溜槽衬垫的制作方法

本实用新型涉及一种如火力发电站厂等搬运煤炭的输送机所采用的溜槽衬垫。

背景技术：

在火力发电站为了运输大容量煤炭而设置输送机系统，一般在移送方向的转换点设置溜槽。因为溜槽利用落差运送煤炭，故需另外设置保护溜槽的衬垫。不过由于煤炭里含有的硫磺气体与持续下落的煤炭冲击和被剐，衬垫磨耗严重而不得不频繁更换溜槽衬垫。

溜槽衬垫设置在溜槽内侧墙面，且因大部分为钢板材料，故相当重。溜槽衬垫的固定是：在以厚实的钢板制成、以适当的大小切断的衬垫钢板上通过焊接来形成洞孔，并在洞孔中采用螺丝等固定部件来进行固定。问题是这种更换作业需要在狭小且恶劣的环境里手动完成，因此在跨越数公里的长区间里执行更换作业时，其可操作性很不理想。在如煤炭中散发的硫磺等有害气体存在的有害环境中进行焊接作业，其劳动强度很大，且安全事故危险度高。

另外的问题在于，衬垫是由铁系或陶瓷类/橡胶类或者塑料等做成，故磨耗非常快、更换周期短。

技术实现要素：

所要解决的技术问题

本实用新型的目的是提供一种溜槽衬垫，其更换作业简易且由耐蚀性及耐磨耗性卓越的新型结构以及材料制成。

解决问题的技术方案

依据上述目的的本实用新型提供一种溜槽衬垫，包括：多个钢板，其在整个表面上具有凸印，并具有用于插入固定部件的洞孔，且多个钢板各自同一成型，凸印部分与洞孔分别形成在各个钢板的同一位置上，上述钢板叠层排列并通过焊接方法彼此接合，上述固定部件用于将溜槽衬垫固定于溜槽内侧墙面上。

另外，本实用新型的溜槽衬垫对由包含0.15～0.9％碳的钢(Fe)系材料制成的溜槽衬垫用钢板进行焊接从而多数重叠，上述钢板表面形成高铬涂层，故提高耐磨耗性。

还有，本实用新型在上述溜槽衬垫的制作过程中，为了确保能够插入多个螺栓，预先将形成有洞孔的多张薄钢板对齐排列并通过焊接相互接合，做成工作人员可容易拿起的重量，从而在更换溜槽衬垫时，将溜槽衬垫上固定的上述螺栓压入溜槽内侧墙面即可完成溜槽衬垫的更换作业。

同时，本实用新型在上述溜槽衬垫的表面形成凸印而加强对砂砾形态的煤炭的耐冲击性。

再者，在本实用新型的上述溜槽衬垫中，以铬涂覆的凸印面的硬度是350至420HV，且凸印间的平坦面作为焊接处理部通过焊接将其硬度提高至500至900HV，由此，无凸印的部分即使没有冲击吸收功能，也可以通过加强高硬度的特性，而加强整体耐蚀性。

实用新型的效果

依据本实用新型中，其并非使用厚实的钢板，而是设计为重叠多张涂层处理的板材，由此提供了使用轻质材料的溜槽衬垫，从而让安装及更换作业更加容易。

并且，依据本实用新型溜槽衬垫本身构成为：以多层重叠的钢板焊接排列，并形成有墙面作业用螺栓插入孔。因此在更换工作时不需要焊接工艺，只需通过加压从而将螺栓固定到溜槽内侧墙面即可完成作业，故提高作业性的同时提高作业的安全性。

还有，通过对构成溜槽衬垫的钢板实施耐蚀性涂层，即使使用让溜槽衬垫重量减少的材料，其耐蚀性也会提高而延长更换周期。依据本实用新型的耐蚀性涂层具有400HV以上的高硬度，0.4以下的低摩擦系数，同时具有在盐水喷雾试验中24小时以上未观察到有腐蚀出现的耐蚀性，因而可延长溜槽衬垫的寿命。

此外，通过在本实用新型的溜槽衬垫表面添加凸印，从而吸收了煤炭等坠落物的冲击，且突出的凸印之间平坦的平面部通过涂覆与焊接将硬度提高至500至900HV，由此进一步提高耐磨耗性，从而延长更换周期。

还有，本实用新型的溜槽衬垫中以软钢来替代基本材料，且通过高效率的涂层处理工艺，与现有成本相比减少约40％左右。

附图说明

图1是显示制作本实用新型溜槽衬垫的工艺顺序的概括图。

图2是构成本实用新型溜槽衬垫的钢板斜视图。

图3是为了说明本实用新型溜槽衬垫涂层处理的概要图。

图4是依据本实用新型的实施例，可看出在低合金钢板材涂上铬层的SEM相片。

图5是依据本实用新型的实施例，示出将以高镀铬层涂覆的板材钢板重叠后焊接的焊接面的SEM相片。

图6是依据本实用新型的实施例，示出以高镀铬层涂覆的板材钢板的摩擦系数的图表。

图7是依据对本实用新型溜槽衬垫进行的涂覆处理的表面显微硬度(microhardness)的图表。

具体实施方式

以下，将参考附图对本实用新型的优选实施例进行详细说明。

在图1概括显示了对本实用新型溜槽衬垫的制作及设置的整个过程，且图2显示了构成溜槽衬垫的一片钢板100。

作为加工简单且较轻的材料，可举例软钢板材(mild steel)2mm厚度的板材钢板。本实用新型采用这样的软钢或低合金钢，将形成有凸印110及用于固定螺栓的洞孔120的钢板以金属模具成形。凸印是为了缓冲掉落的煤炭等的荷载冲击，且洞孔120用于固定螺栓200。优选地，洞孔的位置在钢板100各顶点的附近。

即，本实用新型在制作溜槽衬垫时，预先在构成溜槽衬垫的金属钢板本身上形成用于插入螺栓的洞孔，从而去除了在进行溜槽衬垫更替作业时，与以往一样在现场通过焊接而打穿洞孔的不方便与危险性。

为了制作这样的溜槽衬垫，首先用金属模具将软钢板成型。将软钢板制作成型为凸印形状，并在一定位置形成洞孔的形状。

接着，将已成型的软钢板各自作涂层处理。即，溜槽衬垫配置的环境由于煤炭的冲击以及包括硫磺在内的气体浓度高而容易腐蚀。因此优选地，为了提高耐蚀性而实施高铬涂层。如本实施例的形成有凸印与洞孔的非单纯形状的母材，其镀膜方法适合采用包渗法(pack cementation)。

因此，本实用新型将已成型的软钢放入密闭室，真空化至10-2Torr内外后，填入含有铬的原料粉末、活性剂及填充剂，采用包渗法使高浓度的铬吸附并渗透于钢板表面，从而进行高铬涂覆。在此，涂层组合物含有铬(Cr)粉末5～15重量％、活性剂0.05～5重量％及惰性填充剂80～90重量％。活性剂可使用能够生成金属卤化物气体的含有卤族元素的物质。本实施例中，使用由NH₄Cl、NaCl、NaF中一种以上组成的活性剂。还有，填充剂使用氧化铝(Al₂O₃)。

镀膜(Coating)过程如下：

往密闭室内放入氢(H₂)及氩(Ar)气后，将温度升高到700至1050℃，将金属原料粉末(Cr)或由Fe(70～80重量％)-Cr(20～30重量％)(铁铬合金)组成的合金粉末以10～40重量％混合，作为母合金(master alloy)，再加入活性剂0.4～3重量％左右，活性气体反应生成金属卤化物气体，当活性剂采用NH₄Cl时，其反应方程式为：Cr+2NH₄Cl→CrCl₂+N₂+4H₂。此时若母合金太小的话，反应速度虽快但缺点在于反应后铬原料难以回收利用，一般使用的铬及铁铬合金的大小直径为0.1～5mm。此时上述大小可以依据被涂覆产品的形态和大小及反应温度而选择最合适的大小。

这样的工艺是在钢板表面与洞孔的内墙面等通过物质的分解/交换发生扩散反应，并形成三维立体涂层的一种原位(in-situ)CVD。通过此过程，作为从钢板材料的表面开始扩散而形成的形态，通过调节合金及工艺技术的气体形成铬及碳、铬及氮的化合物，从而形成具有代表性的物质，即铬的含量为20至60重量％左右的高铬涂层。

因此，即使母材本身由相对较轻的软钢形成，都能够针对硫磺成分的腐蚀或煤碳落下冲击的磨损具有强大的耐受性。涂层呈现出硬度1500HV左右、硬化深度约200μm、摩擦系数0.4以下、冲击强度30J、抗张强度1300MPa左右的优秀物性。

将这种通过高铬涂覆的钢板重叠3至4张而制成溜槽衬垫。即，将多个的钢板100通过点焊(spot welding)粘贴，且在形成于各钢板100上的洞孔120中插入螺栓200(制作螺栓-in衬垫)。因原来就是通过相同的模具形成的钢板，因此通过钢板之间准确的对齐，凸印110与洞孔120的位置将自然对齐排列，因此螺栓200可以轻易插入。

此时经过焊接过程的部分，由于熔融后淬火的过程而进一步加强其强度。即，因将形成有凸印的部分以外的平坦部分作为焊接面，故这些平坦部分的硬度达500至900HV，相比于凸印部分的硬度350至450HV还要更高。因此，凸印部分缓解冲击，平坦部分则在受到冲击时由于其具有高硬度，因此耐磨且能经受得住。

通过上述过程制作而成溜槽衬垫在现场进行更换至设置作业时，只需要接触溜槽内侧墙面后，对预先设置的螺栓200加压，即可完成设置作业，因此操作变得相当简单、快捷、安全。再加上通过本实施例制作而成的溜槽衬垫重量为9.36kg，与现有同样大小的溜槽衬垫的重量14.01kg相比更轻，从而更加提高作业性。通过高铬涂覆具有如不锈钢的良好耐腐蚀性，凸印110部分对冲击的耐久性也优秀。

图4示出了依照上述实施例的在低合金钢板材上涂覆高铬涂层的状态，可确认到镀铬层在板材上贴紧形成。

图5是显示由铬涂层涂覆的板材钢板间焊接接合面的SEM图片，可确认到其熔接完善到无法区分界面的程度。

图6是测定涂覆有铬涂层的板材钢板的摩擦系数，可见其表面的摩擦系数分布于0.1至0.3间。测定针对的是板材材料SS400、SK5M、S45C进行5小时或20小时涂层处理获得的试片。若考虑到涂层前数值为0.7左右，则这些数值已得到大幅降低，而由此提高了耐磨性。

图7是测定涂覆有铬涂层的板材钢板的显微硬度。虽是使用软刚合金材料的情况，因高铬涂层，其在表面的强度呈现出200至300HV/0.025g，可知其保持在很高的水平。

在对于SK5M与S45C进行5小时涂覆处理的试片的情形中，显示出最优秀的耐腐蚀。由此可知，过度的涂覆时间反而对提高耐蚀性不利，适当时间的涂覆工艺赋予最佳的耐蚀性。与未做涂层处理的试片相比，焊接后外观相当良好。如上所述，与原有的溜槽衬垫相比，具有已改善的结构和物性的本实用新型溜槽衬垫的寿命在24个月以上，相较于原有的是2倍以上，其更换周期也变长。

本实用新型的权利不限于上述实施例中说明的内容，其基于权利要求的记载范围定义。具有所属领域基础知识的技术人员完全可以在权利要求中定义的权利范围内进行多种变形以及改善。

附图标记

100：钢板(Sheet)

110：凸印(Embossing)

120：洞孔(Hole)

200：螺栓(Bolt)