刮板輸送機中部槽槽幫鋼性能提升研發(fā)報告

劉厚明

摘要：本文針對刮板輸送機中部槽槽幫易磨損、易腐蝕、強度不足等問題展開探討。

關(guān)鍵詞：刮板輸送機;中部槽槽幫;鋼性能提升

1? 課題研究目的

中部槽是刮板輸送機不可或缺的重要部件，其運行正常與否直接影響著刮板輸送機運行的效率，同時也影響企業(yè)的正常生產(chǎn)，中部槽槽幫是刮板輸送機移動時主要受力部位，槽幫的質(zhì)量和性能直接關(guān)系著整個輸送機的正常工作。針對刮板輸送機中部槽槽幫易磨損、易腐蝕、強度不足等問題，選擇在ZG30SiMn的基礎上，重新對槽幫的化學成分和熱處理工藝進行適當調(diào)整設計方面進行研究，以提高槽幫材料的力學性能和焊接性能，解決鑄造槽幫在使用中斷耳裂翼及因中板焊接裂紋產(chǎn)生脫落現(xiàn)象，同時提高硬度增加槽幫使用壽命。

2? 課題背景

刮板輸送機是煤礦綜采的重要裝備之一，其中的槽幫構(gòu)件決定其整體使用壽命，槽幫在刮板機服役過程中承受磨損、沖擊、腐蝕等較為復雜的工況，主要失效形式是磨損，還有部分斷裂。傳統(tǒng)的槽幫材料絕大多數(shù)采用ZG30SiMn，由于強韌性較低，耐磨性不好，過煤量處于較低水平，適應不了現(xiàn)代刮板輸送機的要求。因此，調(diào)整槽幫材料化學成分和熱處理工藝以提升槽幫性能，獲得高強度、高韌性、耐磨損、抗腐蝕及良好的焊接性能是刮板輸送機發(fā)展的必然趨勢。

3? 課題研究主要內(nèi)容

3.1 根據(jù)合金元素對性能的影響，在原ZG30SiMn基礎上調(diào)整中部槽槽幫材料化學成分

ZG30SiMn槽幫鋼的化學成分：C 0.25-0.35%;Si 0.60-0.80%;Mn 1.10-1.14%;P≤0.03;S≤0.03。

3.1.1 碳

碳是影響鋼的綜合力學性能和鑄造性能的主要元素，碳含量越高，淬透性越好，強度越高，但塑性、韌性降低，焊接性能變差。在保證一定的強度基礎上，為提高焊接性能，可將碳含量減少，故取碳為0.20-0.27%。

3.1.2 硅

硅含量在1%以下，對鋼的力學性能影響不大。鑄造碳鋼中加入硅，主要是為了利用其較強的脫氧能力，使鋼脫氧，防止產(chǎn)生氣孔。基于這一考慮，硅含量不宜低于0.4%。故取硅為0.4-0.6%。

3.1.3 錳

錳在鋼中一部分固溶于鐵素體中，另一部分形成合金滲碳體。錳能顯著提高鋼的淬透性，對基體有一定的固溶強化作用。加入錳后能顯著改善鑄件的綜合力學性能。同時，根據(jù)對錳含量的規(guī)定“碳含量比上限值每降低0.01%，允許錳含量比上限值高0.04%”，現(xiàn)碳含量減少0.05%，錳含量可增加0.2%。故取錳為1.30-1.55%。

3.1.4 硫、磷

硫、磷是鑄鋼中的主要有害元素，所有的標準對此都有嚴格要求。故硫、磷含量仍嚴格控制在0.03%以下。

3.1.5 鉬

鉬既能使鐵素體固溶強化，也能改善滲碳體的性能。鉬能顯著地降低鋼的臨界冷卻速率，在提高淬透性方面，是作用最強的元素之一，同時，在鋼中加入0.2-0.4%的鉬即可減輕，甚至完全抑制回火脆性。鉬還能促使馬氏體分解產(chǎn)物成為細小的分散相，使鋼的性能更好。故取鉬為0.25-0.45%。

調(diào)整后的中部槽槽幫材料為ZG25SiMnMo，化學成分為：C 0.2-0.27%;Si 0.20-0.60%;Mn 1.35-1.55%;P≤0.03;S≤0.03;Mo 0.25-0.45%。

3.2 制取符合試驗要求的試樣

3.2.1 試驗ZG25SiMnMo主要原材料及配料比例

①精廢鋼：含碳量≤0.10%的沖壓打包廢料，加入量75%;

②廢鋼軌：含碳量0.60%，錳含量0.8%，表面除銹處理，加入量25%;

③硅鐵：含碳量≤0.10%，硅含量75%，加入量0.8%;

④中碳錳鐵：含碳量≤0.25%，錳含量65%，加入量1.2%;

⑤鉬鐵：含碳量≤0.10%，鉬含量55%，加入量0.6%。

3.2.2 ZG25SiMnMo熔煉工藝

采用1.5T中頻感應爐熔煉。按配比投入相應爐料：廢鋼、鉬鐵，化清后先加入1.2%的錳鐵預脫氧，再加入0.5%的硅鐵。出鋼前加入0.15%純鋁終脫氧，1680℃停電出鋼。在熔煉過程中，要求鋼的成分得到嚴格控制，打渣干凈，鋼水純凈。

3.2.3 試樣制取

根據(jù)GBT11352-2009一般工程用鑄造碳鋼件標準，力學性能用單鑄試塊如圖1所示，制取如圖2所示試塊5 件，試塊表面無可見裂紋、疏松、縮孔等鑄造缺陷，試樣塊均切掉澆冒口。

3.2.4 拉伸試樣

將單鑄試塊按金屬拉伸試驗方法GBT 228標準，制取如圖3所示標準拉伸試樣6件。

3.3 通過不同熱處理工藝（正火、淬火）試驗，根據(jù)力學性能試驗結(jié)果，擬訂槽幫材料的熱處理工藝

3.3.1 熱處理工藝

熱處理前，試樣表面涂刷防護涂料，防止在熱處理過程中，導致鑄鋼件表面脫碳和氧化。先進行正火處理，利用電阻爐對全部6件試樣進行加熱，加熱溫度920℃，保溫1小時，出爐空冷至室溫。然后進行調(diào)質(zhì)處理，取正火后的試件4件進行加熱，920℃保溫1小時，進行水淬后，再利用電阻爐在560-580℃、580-600℃對試樣進行回火處理，保溫2小時，出爐空冷。

3.3.2 拉伸試驗、硬度、金相組織檢驗

正火試樣試驗結(jié)果：硬度216HB，抗拉強度589.5MPa，伸長率：13%;

560-580℃回火試樣試驗結(jié)果：硬度310HB，抗拉強度951.6MPa，伸長率：14.7%;

580-600℃回火試樣試驗結(jié)果：硬度286HB，抗拉強度895.3MPa，伸長率：15.3%。

正火：金相組織：鐵素體+珠光體

調(diào)質(zhì)：金相組織：回火索氏體

3.3.3 熱處理工藝確定

根據(jù)試驗結(jié)果，調(diào)質(zhì)后的強度、硬度明顯優(yōu)于正火處理，580-600℃比560-580℃回火處理的強度硬度略低，但伸長率較高，韌性較好。故最終確定ZG25SiMnMo的熱處理工藝為920℃保溫1小時，回火溫度為580-600℃的調(diào)質(zhì)熱處理工藝。

4? 結(jié)論

在ZG30SiMn槽幫材料基礎上，通過減少碳含量，增加錳含量，適當添加鉬合金元素，其材質(zhì)改為ZG25SiMnMo，并采用580-600℃回火的調(diào)質(zhì)熱處理工藝，力學性能為硬度286HB，抗拉強度895.3MPa，伸長率：15%，與一般ZG30SiMn調(diào)質(zhì)后的力學性能：硬度216HB，抗拉強度589.5MPa，伸長率：11.5%相比，其強度、硬度值得到較大增長，槽幫的機械性能有顯著提高。

參考文獻：

[1]朱禮佳.礦用刮板輸送機常見故障及預防措施分析[J].機械工程與自動化，2018（06）：209-210.

[2]汪寶林.刮板輸送機常見故障及其安全事故分析[J].內(nèi)燃機與配件，2019（10）：128-129.

[3]汪寶林.刮板輸送機斷鏈故障分析與維護[J].內(nèi)燃機與配件，2019（09）：137-138.