刮板輸送機作為煤礦工作面的運輸設(shè)備,其可靠、穩(wěn)定、高效運行將直接影響著礦井的生產(chǎn)能力和煤礦企業(yè)的經(jīng)濟效益。刮板輸送機的耐磨性是該類產(chǎn)品的一個關(guān)鍵技術(shù)性能指標,根據(jù)目前使用情況,一般其壽命為3—5年,因此,提高設(shè)備材料的耐磨性能,成為刮板機生產(chǎn)和使用行業(yè)一直研究的課題。
1、概述
目前,刮板機耐磨材料一般用在中部槽的中板和底板,則本公司近幾年耐磨板的用量為:2008年為3 257 t,2009年為5 825 t,2010年為5 660 t,2011年1-9月為5 237 t。板料厚度一般以30,40,50居多,主要品種有武鋼的NM360和日本進口的K400,2011年又引進瑞典奧克隆德的悍達( Hardox )450,今后還可能引進悍達500。
HARDOX450焊達耐磨鋼板主要應(yīng)用于采礦、筑路行業(yè)、地下礦井等,如:挖掘機、裝載機、礦車、輸送機、溜槽、破碎機等。由于兼具高強度、高硬度以及高韌性,對于磨損嚴重的場合,能有效地提高設(shè)備的使用壽命。
此外,地下礦井作業(yè)對于設(shè)備的要求很高,就設(shè)備耐磨性能而言,如果選材不當就要付出高昂的代價。為此,對HARDOX450焊達耐磨鋼板在刮板輸送機的應(yīng)用進行了分析。
2、HARDOX450焊達耐磨鋼板化學(xué)成分
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HARDOX450焊達耐磨鋼板的化學(xué)成分見表l。
眾所周知,含碳量愈高,強度指標愈高,但塑性、韌性指標愈
低。又因為碳是各種合金元素中對鋼材淬硬、冷裂影響最明顯的元素,所以把各種合金元素對淬硬、冷裂的影響都折合成碳的影響。HARDOX450焊達耐磨鋼板合理選擇了含C量,而提高強度和塑性、韌性則通過加入合金元素和優(yōu)化熱處理J:藝來實現(xiàn)。
Si:能顯著提高鋼的彈性極限、屈服強度和抗拉強度,不僅能增加鋼的淬透性,還增加鋼淬為后的抗回火性,Si和其他合金元素Mo.Cr等結(jié)合,有提高鋼抗腐蝕和抗高溫氧化的作用。
Mn:良好的脫氧劑和脫硫劑。在碳素鋼中加入0.7%—1.8%,力學(xué)性能、韌性、強度,硬度較高,能提高鋼的熱加工性能。
P:提高鋼的抗拉強度,改善鋼的切削加工性。
S:含量控制在0.045%以下,以改善鋼的切削加工性。
Cr:能顯著提高鋼的抗氧化作用,增加鋼的抗腐蝕能力,提高鋼的強度和酎磨性。
Ni:能使鋼強化,改善鋼的低溫性能,特別是韌性,還可以提高鋼的淬透性、抗銹性,且耐腐蝕能力也很強。
Mo:為提高淬透性和熱強性,防止回火脆性.提高剩磁和矯頑力。
B:增加鋼的淬透性、耐腐蝕能力,提高鋼的高溫強度。
3、HARDOX450焊達耐磨鋼板的機械性畿和焊接性能
3.1HARDOX450焊達耐磨鋼板機械性能
屈服強度Re( MPa):1 200;抗拉強度Rm( MPa):1 400;延伸率A(%):10;試驗溫度(℃):-40( -40F);沖擊功Charpy-v縱向(J):45;硬度:HBW425—475;金相組織:細晶粒化鋼。
3.2 HARDOX450焊達耐磨鋼板的焊接性能
為了檢驗HARD()X450焊達耐磨鋼板的焊接性能,經(jīng)過用HARDOX450(8 50)與7.H260配對進行焊接性能試驗:焊接方法為懸臂自動焊,保護氣體為80%Ar+20%C02,焊接位置為平焊。
通過控制焊接參數(shù)(焊接層次、焊接電流、電弧電壓、焊速、氣體流量).焊前進行預(yù)熱,預(yù)熱溫度100—150℃,焊后>80℃,保溫2h。對試驗焊件進行拉伸(試樣尺寸及試驗方法按GB2651)、彎曲(試樣尺寸及試驗方法按CB2653),將焊縫剖面用5倍放大鏡檢驗,無裂紋、未焊透、未熔合等缺陷。
4、HARDOX450焊達耐磨鋼板在刮板輸送機的應(yīng)用
刮板輸送機是礦井運輸設(shè)備的主要組成部分。用于水平或傾斜布置,輸送散料的機械產(chǎn)品。特別是重型和超重型刮板輸送機價格高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜,所以,提高設(shè)備的整體壽命就變得更加突出。各刮板機生產(chǎn)企業(yè)都作了不少的嘗試,解決的難題同樣也是耐磨性(硬度)和延伸率的矛盾,即:材料硬度提高的同時,也提高了其脆斷的危險性(由于煤礦下面工作面情況相當復(fù)雜,設(shè)備損壞后所進行的修理是很麻煩的,不能動火,起吊設(shè)備不具備,井下修理和升井修理都非常頭痛)。
刮板機所用的耐磨材料,根據(jù)其使用特性,應(yīng)滿足以下要求:①高的耐磨性能,指標可等同于高的硬度;②易于機械加工的性能;③易成型的性能,即較好的延伸率;④較好的板料平整性(即出廠平面度)。
一般情況,從技術(shù)角度來講,耐磨性和其他指標是相互矛盾的關(guān)系。耐磨性(或硬度)越高,其焊接性能、機械加工性能以及延伸率都會越差。因此,材料硬度追求太高受到限制,最終只能選擇其綜合機械性能。
從目前使用的HARDOX450耐磨板應(yīng)用于本公司生產(chǎn)的重型刮板機SC21250t2*1200、SG21000/3*855等機型來看,硬度較高、焊接和氣割性能較好.一般焊前預(yù)熱150℃左右。氣割前要求預(yù)熱,但即使沒有預(yù)熱也未發(fā)現(xiàn)裂紋現(xiàn)象。
機械加工性能根據(jù)目前本公司的設(shè)備情況,銑床加工沒問題;就是鉆孔,由于搖臂鉆床不穩(wěn)定,高速合金鉆頭易碎,有許多鉆孔工序放到了鏜床來加工。
成型性能也較好,盡管回彈很大,但從沒有發(fā)生壓裂現(xiàn)象。圖2為中部槽中板加工處。
5、結(jié)束語
HARDOX450焊達耐磨鋼板在刮板輸送機中的應(yīng)用有著顯著的優(yōu)勢,它能減少設(shè)備意外故障,縮短維修時間,提高產(chǎn)品性能,從而提高生產(chǎn)能力。