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浅析钢丝绳芯胶带接头硫化技术

来源:万方期刊网  时间:2017-08-14 09:09:55  点击:

作者:马桂云

  摘要:本文对钢丝绳胶带接头硫化基本知识进行介绍,分析了钢丝绳芯胶带接头硫化过程中施工工艺、现场操作所存在的质量方面问题的原因。介绍了接头硫化在切割坡口,时间及地点选择,清洗与刷胶浆,钢丝绳排列,冷却方法等方面施工工艺的优化和改进方法,以及现场的实际效果。
  关键词:钢丝绳芯;胶带;硫化原理;
  钢丝绳芯胶带输送机是煤矿倾斜主井及主运输系统常用的胶带输送机。由于其胶带中含有钢丝绳芯,抗拉强度大、收缩率小,能够满足长距离、高速度、大运量输送的需要,在生产中占据着重要地位。钢绳芯胶带在整个胶带输送机中无论是成本还是质量,都占有相当的比例,因而钢绳芯胶带的安全性、可靠性倍受关注。
  一、钢绳芯胶带接头硫化原理
  钢绳芯胶带是由上、下覆盖胶、芯胶以一定间距纵向排列在胶带中的钢丝绳及边胶组成,钢绳芯胶带接头硫化是依靠橡胶对钢丝绳的粘着力来实现的。钢绳芯胶带的连接方式为热硫化连接。它是利用橡胶与钢丝绳芯的粘接力,将两条输送带的芯体接在一起,将连接用的胶料置于连接部位,在一定压力、温度和时间作用下,使缺少弹性生胶变成具有高弹性、高粘接强度的熟胶。但是接头在硫化过程中,受到环境、条件、工艺等诸多因素限制,接头强度达不到胶带本身的强度,据有关试验表明,一般接头强度在原胶带强度的70%~95%之间。
  二、接头型式的选择
  接头型式是根据钢丝绳在接头区域排列分布不同而定为一级搭接、二级搭接、三级搭接和四级搭接共四种搭接形式,接头型式关系到接头强度保持率、接头部位的平均有效间距和接头长度。选择接头型式时要根据钢丝绳直径和胶带的钢丝绳中心距全面考虑,这就需要考虑钢丝绳表面特性,与橡胶具有较好亲合力的钢丝绳通常是镀锌或镀铜钢丝绳。带芯钢丝绳的粘着力通常以抽出力来表示,就是将埋入橡胶中的单位长度钢丝绳抽出所需要的力,抽出力与钢丝绳埋入橡胶中的长度成正比。从各种型式的接头强度试验的结果来看,四级搭接型式强度保持率最低,其次是三级搭接型式,强度保持率相对较高的是二级全搭接,强度保持率最高的是一级搭接型式。因此,确定接头型式时,在保证选择的接头型式符号国家标准要求的情况下,将接头加长一定长度,既可保证接头的质量。
  三、硫化设备的选择
  1.硫化器的选择
  常见的硫化设备有电热蒸汽胶带硫化器和电热式胶带硫化器。电热蒸汽胶带硫化器,它是用电热元件,把水加热成蒸汽,把蒸汽送到硫化板内对输送带进行硫化。它的工作原理是:电热元件通电后,把水加热成一定压力、一定温度的饱和蒸汽,送入上下硫化板给输送带接头加温进行硫化,硫化所需的压力通过操作液压千斤顶取得。这种硫化器加热均匀,但体积、重量较大,且温度不好控制,如硫化板出现问题将对接头的质量造成严重影响下。电热式胶带硫化器,这种硫化器是电热元件直接对输送带进行加热,加热温度能自动控制。
  2.硫化器质量好坏的判断
  首先,从硫化器的整体外观来看,所使用的硫化器应体积小、重量轻,容易组装、拆卸、易于移动,硫化器的绝缘性能应好,自动化程度高,可以确保设备使用安全。其次,要从考虑接头硫化过程中的三要素的要求,所选择的硫化器加压设备的压力调整范围大、调节方便;硫化器的加热板的温度、时间易于控制,加热速度快,整个加热板的表面加热温度较均匀(温差不超过5℃),边部加热效果能够达到硫化要求;还有就是,硫化器的温度、压力测试仪器准确可靠。硫化器加热板好坏的判断方法:将硫化器加热至100℃用红外线测温仪测量加热板表面,如温度较均匀,说明硫化器能够正常使用,还可以在加热板表面均匀地撒一些水,如表面同时有气泡产生,所用硫化板质量可靠。
  四、胶料的选择
  钢芯胶带是由橡胶和钢丝绳组成。不同的生产厂家,橡胶成分配方不同,接头所用胶料必须与胶带橡胶成分相同,否则在两种橡胶的搭接处就会出现裂纹、进水,腐蚀钢丝绳,影响接头质量。其次,保证胶料的有效使用,有效的胶料通常较软且有一定的弹性,这是保证接头质量的基础,胶料生产后应尽快用于胶带的粘接,以取得最佳效果,胶料在常温下保存不超过三个月,最佳粘合期为一个月,一般存放温度以8~18℃且通风良好的地方,特别要注意的是要防止接头胶料受潮,胶料如受潮硫化接头时在接头中部和边部将会出现气泡等现象。还需注意的是,目前市面上出现了质量相对较好的进口胶料,其密度(气密性)相对国产胶料较大,在接头处胶料及钢丝绳总厚度的计算上与国产胶料有很大差别。
  五、接头硫化过程中关键要素的控制
  接头硫化是一个非常重要的工艺过程,关系到整个接头的强度,硫化施工的每个步骤,每个环节都有章可循,必须严格执行厂家提供的硫化工艺规程,硫化过程中必须控制好以下关键要素:
  1.在剥头过程中,要避免钢丝绳打卷,削头尽量不要损坏钢丝绳表面的镀锌层,保证镀锌层与橡胶有良好的粘接性能。
  2.为保证接头硫化完成后无跑偏现象应按预先划好的中心线、中心点,将两个带端摆正,放平加以固定。
  3.为保护钢丝绳表面的镀锌层最好保留钢丝绳表面0.5~1mm厚的橡胶,所有粘接面均用120#汽油清洗干净,并晾干,保证相互之间的粘接,避免产生气泡。
  4.硫化时要将接头内的空气、气泡尽可能地排出去,常用的办法是:首选将温度升至80℃开始打压,压力为1Mpa,继续升温至110℃左右,加压至硫化所需压力。
  5.硫化时,要在50min之内迅速达到硫化温度,否则生胶有可能在高温下老化,影响接头质量。
  6.硫化过程的三要素压力、温度、时间要严格控制。接头的硫化压力一般为1.6Mpa~2.0Mpa。压力低,不能保证硫化头的密度和强度,压力高又会使接头和硫化梁变形;硫化温度要达到145℃~150℃,温度低,生胶不能变成熟胶,接头达不到强度要求,温度高,可能导致橡胶老化,强度降低;硫化时间通常为皮带厚度的3倍,不同厂家的胶带硫化时间有所不同,现场施工时一般按照厂家提供参数为主,硫化时间不足或过长同样达不到接头所要求的温度。
  7.还有一个不常被人注意的因素就是硫化环境的选择,选择硫化地点时,要选择干燥,平整且风流较小的地方作为硫化点进行接头的硫化,尽可能将硫化设备安放在一个密封效果较好的环境中,这样可以提高接头的硫化质量。灵新煤矿2008年10月份在对五采区+1050m运输大巷胶带接头进行硫化的过程中,施工初期硫化的2个接头,板拆除后发现,接头边部橡胶硬度不够、无弹性且橡胶无光泽呈暗黑色,达不到良好的硫化效果,后经研究分析,在对接头加热硫化的过程中,用塑料薄膜将硫化设备整体遮盖住,拆板后发现相应的问题被得到很好的解决,确保了接头的硫化质量。
  总之,钢绳芯胶带的硫化连接必须把好每个环节的质量关,严格遵守硫化工艺规程,才能保证接头强度要求,满足接头表面质量,为实现钢绳芯胶带输送机的安全运行奠定良好的基础。
  六、结束语
  钢丝绳芯带式输送机在各行各业中具有广泛的应用,其中钢丝绳芯输送带接头质量是否过关将直接影响到输送机能否实现正常运行。接头在硫化过程中,必须对各个施工环节进行严格控制,以保证接头的质量,确保钢丝绳芯带式输送机可靠运行,服务于安全生产。
 
  参考文献
  1.国家安全生产监督管理局、国家煤矿安全监察局.煤矿安全规程.北京:中国煤炭工业出版社,2009
  2.中国矿业学院编.矿井提升设备.北京:煤矿工业出版社,1982