜合能力，將在國家經(jīng)濟(jì)新常態(tài)的經(jīng)濟(jì)增長模式中發(fā)揮其更大的作用。
2.具體數(shù)據(jù)及分析
以某煤礦企業(yè)刮板運輸機(jī)中部槽和轉(zhuǎn)載機(jī)上的應(yīng)用為例，耐磨技術(shù)采用nm-w-8金屬合金粉末，使用自動化機(jī)械手臂操作，使用專用等離子設(shè)備，根據(jù)實際溜槽磨損程度采用菱形焊接紋路，耐磨處理后大大提高了磨損嚴(yán)重中部槽的耐磨性，延長了使用壽命，成本大幅下降，處理后的熔覆層硬度達(dá)到HRC55以上，耐磨合金層表面與刮板鏈條摩擦形成光滑表面，摩擦系數(shù)減少，減輕了輸送煤炭時的運行阻力，降低了10%～30%的運行阻力，該煤礦企業(yè)刮板輸送機(jī)及轉(zhuǎn)載機(jī)購買總價款為3000萬元，刮板輸送機(jī)使用壽命一般為3年，采用該技術(shù)后，使用壽命延長了4～5年，增加了1.5倍左右，為企業(yè)節(jié)省了1500萬元費用，同時節(jié)省安裝搬家1500工時，節(jié)省電費近20萬元。等離子熔覆以高效率、低成本、熔覆層質(zhì)量優(yōu)異等綜合優(yōu)勢得到合作各方好評。
五、等離子熔覆技術(shù)施工方案
檢驗標(biāo)準(zhǔn)：MT183-1988《刮板輸送機(jī)中部槽》和《煤礦機(jī)電設(shè)備檢修技術(shù)規(guī)范》執(zhí)行。
具體耐磨處理步驟按排如下：
1.進(jìn)場前需甲方提供相應(yīng)的施工場地；免費提供水、電、住宿、行車、叉車、等運輸設(shè)備；
2.具備施工條件后供方安裝調(diào)試機(jī)器，并檢查統(tǒng)計需要修復(fù)的中部槽表面磨損情況；
3.清點現(xiàn)場，逐一整理分類所需耐磨處理中部槽，對需要修復(fù)的中部槽進(jìn)行表面附著物清理；
4.對于中部槽中板中部鏈溝部分，先采用普通堆焊填平后再熔覆耐磨層；
5.溜槽槽幫、接口處做一道耐磨層； 前溜溜槽僅底板做耐磨處理；后溜溜槽中、底板及鏈溝做耐磨處理；
6.對于中板熔覆圖形采用菱形網(wǎng)格加強(qiáng)型熔覆層布置，熔覆層寬度8-10mm，熔覆層厚度為比母板高出1.5～2mm；詳見圖1，圖2；
7.中板兩側(cè)自動化設(shè)備達(dá)不到的死角，由手持設(shè)備做填補(bǔ)；中間鏈道部分做重點強(qiáng)化處理；
（8）槽幫鋼兩端頭（接口處）采用手持設(shè)備熔覆150-200 mm。
根據(jù)具體情況選擇合適的工藝參數(shù)：
粉末硬度：HRC55 以上；
熔覆曲線形式：菱形；
熔覆電流：200-450；
等離子弧高度：15-55mm；
熔覆速度：0.3-1.2m/min；
送粉量：4-10（送粉器數(shù)字表顯示值）；
大離子氣：5-15；
小離子氣：4-15；
送粉氣：4-18；
冷卻水設(shè)定溫度：15-25。
六、等離子精細(xì)熔覆技術(shù)處理效果展示
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