浅析热处理工艺在掘进机制造中的应用.pdf

2 0 0 8 年 第2 期 瞧差 科技 2 5 浅 析 热 处 理 工 艺 在 掘 进 机 制 造 中 的 , r y n 陈庆仁 ， 史学嵩， 李新汶 新汶矿业集 团协庄煤矿 ， 山东 新 汶2 7 1 2 2 1 摘要针对 国内耐磨板价格高， 焊接性 能差 、 开裂倾 向大的实际情况 ， 通过热处理工艺提高普通钢板 的机械 性能， 达 到替代耐磨板 的效果 ， 对 类似工况的设备制造及维修有很好的参考价值。 关键词掘进机热处理 焊接性 能 中图分类号 T IM2 1 ． 5 文献标 识码B Pl a i n c o n s t r u e h e a t t r ea t me nt t e c h n i c s ’ S a d h i b i t i o n i n ma nu f a c t u r e r o a d hea d e r C h e n Q i n g - r e n ， S h i X u e - s o n g ， L i X i n - w e n X i e z h u a n g M i n i n g o f S h a n d o n g X i n w e n M i ni n g G r o u p C o ． ， L t d ． ， X i n w e n Ab s t r a c t Dir e c ti n l a n d w e a r i n gp l a t e p r i c e h i g h， we ldin gp e r f o r mance d iffe r e n c e ，te a r i n gt e n d e n c yl a r g e p r a c t i c a l s i tu a t io n， t h r o u 【g ht h eme d i u m o f h e a t t r e a I e ra r t b u m p p l a i n s t e e l l a me l la r me c h an i c a l p rop e r t y ． r L m u p t o t a k e w e a r i n g p l a t e ’ e ff ect ． v e r s u s an a l o g y b e h a v i o u r ’e q u i p me n t ma n u f a c tur e a n d ／ o r s e r v i ce h a s c o r k i n g r e f e r e n c e v a l u e p l a c e u p t o ． Ke y w o r d s r o a d h ead e r h e a t t r e a tme n t j o in t i n g c a p a b i l i t y 掘进 机在掘进过程 中由于喷雾 降尘 ， 迎头水 及泥 浆聚集， 其履带行走机构陷于水泥浆之中， 为此要求履 带架下支撑铁既要 有耐腐蚀性能 ， 又要有耐磨 性 ， 一般 掘进机厂家对履 带架下支 撑铁钎 焊 K 4 0 0耐磨条 。该 耐磨条可焊 性不 好 、 开 裂倾 向大 ， 对 焊接 工 艺要 求较 高， 而且耐磨 条硬度高 、 表面粗糙 。 1 可行性 分析及耐磨条的选材及工艺设计 通过工艺改变 耐磨条 的力学性 能 ， 这样 既可 以保 证焊 接质量又可 以提高摩擦表 面的粗糙度。 通常提高金属表面硬度 的方法是 向母材 内添加 耐 磨成分或通过热处 理改变 金属 的晶相组织 ， 这需要 金 属有一定 的含碳量 ， 而决定金属 焊接性 能的 主要 因素 是碳当量的多少 ， 这样设计 耐磨条就要 两者兼顾 。通 过查 阅资料 决定用低碳钢 渗碳 热 处理 ， 实现 耐磨条 既有好 的焊 接性能 ， 又有高的硬度 。 1 母材 选择及设 计 。一般 渗碳用 钢 的含碳量 在 0 ． 1 5 ％ ～0 ． 2 5 ％之间 ， 考 虑 现场实 际 情况 ， 选 择 1 6 Mn 为母材 ， 这种材料焊接性能好 、 强度高 。 2 工艺设计 。考虑到履 带架 制造 困难 、 价格 高同 时维修不方便 ， 履 带板价格相对便 宜易于更换 履带 板 硬度为 H B 2 8 0 ， 这样耐磨 条的淬火硬度选 择在 H R C 3 5 ～ 3 8 。渗层表面碳浓度 的高低对零件 的性 能有很大 影 响 。渗层 表面碳浓度增加 ， 硬度和耐磨性 提高 ， 但抗弯 曲强度下 降。承受高的接触 疲劳载荷与耐 磨性要求 高 *收稿 日期 2 0 0 7 1 2 2 0 作者简介 陈庆仁 1 9 5 7 一 山东平邑人 ， 协庄煤矿天元设 备安装公 司总经理 ， 山东省首席技师， 主要从事煤矿综采综掘设备选型配套及 技 术管理工作 。 的工件渗碳件表面碳 浓度取 ≥1 ． 1 5 ％。渗碳层深度对 渗碳件的力学性能有 重大影 响 ， 合适 的渗碳层深 度取 决于渗碳件 的工作条件及心部强度 。考虑到渗碳后还 要进行机加工 ， 决定渗碳层深度为 1 ． 2 ～1 ． 4 m m 。 综 合 考虑 各 方 面 因 素渗 碳 温 度选 择 9 3 0 ℃保 温 1 0 h ， 可保证渗碳层 深度。 3 耐磨 条设计 。根 据履 带架结 构设计 耐磨条 如 图 1 ， 安装 如图 2 。 图 1 耐磨条尺寸 图 图2 履 带架说 明图 渗碳前将两块铁板用 M 3 0 螺栓 紧固。渗碳后钢板 随炉冷至心部 8 6 0 ～8 8 0 ℃， 出 炉坑冷 至室温 。拆 除螺 栓 ， 加工两铁板接合面 。加工的 目的 由于渗碳深度为 1 ． 2 1 ． 4 m m， 所 以将 2 2 m m 厚的板 加 工至 2 0 m m， 可将 渗碳层切割 掉 ， 保证淬 火时焊 接部位 硬度不 高。同理 切割尺寸至 1 2 0 m m， 打坡口为淬火后焊接作准备。 机加工完成后就 可对渗 碳后 的铁 板进行 热处理 ， 淬火温度的选择 7 7 0 ～8 2 0 ℃， 淬火后取 下转第 2 7页 维普资讯 2 0 0 8 年 第2 期 差 斜枝 2 7 2 选型计算结果 表 1 表 1 顺槽可伸缩带式输送机设备技术特征表 带宽 m B l 2 0 0 电机功率 k W台数 4 0 0 4 ， l 1 4 0 V 运量 U h l 5 0 0 减速器 4 台 m R S F 8 0 2 0 P G l 速度 m ／ s 4 ． O 凋速型液力偶合器 4台 Y O T c s 6 5 0 机长 m 2 5 0 0 逆止器 2台 M N YD 3 0 0 提升高度 m l 8 O 制动器 2 台 K P Z 一1 2 0 0 ／ 2 。 6 0 8 0 P V Gl 8 0 0 胶带强度 N ／ m m 自动液压拉紧装置 1 台 Ⅱ 一 l 2 0 0 ／ 4 ∞ 阻燃 3 主要特点 3 ． 1 卸载架采用独立的三角 架形式 机架的强度和刚度 比传统 的悬臂 式卸载梁大大提 高。考虑到两条胶带机 的搭接 ， 为防止撤料 ， 直接加长 卸载滚筒的前探 粱长度 ， 直接 卸载 到前一 条胶带机 的 独立机尾上 。清扫器选用 S a b e r 双初级和二级清扫 器。 该清扫器的独特 曲面聚氨酯刀 片具有 自锐 利功能 ， 并 能顺利通 过机械 接头。扭 转张紧装 置安 装简单 ， 无需 维护 ， 是高罗清扫器的核心专利部件 ； 它无任何 运动部 件 ， 由聚氨 酯制成 ， 提 供清 扫 器所 需要 的特定 扭转 力 矩 ； 它基本无需调整 ， 一旦设置 好扭矩 ， 聚 氨酯 会记 忆 并 保持一定 的张紧程度。 3 ． 2 传 动滚筒架采用两个 倒“ T ” 型机 架 该结构使两个传 动滚 筒均与胶 带 的干净 面接触 ， 减小 了传动滚 筒因粘煤引起的包胶 的磨损 。两个传动 滚筒的旋 向相 同， 四个驱动 部件可完 全互换 ， 减少 了备 件的品种。驱动部 底座设计成 整体 大箱式 结构 ， 刚度 大 、 强度高 、 不 易变形 ； 底部 留两个孔 ， 便 于叉 车搬 运。 且在装 电机与减速 器前后左右 均设计 有顶 丝板 ， 便于 安装找正； 在底部四个角也设计有四个螺纹孑 L ， 便于整 体底座与地面的找平 。 3 ． 3 采用 6层储 带方 式 顺槽可伸缩带式输送机机尾回撤后， 其多余的胶 带要靠储带 仓储 存起 来 ， 满 1 0 0 m后 ， 取 出一卷 胶 带。 传统的四层储带方式储存 1 2 0 m胶带， 储带仓有效储带 长度为 3 0 m； 而采用 6 层储带方式储存 1 2 0 m胶带 ， 储带 仓有效储带长度为 2 0 m ， 节约了 1 0 m距离。使工作面 回采后 ， 至机头处 的距 离缩短 1 0 m， 可 以少 留煤 柱 ， 提 高回采率 。 3 ． 4采用液压油缸夹带和恒功率液压马达卷 带装置 在储带仓储满 [ 0 0 m胶带后 ， 要靠卷带装置卷成一 卷取出 ， 接上胶带后 ， 胶带机才可继续运行 。卷 带速度 的快慢 ， 直接影 响到采煤 的效率 。本机采 用液 压油缸 夹带和恒功率液 压马达卷 带装置 ， 减 小 了工人 的劳动 强度 ； 提 高 了卷带 效率 。选用 了斜盘 式柱 塞 变量 泵。 随着卷轴扭 矩的增大 ， 油压上 升 ， 其 排量 自动变小 ， 总 输出功率不 变。可实现恒功率， 恒线速度卷带。 3 ． 5 机身采用“ E ” 型销连接的形 式 本机 的纵粱与支 腿 ， 支腿 与托辊架 的连 接均采用 “ E ” 型销。托辊架为 “ 品” 字型结构 ， 三节托辊呈“ 品” 字 型错开 ， 相邻托辊端 面可 以重合 ， 减轻 托辊的端面对 胶 带 的磨损 ， 提高胶 带的使用寿命 。这种形 式结构简单 ， 安装 、 拆卸 和调偏方便 ， 该带式输送机 于 2 0 0 7 年 1 2 月 投入试运行 ， 使用情况 良好。 参考文献 [ 1 ] 运输机械设计选用手册 编辑委员会运输机械设计选用手册 化 学工业出版社。 [ 2 ] 宋伟 刚散状物料带式输送机设计东北大学出版社 。 上接 第 2 4页 的联 锁作用 。负荷试 运转 分为空 负荷 及负荷试运转 ， 每次连续运转 8 h以上 ， 着重检查以下 内容 提升容器 运行情况 是否 良好 ， 能否 准确停 车 ； 深 度指示器工作正常 ， 动作平稳 、 灵敏 、 指示正确 ； 主轴装 置 、 减 速器运转正 常 ， 各轴承 温升符合 规定 ； 各 密封处 无渗漏现象 ； 工作制 动 、 安全制 动安全 可靠 ； 各 连接螺 栓 、 地脚螺栓牢固可靠无松动现象 ； 各部分机电联锁安 全可靠。 参考文献 [ 1 ] 李华德． 交流调速控制系统[ M ] ． 北京 电子工业出版社， 2 0 0 4 ． [ 2 ] 周 兴旺 等 ． 矿 山建设工 程新 进展 ． 徐 州 中 国矿业 大学 出版 社 2 O 0 6． 上接第2 5页 1 6 0 ～1 8 0 2 保温， 2～3 h回火 ， 以保证心 部强度和表面的耐磨性 。淬火硬 度 H R C 3 3 ～3 8 。 2 结语 通过 掘 进 机 在 井 下 的 使 用 验 证 完 全 可 以 替代 K 4 0 0型耐磨 铁。特别 是该 耐磨 条在 掘进机 上 的成功 应 用为解决 同类型问题作了有益 的尝试 ， 拓宽了思路 。 参考文献 [ 1 ] 陈伯蠡 焊接工程缺欠分析与对策 机械工业 出版社 [ 2 ] 汪浩等著 金属热处理 化学工业出版社 维普资讯