耐磨技术在卸船机抓斗中的应用

韩 冲 张 涛

日照港集团股份二公司

耐磨技术在卸船机抓斗中的应用

韩 冲 张 涛

日照港集团股份二公司

在实际生产过程中，卸船机抓斗现有的板材，已经达不到使用要求，易造成斗体磨损、变形等现象，为解决实际问题我们从耐磨衬板中将耐磨技术应用到抓斗上，将高铬合金复合耐磨板替换抓斗易磨损的部位，有效地延长了抓斗的使用寿命。

卸船机；抓斗；斗体；耐磨

1 背景

日照港矿石卸船机使用的抓斗采用的是四索双颚瓣，额定载荷分为两种：62T、64T。随着卸船作业量的不断增长，抓斗的使用频率也在不断地增加，随之也出现了斗体问题，给卸船作业带来环保问题及安全隐患。经过总结，发现磨损部位主要分布在韧口板、侧板、弧板、内筋板、斗角等处。目前抓斗斗体采用的材质为Q345钢板，作业量到 60万吨后开始出现磨损，至100万吨后出现磨透甚至变形，造成作业过程中撒漏料现象频发，作业至200万吨将需要抓斗大修，在此情况下抓斗的原材料已达不到生产需求。因此，寻找其他的材料对原材料进行替代以解决磨损问题。

2 主要技术创新点

2.1 耐磨材料

卸船机卸料系统的衬板多采用的是陶瓷和铸铁材料，耐磨性能不是很好，随着卸船机作业量的不断增加，这一问题更加凸显，因此引进了新材料-高铬合金耐磨衬板。试验发现此类衬板符合设备要求，因此可将高铬合金复合耐磨板运用到抓斗斗体易磨损的部位。高铬合金复合耐磨钢板的主要特点如下：

(1)高铬合金复合耐磨钢板由一系列熔敷焊道组成，表面平整。

(2)高铬合金复合耐磨钢板焊道内存在大量发丝状应力释放裂纹，裂纹始于敷焊层，止于基板层，且裂纹分布均匀。

(3)高铬合金复合耐磨钢板有一条均匀平稳的渗透线，使耐磨层与基板层间的冶金熔合得最好。

(4)高铬合金复合耐磨钢板基板是Q235、Q345等普通钢板或合金板，保证耐磨钢板具有韧性和塑性，以提高抵抗外力的强度，可采取焊接、塞焊、螺栓连接等多种方式和其他结构进行联系，连接牢固，不容易脱落，具有焊接性能强的特点。

(5)高铬合金复合耐磨钢板选择不同厚度基板，堆焊不同层数和厚度的合金耐磨层，可以得到不同厚度和不同用途的钢板，最大厚度可达到30mm以上，选择性广。

(6)高铬合金复合耐磨钢板能够按要求进行加工、冷弯成型、焊接、弯曲等，方便使用；可以现场拼焊成型，使维修更换工作变得省时、方便，大大降低工作强度，加工性能优越。

2.2 耐磨板与斗体母板的焊接

(1)耐磨板与抓斗本体板、耐磨板与耐磨板对接焊缝均采用工艺焊缝。

(2)耐磨板拼接焊缝要平整，不能伤及母材。

(3)耐磨面要去掉耐磨层后再对接焊接，对接焊好后焊道要用耐磨材料(药芯焊丝)覆盖与其它耐磨层厚度一致，以保证全覆盖。

3 创新过程

3.1 设计思路

(1)将高铬合金复合耐磨板运用到抓斗斗体易磨损的部位。高铬合金复合耐磨钢板是以韧性、塑性很好的普通钢板或合金钢作为基板，将高碳高铬、锰、钼等稀有合金材料通过堆焊的方式与基板牢牢的结合在一起，使耐磨材料与母板之间形成共熔合金耐磨层，结合耐磨层耐磨性能和基板的承载、变形能力和可焊接性，既耐磨又耐冲击。

(2)耐磨板与抓斗本体板、耐磨板与耐磨板对接焊缝均采用工艺焊缝；耐磨板拼接焊缝要平整，不能伤及母材；耐磨面要去掉耐磨层后再对接焊接，对接焊好后焊道要用耐磨材料(药芯焊丝)覆盖与其它耐磨层厚度一致，以保证全覆盖。

3.2 设计现场情况

3.3 该抓斗与现有抓斗的数据对比

表2

表2中可以看出耐磨抓斗在几个重要参数上几乎都没有变化，且延长了使用寿命，达到降低成本的目的。以改造后的抓斗为例，普通抓斗卸船量达到200万吨就需要大修，而改造后的耐磨斗作业量达到600万吨后，整体磨损量较小。耐磨斗体具有以下优势：

1)使用寿命延长，降低了成本；

2)斗体密封性能加强，避免了卸船过程中的撒漏料，降低了环境污染；

3)斗体磨损降低，减小了斗体维修量。

4 效益分析

4.1 直接经济效益

4.1.1 目前大修一台抓斗的费用约为20万元，前面也提到过抓斗作业量达到200万吨就需要大修，且大修3次后抓斗就需报废，采购1台新抓斗的费用约为60万元。

4.1.2 改造1台耐磨抓斗约为15万元，耐磨抓斗的作业量为800万吨。

40万+60万*3=220万元

4.2 社会效益

4.2.1 提升了公司服务形象

卸船机作为日照港的主力生产设备，作业效率极为重要。卸船机耐磨抓斗的应用，降低了作业过程中卸船机的不必要停机，提高了卸船效率。

4.2.2 避免撒漏，保证作业环境

耐磨抓斗使抓斗的整体密封包容性能增强，从而保证卸船过程中防撒漏，尤其是特殊货物(球团等)，使卸船现场干净清洁，符合设备“5S”管理理念。

4.2.3 耐磨抓斗引领了抓斗的改进方向

耐磨材料在抓斗上的使用，我港属首次，在抓斗制造与维修过程中也属首次。耐磨抓斗的应用，让全国各大港口看到了日照港在港口科技创新进步的成效，更好地向全世界宣传港口。

[1] 畅启仁，萧乾信.港口起重机[M].上海海事大学，2011，6.

[2] 单辉祖.材料力学[M].高等教育出版社，2004，1(第一版).

[3] 畅启仁.散货抓斗[M].人民交通出版社，1990.

(三)我国治安领域智能巡逻机器人应用现状分析

三、智能机器人在犯罪现场勘查中可拓展的应用情况

智能机器人作为国家“863计划”的重要研究对象，发展到现在已经拥有了一定成果，且已经在公安工作特别是危险作业工作中作为人力替代起到了良好的辅助作用。接下来我们探讨一下智能机器人在公安侦查的犯罪现场勘查中可以怎样拓展它的应用情况。在这部分内容中，我们将无人机也纳入低智能移动机器人的行列一并探讨。

(一)智能移动机器人在犯罪现场保护中可拓展的应用

在刑事侦查活动中，犯罪现场是多数刑事案件侦查工作的起点。随着信息化时代的推进，数字智能与人的合作变得简捷高效可靠性强，在犯罪现场保护中适时引入机器人显得相对重要。犯罪现场中蕴含着大量的犯罪信息，因此只有通过细致有效的现场勘查工作，对这些犯罪信息进行深入分析研究，才能对犯罪行为有正确的认识，为后续的侦查工作打下良好的基础。但由于当前警力不足，我们需要拓展机器人在犯罪现场保护中的人力替代性低智能应用。

在室外现场保护中，智能移动机器人可以进行基于PGIS(警用地理信息系统)的相对大范围巡逻路径规划，并借助低自由度的运动实现总体保护区警戒线与告示牌设置。在次级保护区保护方面，智能移动机器人可以进行基于公安系统人员信息数据库的准入人员信息核对，确保只有特定人员可以进入次级保护区。核心保护区，由于现场勘查人员在操作具体工作时空间小、任务重、有一定心理压力，因此不再适合安排机器人进入核心保护区进行警戒，而应该由机器人承担基于现场气候云软件感知现场气候变化而进行保全、维护明显痕迹、物证的任务。

在室内现场保护中，由于空间范围较小，智能移动机器人可以直接封锁出入口，在进行被动式环境信息输入后，机器人有能力迅速对犯罪现场环境信息进行学习并得出应封锁出入口所在位置，并联合警员严格管控人员出入。另一方面，在对现场环境信息进行学习之后，智能机器人有能力基于PGIS系统规划出外围保护范围并设立机器人岗哨。

(二)仿人机器人在巡视现场中可拓展的应用

巡视现场是指侦查人员到达犯罪现场之后，为了确定现场的勘验范围、重点、顺序，对现场的内部状态、外部状态以及周围环境所进行的概览性的巡视观察。而传统的人工现场巡视主要存在无法完全保护所有证据，而引入仿人机器人后，二足式仿人机器人可以实现与无人机摄像的互补，对犯罪现场进行全方位详细记录。仿人机器人有能力运用多种多个仿人传感器进行行进路线规划与现场各种物质属性确定并根据系统要求进行拍摄，并在过程中做到尽可能全面充分保护案发现场。

(三)无人机在刑事数码现场照相与录像中可拓展的应用

无人机作为新兴小型航空器，在社会上倍受推崇，公安部也于2014年将无人机纳入警用航空管理范畴，更在2015年初印发《关于进一步加强公安机关视频图像信息应用工作的意见》，明确将无人机航拍设备纳入移动无线视频监控系统，为无人机在警务实战中的应用提供有力支撑。[2]

在传统的现场照相中，现场方位照相与现场概貌照相都需要耗费较大精力进行拍摄，而借助无人机进行拍摄之后只需要远程遥控，能够大量节约警员警力。另外在传统的现场重点部位即进入核心保护区之后的数码照相往往存在忽视某些方面且有可能破坏证据的可能性，采取无人机进入案发现场则完全没有这些问题，一方面，人工控制无人机在进行简易培训之后即可掌握全面记录现场情况的技能；另一方面，由于无人机在空中运行，不会与现场任何痕迹、物证发生接触，因此可以对犯罪现场进行良好的保护。

注释：

①摘选自《智能机器人》，哈尔滨工业大学出版社，ISBN978-7-5603-3247-5

参考文献：

[1]李波著.《侦察排爆移动机器人的现状及关键技术》，机电一体化杂志，2014(2)版

[2]毕小菊著.《公安部将无人机纳入警用航空管理范畴》，南方法治报，2015年9月14日

In the actual production process， the existing plate unloader grab， has not reached the requirements， easy to cause the bucket body wear， deformation and other phenomena， to solve the actual problems we will wear plate lining technology to grab from the high chromium alloy wearresistant， wear-resistant composite plate replacement grab easy wear parts，effectively prolong the service life of the grab.

ship unloader； grab ；bucket body； wear resistance；