本發(fā)明具體涉及一種采煤工作面刮板輸送機(jī)中部槽制作工藝，屬于材料處理加工領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
：綜合機(jī)械化采煤已普及，刮板輸送機(jī)為連續(xù)運(yùn)煤機(jī)械，是煤礦使用量最大、消耗最多的重要設(shè)備。刮板輸送機(jī)由機(jī)頭尾部、中部槽及其附屬部件組成。其中，中部槽是刮板輸送機(jī)的承載連接體的重要組成部分，是整套設(shè)備的關(guān)鍵部件，位于刮板機(jī)的中部，它既是刮板鏈的運(yùn)行軌道，又是采煤機(jī)的行走軌道，還是載送煤流的運(yùn)行通道。同時(shí)也是刮板機(jī)上用量最大、質(zhì)量最重的部件，一般一臺(tái)刮板輸送機(jī)含100多節(jié)中部槽，每節(jié)槽長為1.2米或1.5米。中部槽為整體鑄焊封底式結(jié)構(gòu)，中部槽主要由擋板槽幫、鏟板槽幫與中板、底板焊接組成，中板、底板材質(zhì)為nm400，擋板槽幫、鏟板槽幫材質(zhì)為zg30mnsi。上槽用作煤炭運(yùn)輸，下槽供刮板返程使用。全國每年因磨損而失效的中部槽達(dá)到數(shù)十萬節(jié)。其原因?yàn)椋孩俟伟?、鏈條、煤流的運(yùn)行與中板、槽幫的磨損，同時(shí)在使用中，若遇大塊煤巖卡死槽中，中板受壓還會(huì)產(chǎn)生縱向彎曲變形；②采煤機(jī)沿中部槽槽幫移動(dòng)，造成槽幫上部磨損，同時(shí)附加的負(fù)荷和滾筒切割煤層的沖擊，還會(huì)造成槽幫變形；③采煤機(jī)前進(jìn)向煤壁方向移動(dòng)產(chǎn)生水平方向彎曲，同時(shí)推拉液壓支架受力使中部槽中板發(fā)生拱彎，加之底板鋪設(shè)不平產(chǎn)生上下彎曲，進(jìn)而連接件受拉壓彎曲，加重了中板、槽幫邊緣的磨損?？梢姡胁坎凼褂霉r較惡劣，受力復(fù)雜多變，因此要求中部槽有足夠的強(qiáng)度、剛度和耐磨性。為了滿足強(qiáng)度要求，現(xiàn)實(shí)中往往采用大裕量設(shè)計(jì)，容易造成資源浪費(fèi)。而產(chǎn)品的質(zhì)量主要體現(xiàn)在力學(xué)性能上，所以中部槽槽幫應(yīng)具有良好的力學(xué)性能。據(jù)粗略統(tǒng)計(jì)，我國各大煤機(jī)廠每年生產(chǎn)的鑄造槽幫重量在30wt以上，因此，急需研制出一套更好的制造工藝，以提高刮板輸送機(jī)質(zhì)量性能。產(chǎn)品現(xiàn)行工藝：中部槽的槽幫形狀結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積較大，切削加工都比較困難，因此采用原材料直接鑄造成型。鑄鋼件容易產(chǎn)生較嚴(yán)重的枝晶偏析，凝固后組織極不均勻，尤其是合金鑄鋼件尤為明顯。在鋼液凝固過程中，奧氏體沿?cái)嗝婧穸确较蜷L成不同的晶粒形狀。鑄件斷面越厚，即冷卻愈慢時(shí)，柱狀晶及粗等軸晶愈發(fā)達(dá)。柱狀晶及粗等軸晶會(huì)使鋼的力學(xué)性能降低，特別是韌性。槽幫壁厚不均勻，同一鑄件的各部位往往有不同的組織結(jié)構(gòu)，并且殘留相當(dāng)大的內(nèi)應(yīng)力，因而其機(jī)械性能比較差。同行業(yè)中對(duì)zg30mnsi槽幫在這方面的研究不是很多，為了提高zg30mnsi槽幫鋼的性能質(zhì)量，需要進(jìn)行這方面的改進(jìn)研究，使得材料成分和熱處理對(duì)zg30mnsi槽幫鋼質(zhì)量的影響減小到最小，力學(xué)性能達(dá)到最佳。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種可以得到質(zhì)量更佳的刮板輸送機(jī)的技術(shù)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下：本發(fā)明提供一種采煤工作面刮板輸送機(jī)中部槽制作工藝，包括鑄造步驟、熱處理步驟、焊接步驟。其中所述的鑄造步驟為：(1).選用70砂100份，水玻璃7-8份制作成中部槽槽幫鑄模，并使鑄模含水量為5-6％，濕壓力大于0.008mpa，濕透氣大于200，干強(qiáng)度大于0.3mpa；(2).使鋼水出鋼溫度為1620-1640℃，出鋼后在鋼水包中進(jìn)行鎮(zhèn)靜5-10分鐘，(3).開始澆注入中部槽槽幫鑄模，并在澆注過程中使鋼水保持溫度為1560-1580℃，開始澆注時(shí)控制小流量澆注，而后逐加大澆注流量；澆注完成后自然冷卻8小時(shí)拆模；將澆鑄成型的中部槽槽幫毛丕經(jīng)過切削加工后中部槽槽幫結(jié)構(gòu)成型；其中所述的熱處理步驟為：(1).正火：將結(jié)構(gòu)成型的中部槽槽幫置于加熱介質(zhì)中，按100-120℃/小時(shí)的速度進(jìn)行加熱至630-680℃，并在此溫度區(qū)間內(nèi)保溫1.5-2小時(shí)；再按50℃/小時(shí)的速度進(jìn)行加熱至870-890℃，并在此溫度區(qū)間內(nèi)保溫4-6小時(shí)；(2).冷卻：停止加熱，自然冷卻至≤400℃，并在此溫度區(qū)間內(nèi)保溫5-7小時(shí)；(3).回火：再次加熱結(jié)構(gòu)成型的中部槽槽幫，加熱速度按100-120℃/小時(shí)進(jìn)行，并加熱至570-600℃，并在此溫度區(qū)間內(nèi)保溫5-6小時(shí)；最后冷卻：停止加熱，爐內(nèi)冷卻至小于300℃，然后自然冷卻至室溫；其中所述的焊接步驟為將中板、底板焊接在槽幫上，其過程如下：(1).在室溫不低于10℃的室內(nèi)進(jìn)行焊接；(2).對(duì)焊接部進(jìn)行提前預(yù)熱，并使熱輸入為14-17kj/cm，利用割炬中性焰均勻加熱焊接口兩側(cè)各30mm寬，中板預(yù)熱至150-200度，槽幫預(yù)熱至200-250度，然后開始焊接；(3).焊接后，將中部槽進(jìn)行消焊接應(yīng)力退火：將中部槽加熱至500-550℃，并保持5小時(shí)，然后自然冷卻。如上所述的一種采煤工作面刮板輸送機(jī)中部槽槽幫制作工藝，具體為：所述的鑄造步驟中，當(dāng)澆注鋼水升到鑄模冒口時(shí)，應(yīng)停止?jié)沧?分鐘，然后再迅速澆注并澆滿冒口。如上所述的一種采煤工作面刮板輸送機(jī)中部槽槽幫制作工藝，具體為：鋼水出鋼溫度為1630℃，出鋼后在鋼水包中進(jìn)行鎮(zhèn)靜7分鐘；澆注過程中使鋼水保持溫度為1570℃。如上所述的一種采煤工作面刮板輸送機(jī)中部槽制作工藝，具體為：所述的焊接步驟具體如下：先將槽幫立放在兩側(cè)，中板拼裝在槽幫腰部，底板拼裝在槽幫底部；其拼裝時(shí)，形成的槽口寬度增加變形補(bǔ)償量△b，具體為：上槽口補(bǔ)償量△b為3-4mm，下槽口補(bǔ)償量△b為4-5mm，且上槽口補(bǔ)償量△b小于下槽口補(bǔ)償量△b2-3mm。如上所述的一種采煤工作面刮板輸送機(jī)中部槽制作工藝，具體為：所述的熱處理步驟為：(1).加熱：將結(jié)構(gòu)焊接成型的中部槽按110℃/小時(shí)的速度進(jìn)行加熱至500-550℃；(2).消應(yīng)力退火：爐冷至150-200℃自然冷卻至室溫。如上所述的一種采煤工作面刮板輸送機(jī)中部槽制作工藝，具體為：焊接后將中部槽進(jìn)行消應(yīng)力退火：將中部槽加熱至500-550℃進(jìn)行退火。本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明的技術(shù)結(jié)合刮板輸送機(jī)特有的機(jī)械結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和使用環(huán)境，制定出關(guān)于刮板輸送機(jī)的制造工藝，能有效提高刮板輸送機(jī)中部槽的耐磨機(jī)械性能，以及獲得結(jié)構(gòu)尺寸精度更高的刮板輸送機(jī)。附圖說明圖1為刮板輸送機(jī)的中部槽斷面結(jié)構(gòu)示意圖。其中：1-槽幫；2-中板；3-底板；4-背面焊縫。具體實(shí)施方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明具體實(shí)施例及相應(yīng)的附圖對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。參考附圖1，中部槽由槽幫1、中板2、底板3焊接組成，中板2、底板3材質(zhì)為nm400，槽幫1、鏟幫材質(zhì)為zg30mnsi，主要壁厚30～70mm，兩端及中間局部有厚大部位。zg30mnsi槽幫鋼以碳、錳、硅三大元素為主的低合金鑄鋼，除此還存在上所述的少量雜質(zhì)元素。碳是決定鋼材性能的基本元素，是獲得高強(qiáng)度、高硬度的有效強(qiáng)化元素之一，鋼的機(jī)械強(qiáng)度和硬度將隨著含碳量的變化而變化。錳是較弱形成碳化物的元素，能固溶于鐵素體，從而強(qiáng)化鐵素體。錳能增強(qiáng)奧氏體的穩(wěn)定性，降低淬火臨界冷卻速度，提高鋼的淬透性。但是錳有促進(jìn)晶粒長大的作用，對(duì)鋼的過熱較敏感，含錳較高的鋼回火脆性較明顯。硅能固溶于鐵素體，且有較強(qiáng)的固溶強(qiáng)化作用，同時(shí)它對(duì)回火轉(zhuǎn)變有阻礙作用。當(dāng)硅錳元素加入的配比適當(dāng)時(shí)，可減少因硅引起的脫碳缺點(diǎn)，同時(shí)可減小錳鋼的過熱傾向。鋁作為脫氧劑加入，鋁能夠細(xì)化鋼的晶粒，抑制低碳鋼的時(shí)效，提高鋼在低溫下的韌性，抗氧化性、耐磨性和疲勞強(qiáng)度。由于低合金鑄鋼對(duì)原材料要求比較高，雜質(zhì)元素硫、磷常被視為是有害的元素，含量必須嚴(yán)格控制。針對(duì)中部槽槽幫鋼使用性能要求，本申請(qǐng)人反復(fù)化檢目前zg30mnsi槽幫鋼樣品，所得化學(xué)成分含量如下表。槽幫鋼實(shí)際生產(chǎn)過程中，對(duì)應(yīng)試樣進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)化學(xué)成分配比適當(dāng)符合要求，經(jīng)同樣的熱處理后機(jī)械性能卻出現(xiàn)相差較大的情況。同時(shí)一臺(tái)刮板輸送機(jī)需要多節(jié)中部槽，如出現(xiàn)上述情況，會(huì)導(dǎo)致同一臺(tái)刮板機(jī)不同的中部槽使用性能相差較大，影響整臺(tái)刮板機(jī)的使用性能。所以必須從化學(xué)成分與機(jī)械性能的關(guān)系來調(diào)整化學(xué)成分配比關(guān)系，由于實(shí)際生產(chǎn)中很難控制其中某一種元素的變化來實(shí)現(xiàn)對(duì)所需性能的控制。因此，找到各種元素對(duì)力學(xué)性能的影響規(guī)律，最佳配比各種化學(xué)元素含量，發(fā)揮各種元素的綜合作用，既能夠使得材料獲得較好的力學(xué)性能，又容易在實(shí)際生產(chǎn)中實(shí)施。同時(shí)必須選擇合理的熱處理工藝，最大限度的提高槽幫鋼的力學(xué)性能和使用性能。根據(jù)上述條件，本示例設(shè)計(jì)如下生產(chǎn)過程。一、鑄造步驟：采用的實(shí)模造型。鑄造線縮利率按水玻璃石灰石砂選擇為2.0％，加工面預(yù)留加工余量為5mm,為減少鑄件重量，起模斜度加工面采用減少鑄件壁厚、非加工面使用增減壁厚的方式，起模斜度為α/mm≤2.0mm。在下泥芯時(shí)為保證泥芯不上浮，需使用芯撐對(duì)泥芯進(jìn)行固定。澆注采用底注式澆注。在試制時(shí)選擇了石英砂和70砂兩種材料，co2硬化。在批量生產(chǎn)過程中面砂可采用石英砂，背砂采用70砂?；焐安捎媚胼喪交焐皺C(jī)進(jìn)行。因石灰石砂耐碾性較差，要求混砂機(jī)的碾輪與底盤距離為20—25mm,刮板與底盤距離為5—10mm。先干混2-4分鐘，再加水玻璃進(jìn)行混碾。型砂配比及性能見下表：砂型表面流涂?jī)杀殇営X礬土復(fù)合涂料。因石灰石砂在高溫下產(chǎn)生分解，生成大量的氣體，造型時(shí)要在砂型上做好排氣，提高砂型排氣能力。根據(jù)材料要求，冶煉過程中必須嚴(yán)格控制化學(xué)元素，特別是p、s、al含量的控制。采用搖包澆注，并帶隨爐試樣，以便進(jìn)行力學(xué)試驗(yàn)和化學(xué)元素抽查。為使鑄件得到良好的補(bǔ)縮，鋼水出鋼溫度控制在1620-1640℃，出鋼后在鋼水包中對(duì)進(jìn)行鋼水鎮(zhèn)靜，以使懸浮在鋼液中的夾雜物上浮，鎮(zhèn)靜時(shí)間根據(jù)出鋼溫度應(yīng)大于5min，不超過10min。澆注溫度控制在1560-1580℃，低溫澆注可以減少鑄件縮孔、縮松等缺陷的傾向。澆注時(shí)控制好澆注速度，開始時(shí)將鋼水流量控制得小些，避免鋼水對(duì)砂型的沖刷，而后逐漸加大。待鋼液上升到冒口時(shí)，應(yīng)緩一下注流，然后增大注流繼續(xù)澆注，直到澆滿冒口。防止鋼水中的爐渣進(jìn)入砂型型腔。整個(gè)澆注過程不允許鋼水?dāng)嗔鳎苊忤T件產(chǎn)生冷隔缺陷。澆注后在鑄件冒口上加保溫覆蓋劑，提高冒口補(bǔ)縮效果。打箱時(shí)間控制在不小于8小時(shí)，防止鑄件過早打箱產(chǎn)生變形。在生產(chǎn)槽幫件過程中，經(jīng)常出現(xiàn)槽幫頂部出現(xiàn)局部灰綠色玻璃狀?yuàn)A渣物。這種夾渣物從鋼液中漂浮起來的，由于頂部沒有設(shè)冒口，夾渣物無法排出，便滯留形成夾渣缺陷。夾渣物主要組成物為錳鋁硅酸鹽，cao含量很低，夾渣物不是直接來自還原爐渣，因?yàn)檫€原爐渣有很高的氧化鈣含量，一般高大30％-50％。夾渣物中含有很高的mno，所以與鋼液有關(guān)，因?yàn)殇撘褐泻写罅垮i元素。鋼液中的mno與還原渣中sio2、al2o3等酸性或弱酸性氧化物反應(yīng)的產(chǎn)物。由于鋼液在澆包中鎮(zhèn)靜時(shí)間有限，卷入鋼液中的錳鋁硅酸鹽夾渣無法完全上浮，在澆注過程中部分渣液隨鋼液進(jìn)入型腔，上浮到鑄型頂部，形成鑄件表面夾渣物。通過加強(qiáng)還原初期及出鋼前鋼液沉淀脫氧、稀薄渣形成后加錳鐵，可以減少鋼液中mno含量和消除鑄件錳鋁硅酸鹽夾渣物，消除這一缺陷。二、熱處理工藝：鑄鋼的變相點(diǎn)是制定熱處理工藝的重要依據(jù)，由于zg30mnsi槽幫鋼含碳量偏高，且形狀復(fù)雜，對(duì)其采用正火+回火的熱處理工藝過程。鋼的加熱溫度、保溫時(shí)間和冷卻方式整個(gè)熱處理過程中的各道工序是共同影響熱處理結(jié)果的。復(fù)雜的熱處理過程中，某一道工序一點(diǎn)點(diǎn)的變化都影響zg30mnsi槽幫鋼獲得不同的力學(xué)性能。因此，對(duì)于化學(xué)成分控制和熱處理對(duì)鋼的力學(xué)性能影響是多方面共同作用的結(jié)果，生產(chǎn)過程中必須高度重視每一道工藝，以獲得更優(yōu)質(zhì)的zg30mnsi槽幫鋼。所述的熱處理步驟為：(1).正火：將結(jié)構(gòu)成型的中部槽槽幫置于加熱介質(zhì)中，按100-120℃/小時(shí)的速度進(jìn)行加熱至630-680℃，并在此溫度區(qū)間內(nèi)保溫1.5-2小時(shí)；再按50℃/小時(shí)的速度進(jìn)行加熱至870-890℃，并在此溫度區(qū)間內(nèi)保溫4-6小時(shí)；(2).冷卻：停止加熱，自然冷卻至400℃，并在此溫度區(qū)間內(nèi)保溫5-7小時(shí)；(3).回火：再次加熱結(jié)構(gòu)成型的中部槽槽幫，加熱速度按100-120℃/小時(shí)進(jìn)行，并加熱至570-600℃，并在此溫度區(qū)間內(nèi)保溫5-6小時(shí)；最后冷卻：停止加熱，爐內(nèi)冷卻至小于300℃，然后自然冷卻至室溫；三、焊接步驟如下：zg30mnsi和nm400為異種合金鋼焊接，選取焊絲應(yīng)與焊接材料強(qiáng)度相當(dāng)，并采用二氧化碳混合氣體保護(hù)焊，可選用55kg級(jí)的高強(qiáng)焊絲。工作環(huán)境：室溫不低于10℃。焊前預(yù)熱采用局部預(yù)熱，熱輸入14-17kj/cm。采用割炬中性焰均勻加熱坡口兩側(cè)各30mm寬，耐磨板處預(yù)熱溫度為150-200℃，槽幫處預(yù)熱溫度為200-250℃，槽幫處溫度需嚴(yán)格控制，焊接過程中需進(jìn)行連續(xù)不間斷焊接。焊接電流：焊絲直徑打底焊填充焊蓋面焊?jìng)渥ⅵ?.2焊絲230-240a280a左右不大于320aφ1.6焊絲280-300a350a左右不大于380a電弧電壓：i<300a時(shí)，u＝26-28v，i>300a時(shí)，u＝32-34v干伸長度(工件到導(dǎo)電嘴的距離)：焊絲直徑i>300ai<300a備注φ1.2焊絲12-16mm不超過20φ1.6焊絲14-18mm不超過20氣體流量：i<300a時(shí)，取15-20l/min；i>300a時(shí)，取15-20l/min焊接步驟：從中間向一頭退焊，然后從另一端向中間退焊，焊接時(shí)，焊絲對(duì)準(zhǔn)中縫不得擺動(dòng)，且焊絲角度均分坡口總角度。前一條焊道對(duì)后一條焊道起預(yù)熱作用，而后一條焊道對(duì)前一條焊道起熱處理作用，可改善焊接接頭處的組織和性能。出現(xiàn)缺陷及時(shí)返修。為防止冷裂紋起弧不能在母材上起弧。焊接順序：a、中板2的焊接先焊正面第一道焊縫，b、再焊背面焊縫4，焊縫應(yīng)與中板2、槽幫1圓滑過渡。c、正面采用兩層三道焊接，第一層一道，第二層兩道，先焊接中板側(cè)，焊縫要平，防止槽幫側(cè)未焊透。若焊縫壓縫不好則采用三層四道焊接，第四道焊縫蓋面。中部槽槽幫1與中板2、底板3的焊接過程中，有效防止焊接變形量是保證焊接質(zhì)量的重要因素之一。中板采用雙面v型坡口，槽幫采取與中板接焊處飛平，達(dá)到與中板可靠有效定位焊接。由于中部槽的焊后變形表現(xiàn)為槽口寬收縮變形，所以在組裝時(shí)槽口寬b確定為b+△b,預(yù)先加上了與焊接變形方向相反的變形補(bǔ)償量；又因?yàn)橹胁坎酆附雍筮€有槽幫相對(duì)中板的偏轉(zhuǎn)變形，槽幫的收縮變形量上少下多，所以上、下槽口寬的變形補(bǔ)償量△b上、△b下也不一樣，△b上<△b下，即組裝時(shí)上下槽口尺寸呈梯形，確定變形補(bǔ)償量為△b上＝3mm～4mm，△b下＝4mm～5mm，且下口△b下比上口△b上大2mm～3mm。由于中部槽組件的每個(gè)零件存在尺寸和變形差異，不同焊工的焊接過程存在差異，這些都會(huì)使中部槽的焊接變形不穩(wěn)定，所以在反變形法的基礎(chǔ)上又加上了剛性固定法。工藝措施是：在中部槽兩端上下槽口位置各加焊一根φ40圓鋼拉強(qiáng)(焊后去除)，采用強(qiáng)制手段來限制和減少焊后變形。焊后熱處理控制：槽幫與中板、底板焊接后，為了消除焊接殘余應(yīng)力，防止延遲裂紋等焊接缺陷的產(chǎn)生，減少焊接變形量，保證產(chǎn)品整體制造精度，中部槽焊接完成后應(yīng)立即進(jìn)行去應(yīng)力退火處理，消應(yīng)力退火溫度為500-550℃，恒溫保持2-3h。上述實(shí)施方式用來解釋說明本發(fā)明，而不是對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制，在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，對(duì)本發(fā)明做出的任何修改和改變，都落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁12