定量仓及箕斗衬板磨损原因分析

曹勇，岳宏霖

（1．兖矿集团大陆机械有限公司，山东 济宁 272000；2．天津中矿新材料科技有限公司，天津 300350）

1 背景及现状描述

某公司定量仓和提升箕斗衬板磨损严重，需要经常更换和修补衬板，平均使用寿命不足3 个月，严重影响了生产效率，反复更换既增加了经济成本，又增加了工人的劳动强度。

对此，相关技术专家深入现场实地勘察，测绘并了解设备使用情况：（1）落料点衬板原始厚度16mm，使用2 个月后厚度余量约为8mm，局部区域甚至只有2 ～3mm，减薄严重；（2）衬板变形严重；（3）螺栓头磨损严重，部分已经全部磨光；（4）衬板强度不够，发生局部翘曲；（5）衬板底部堆积煤泥和矸石；（6）定量仓背底板变形凸出；（7）扇门衬板磨损严重，仅剩余约3 ～4mm 厚度；（8）衬板表面不光滑，容易粘煤，不易清理；（9）表面有堆焊层的耐磨板不耐冲击，耐磨层容易脱落；（10）定量仓出口处衬板冲击严重，变形凸出，现场在其表面又焊接了一块；（11）侧板底部螺栓磨损，并发生翘曲。

2 原因分析

定量仓和提升箕斗是煤矿运行的主要设备，需要保障开机率和运转效率。但该公司主井不仅用于提升煤炭，也用于提升矸石，导致设备使用强度大、负荷高，结合衬板使用时间较短等情况，分析原因如下。

2.1 定量仓落料点的落差较高

物料以较高速度和较大冲击力作用在衬板表面，在初始放料时，容易形成较大应力。

2.2 输送物料的硬度较高

由于定量仓经常性用于提升矸石，矸石的硬度为莫氏4～5，而煤的硬度仅为莫氏2 左右，且煤有一定的自润滑特性，因此在输送矸石时，衬板所受到的磨损及冲击更加严重。

2.3 提升物料中水份含量大

该公司由于地质条件原因，存在物料中含水较大的现象，物料与衬板摩擦中，由于淋水的存在，容易出现腐蚀磨损。在使用表面有裂纹的堆焊钢板时，水分通过裂纹渗入衬板内部，使内部材料发生锈蚀，加速了疲劳剥落的过程。

2.4 沉头螺栓

由于衬板与背底板连接的方式是铆接，即通过M16 的沉头螺栓进行连接，在使用时，螺栓头相比耐磨衬板更易发生磨损，当物料冲击磨损螺栓头时还会发生变形。以16mm 厚衬板为例，该部位有效使用厚度仅为6mm，磨损后只剩下沉头螺栓的斜面部分和平台部分，连接强度大大降低。因此，在螺栓连接部位容易发生衬板与背底板脱开的现象。

2.5 背底板变形

由于背底板凸出变形，衬板与背底板的结合没有完全贴上，中间出现孔隙后小颗粒煤及矸石容易进入，产生磨粒磨损，经过多次冲击变形后，衬板的边缘处会集聚更多的煤和矸石，导致衬板更进一步的变形，加剧了磨损。

2.6 衬板用材问题

经了解，现场使用的衬板有两类：表面堆焊耐磨板和普通锰板。

（1）堆焊耐磨板表面硬度高，产品主要是在普通板Q235 钢板表面进行明弧堆焊，堆焊材料以铁基碳化铬为主，硬度可达HRC60 左右，但同时存在下列问题：首先，由于堆焊层硬度高导致表面存在一定数量的裂纹，继而使表面的摩擦系数增大，长时间使用时煤粉容易粘附于衬板表面，堆积后难以清理；其次，堆焊后的硬化层组织中主要含有碳化铬，抗冲击性非常差，使用时易发生疲劳剥落，导致表面出现大量大小、形状不一的剥落坑，继而发生磨损失效；最后，在Q235 表面堆焊后，在设计尺寸不变的情况下，其耐磨层的有效使用厚度减少，当表面堆焊层磨损后，剩下的Q235 基体普通钢板强度低，其屈服强度仅为235MPa，高冲击工况下易发生变形，且不耐磨。

（2）普通锰板使用16Mn，属于低碳低合金钢，其Mn含量约为1.0% 左右，耐磨性较差，表面硬度偏低，仅为HB220-280，因此，其抗硬质相切入力较弱；同时，16Mn 钢衬板屈服强度也只有345MPa，容易发生变形。

2.7 衬板缝隙未处理

由于衬板均使用螺栓与背底板连接，以螺栓连接点为支点，当衬板受到强冲击作用时，衬板四周最容易先发生翘曲变形，多次循环疲劳后变形加大，磨损行为也会加重。

3 结语

经过分析，定量仓和提升箕斗衬板使用过程中存在腐蚀磨损、冲击磨损以及磨粒磨损，其失效的主要形式为腐蚀及疲劳剥落。因此，可以从材质选择、现场焊接工艺以及连接形式等角度出发进行改进，以期降低磨损。