耐磨技術在卸船機抓斗中的應用

韓 沖 張 濤

日照港集團股份二公司

耐磨技術在卸船機抓斗中的應用

韓 沖 張 濤

日照港集團股份二公司

在實際生產(chǎn)過程中，卸船機抓斗現(xiàn)有的板材，已經(jīng)達不到使用要求，易造成斗體磨損、變形等現(xiàn)象，為解決實際問題我們從耐磨襯板中將耐磨技術應用到抓斗上，將高鉻合金復合耐磨板替換抓斗易磨損的部位，有效地延長了抓斗的使用壽命。

卸船機；抓斗；斗體；耐磨

1 背景

日照港礦石卸船機使用的抓斗采用的是四索雙顎瓣，額定載荷分為兩種：62T、64T。隨著卸船作業(yè)量的不斷增長，抓斗的使用頻率也在不斷地增加，隨之也出現(xiàn)了斗體問題，給卸船作業(yè)帶來環(huán)保問題及安全隱患。經(jīng)過總結(jié)，發(fā)現(xiàn)磨損部位主要分布在韌口板、側(cè)板、弧板、內(nèi)筋板、斗角等處。目前抓斗斗體采用的材質(zhì)為Q345鋼板，作業(yè)量到 60萬噸后開始出現(xiàn)磨損，至100萬噸后出現(xiàn)磨透甚至變形，造成作業(yè)過程中撒漏料現(xiàn)象頻發(fā)，作業(yè)至200萬噸將需要抓斗大修，在此情況下抓斗的原材料已達不到生產(chǎn)需求。因此，尋找其他的材料對原材料進行替代以解決磨損問題。

2 主要技術創(chuàng)新點

2.1 耐磨材料

卸船機卸料系統(tǒng)的襯板多采用的是陶瓷和鑄鐵材料，耐磨性能不是很好，隨著卸船機作業(yè)量的不斷增加，這一問題更加凸顯，因此引進了新材料-高鉻合金耐磨襯板。試驗發(fā)現(xiàn)此類襯板符合設備要求，因此可將高鉻合金復合耐磨板運用到抓斗斗體易磨損的部位。高鉻合金復合耐磨鋼板的主要特點如下：

(1)高鉻合金復合耐磨鋼板由一系列熔敷焊道組成，表面平整。

(2)高鉻合金復合耐磨鋼板焊道內(nèi)存在大量發(fā)絲狀應力釋放裂紋，裂紋始于敷焊層，止于基板層，且裂紋分布均勻。

(3)高鉻合金復合耐磨鋼板有一條均勻平穩(wěn)的滲透線，使耐磨層與基板層間的冶金熔合得最好。

(4)高鉻合金復合耐磨鋼板基板是Q235、Q345等普通鋼板或合金板，保證耐磨鋼板具有韌性和塑性，以提高抵抗外力的強度，可采取焊接、塞焊、螺栓連接等多種方式和其他結(jié)構進行聯(lián)系，連接牢固，不容易脫落，具有焊接性能強的特點。

(5)高鉻合金復合耐磨鋼板選擇不同厚度基板，堆焊不同層數(shù)和厚度的合金耐磨層，可以得到不同厚度和不同用途的鋼板，最大厚度可達到30mm以上，選擇性廣。

(6)高鉻合金復合耐磨鋼板能夠按要求進行加工、冷彎成型、焊接、彎曲等，方便使用；可以現(xiàn)場拼焊成型，使維修更換工作變得省時、方便，大大降低工作強度，加工性能優(yōu)越。

2.2 耐磨板與斗體母板的焊接

(1)耐磨板與抓斗本體板、耐磨板與耐磨板對接焊縫均采用工藝焊縫。

(2)耐磨板拼接焊縫要平整，不能傷及母材。

(3)耐磨面要去掉耐磨層后再對接焊接，對接焊好后焊道要用耐磨材料(藥芯焊絲)覆蓋與其它耐磨層厚度一致，以保證全覆蓋。

3 創(chuàng)新過程

3.1 設計思路

(1)將高鉻合金復合耐磨板運用到抓斗斗體易磨損的部位。高鉻合金復合耐磨鋼板是以韌性、塑性很好的普通鋼板或合金鋼作為基板，將高碳高鉻、錳、鉬等稀有合金材料通過堆焊的方式與基板牢牢的結(jié)合在一起，使耐磨材料與母板之間形成共熔合金耐磨層，結(jié)合耐磨層耐磨性能和基板的承載、變形能力和可焊接性，既耐磨又耐沖擊。

(2)耐磨板與抓斗本體板、耐磨板與耐磨板對接焊縫均采用工藝焊縫；耐磨板拼接焊縫要平整，不能傷及母材；耐磨面要去掉耐磨層后再對接焊接，對接焊好后焊道要用耐磨材料(藥芯焊絲)覆蓋與其它耐磨層厚度一致，以保證全覆蓋。

3.2 設計現(xiàn)場情況

3.3 該抓斗與現(xiàn)有抓斗的數(shù)據(jù)對比

表2

表2中可以看出耐磨抓斗在幾個重要參數(shù)上幾乎都沒有變化，且延長了使用壽命，達到降低成本的目的。以改造后的抓斗為例，普通抓斗卸船量達到200萬噸就需要大修，而改造后的耐磨斗作業(yè)量達到600萬噸后，整體磨損量較小。耐磨斗體具有以下優(yōu)勢：

1)使用壽命延長，降低了成本；

2)斗體密封性能加強，避免了卸船過程中的撒漏料，降低了環(huán)境污染；

3)斗體磨損降低，減小了斗體維修量。

4 效益分析

4.1 直接經(jīng)濟效益

4.1.1 目前大修一臺抓斗的費用約為20萬元，前面也提到過抓斗作業(yè)量達到200萬噸就需要大修，且大修3次后抓斗就需報廢，采購1臺新抓斗的費用約為60萬元。

4.1.2 改造1臺耐磨抓斗約為15萬元，耐磨抓斗的作業(yè)量為800萬噸。

40萬+60萬*3=220萬元

4.2 社會效益

4.2.1 提升了公司服務形象

卸船機作為日照港的主力生產(chǎn)設備，作業(yè)效率極為重要。卸船機耐磨抓斗的應用，降低了作業(yè)過程中卸船機的不必要停機，提高了卸船效率。

4.2.2 避免撒漏，保證作業(yè)環(huán)境

耐磨抓斗使抓斗的整體密封包容性能增強，從而保證卸船過程中防撒漏，尤其是特殊貨物(球團等)，使卸船現(xiàn)場干凈清潔，符合設備“5S”管理理念。

4.2.3 耐磨抓斗引領了抓斗的改進方向

耐磨材料在抓斗上的使用，我港屬首次，在抓斗制造與維修過程中也屬首次。耐磨抓斗的應用，讓全國各大港口看到了日照港在港口科技創(chuàng)新進步的成效，更好地向全世界宣傳港口。

[1] 暢啟仁，蕭乾信.港口起重機[M].上海海事大學，2011，6.

[2] 單輝祖.材料力學[M].高等教育出版社，2004，1(第一版).

[3] 暢啟仁.散貨抓斗[M].人民交通出版社，1990.

(三)我國治安領域智能巡邏機器人應用現(xiàn)狀分析

三、智能機器人在犯罪現(xiàn)場勘查中可拓展的應用情況

智能機器人作為國家“863計劃”的重要研究對象，發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)擁有了一定成果，且已經(jīng)在公安工作特別是危險作業(yè)工作中作為人力替代起到了良好的輔助作用。接下來我們探討一下智能機器人在公安偵查的犯罪現(xiàn)場勘查中可以怎樣拓展它的應用情況。在這部分內(nèi)容中，我們將無人機也納入低智能移動機器人的行列一并探討。

(一)智能移動機器人在犯罪現(xiàn)場保護中可拓展的應用

在刑事偵查活動中，犯罪現(xiàn)場是多數(shù)刑事案件偵查工作的起點。隨著信息化時代的推進，數(shù)字智能與人的合作變得簡捷高效可靠性強，在犯罪現(xiàn)場保護中適時引入機器人顯得相對重要。犯罪現(xiàn)場中蘊含著大量的犯罪信息，因此只有通過細致有效的現(xiàn)場勘查工作，對這些犯罪信息進行深入分析研究，才能對犯罪行為有正確的認識，為后續(xù)的偵查工作打下良好的基礎。但由于當前警力不足，我們需要拓展機器人在犯罪現(xiàn)場保護中的人力替代性低智能應用。

在室外現(xiàn)場保護中，智能移動機器人可以進行基于PGIS(警用地理信息系統(tǒng))的相對大范圍巡邏路徑規(guī)劃，并借助低自由度的運動實現(xiàn)總體保護區(qū)警戒線與告示牌設置。在次級保護區(qū)保護方面，智能移動機器人可以進行基于公安系統(tǒng)人員信息數(shù)據(jù)庫的準入人員信息核對，確保只有特定人員可以進入次級保護區(qū)。核心保護區(qū)，由于現(xiàn)場勘查人員在操作具體工作時空間小、任務重、有一定心理壓力，因此不再適合安排機器人進入核心保護區(qū)進行警戒，而應該由機器人承擔基于現(xiàn)場氣候云軟件感知現(xiàn)場氣候變化而進行保全、維護明顯痕跡、物證的任務。

在室內(nèi)現(xiàn)場保護中，由于空間范圍較小，智能移動機器人可以直接封鎖出入口，在進行被動式環(huán)境信息輸入后，機器人有能力迅速對犯罪現(xiàn)場環(huán)境信息進行學習并得出應封鎖出入口所在位置，并聯(lián)合警員嚴格管控人員出入。另一方面，在對現(xiàn)場環(huán)境信息進行學習之后，智能機器人有能力基于PGIS系統(tǒng)規(guī)劃出外圍保護范圍并設立機器人崗哨。

(二)仿人機器人在巡視現(xiàn)場中可拓展的應用

巡視現(xiàn)場是指偵查人員到達犯罪現(xiàn)場之后，為了確定現(xiàn)場的勘驗范圍、重點、順序，對現(xiàn)場的內(nèi)部狀態(tài)、外部狀態(tài)以及周圍環(huán)境所進行的概覽性的巡視觀察。而傳統(tǒng)的人工現(xiàn)場巡視主要存在無法完全保護所有證據(jù)，而引入仿人機器人后，二足式仿人機器人可以實現(xiàn)與無人機攝像的互補，對犯罪現(xiàn)場進行全方位詳細記錄。仿人機器人有能力運用多種多個仿人傳感器進行行進路線規(guī)劃與現(xiàn)場各種物質(zhì)屬性確定并根據(jù)系統(tǒng)要求進行拍攝，并在過程中做到盡可能全面充分保護案發(fā)現(xiàn)場。

(三)無人機在刑事數(shù)碼現(xiàn)場照相與錄像中可拓展的應用

無人機作為新興小型航空器，在社會上倍受推崇，公安部也于2014年將無人機納入警用航空管理范疇，更在2015年初印發(fā)《關于進一步加強公安機關視頻圖像信息應用工作的意見》，明確將無人機航拍設備納入移動無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)，為無人機在警務實戰(zhàn)中的應用提供有力支撐。[2]

在傳統(tǒng)的現(xiàn)場照相中，現(xiàn)場方位照相與現(xiàn)場概貌照相都需要耗費較大精力進行拍攝，而借助無人機進行拍攝之后只需要遠程遙控，能夠大量節(jié)約警員警力。另外在傳統(tǒng)的現(xiàn)場重點部位即進入核心保護區(qū)之后的數(shù)碼照相往往存在忽視某些方面且有可能破壞證據(jù)的可能性，采取無人機進入案發(fā)現(xiàn)場則完全沒有這些問題，一方面，人工控制無人機在進行簡易培訓之后即可掌握全面記錄現(xiàn)場情況的技能；另一方面，由于無人機在空中運行，不會與現(xiàn)場任何痕跡、物證發(fā)生接觸，因此可以對犯罪現(xiàn)場進行良好的保護。

注釋：

①摘選自《智能機器人》，哈爾濱工業(yè)大學出版社，ISBN978-7-5603-3247-5

參考文獻：

[1]李波著.《偵察排爆移動機器人的現(xiàn)狀及關鍵技術》，機電一體化雜志，2014(2)版

[2]畢小菊著.《公安部將無人機納入警用航空管理范疇》，南方法治報，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；