采煤機截齒等溫淬火工藝的改進

楊平麗

(晉城煤業集團成莊礦)

·技術經驗·

采煤機截齒等溫淬火工藝的改進

楊平麗①

(晉城煤業集團成莊礦)

分析了采煤機截齒熱處理工藝要求必須是等溫淬火的原因,介紹了采煤機截齒等溫淬火工藝,并通過對截齒等溫淬火工藝與其它截齒熱處理工藝的比較,分析了等溫淬火的有效性,并通過實驗數據對該工藝進行了驗證。

采煤機截齒;等溫淬火工藝;效果;改進

截齒是采煤機上的關鍵件,它工作條件惡劣,要求有高耐磨性、強度及良好的韌性。煤炭行業MT246-1996標準中截齒材料為合金結構鋼,熱處理要求齒頭 HRC>40,齒柄 HRC>38,沖擊韌性ak≥49 J/cm2。國內廠一般截齒材料為35 CrMnSiA,它是高強度鋼,要滿足上述熱處理要求,熱處理工藝必須為等溫淬火。采用鹽浴爐加熱,硝鹽中等溫度淬火方法,即用1臺鹽浴爐加熱工件,用2臺低溫鹽浴爐等溫的方法,這樣可以實現淬火加熱過程中工件和硬質合金無氧化、脫碳并迅速批量生產。等溫時間為加熱時間的2倍以上。

但此工藝存在以下弊病:眾所周知,鹽浴爐不適合用電熱偶直接插入鹽浴爐內控制溫度,一般用光學高溫計測溫,靠工人目測控制溫度,這樣難以準確地控制淬火溫度,而截齒的硬質合金釬焊時用黃銅基的焊料,它的熔點為920℃左右,如果操作工人責任心不強,技術不高就易出現黃銅熔化而硬質合金掉頭的現象。截齒等溫淬火需要用2臺鹽浴爐,設備投資大,且該設備使用成本高,工人勞動強度大。

針對上述問題,選用井式滲碳爐加熱截齒,用硝石槽等溫的方法,實現了等溫淬火工藝。

1 截齒等溫淬火工藝

JDT35/78型鎬型截齒的外形及其幾何尺寸見圖1。

工藝路線為:鍛造→正火高回→機加工→釬焊→淬火清理→防腐處理。

圖1 JDT鎬形截齒示意圖

根據實際情況,淬火加熱設備選用RTJ-75-9T型氣體滲碳爐,等溫冷卻設備選用RX-32硝石槽。截齒熱處理淬火工藝曲線見圖2,截齒淬火掛具示意圖見圖3,

圖2 截齒淬火工藝曲線示意圖

工件插立在上中下板的孔里,為了方便吊裝和等溫冷卻,吊鉤上面又設有吊環。

圖3 截齒淬火掛具示意圖

2 工藝分析及結果

硬質合金在淬火加熱過程中,不允許增碳,也不允許脫碳,增碳時引起硬質合金含碳量過高,呈現游離狀石墨,它對合金基體起分離作用,降低合金的強度和耐磨性。脫碳時就會對硬質合金的基體起著破壞作用,使其強度降低、脆性增大。這就需要在截齒淬火加熱過程中要合理的選用有機液體產生保護氣。煤油價格低廉,來源方便,但碳勢高,容易形成碳黑。甲醇(CH3OH)分子中只有一個碳原子其C/O=1是弱碳成分,一般用于滲碳稀釋劑,試用于淬火保護氣認為碳勢不足。乙醇(C2H5OH)分子中有2個碳原子和一個氧原子C/O=2,乙醇在高溫下按下式分解C2H5OHCO+3H2+〔C〕,此外還有少量的 H2O、CH4等氣體,乙醇的碳當量為46 g,碳勢不高,不易形成碳黑,是比較理想的中高碳鋼的保護氣體來源,爐內滴入乙醇120～140滴/min,這樣迅速地排除爐內的氧化氣氛,實現無氧化、脫碳地加熱工件,有效的保護硬質合金刀頭的質量。

截齒等溫淬火選用860℃,等溫溫度為290℃,而沒選用35CrMnSiA常規等溫淬火溫度880℃,這主要考慮在滿足設計要求的條件下選用低的淬火溫度和下限等溫溫度,這樣盡可能遠離黃銅的熔點。

通常等溫淬火后,在空氣中冷卻,然后對工件進行煮鹽,同時要清洗工件掛具上殘留的鹽。采用等溫冷卻后直接在溫水中冷卻,浸泡5～10 min的工藝方法,這樣省略了清洗工序,大大地方便了車間生產。

截齒等溫淬火以后,對回火的作用作了如下實驗。同一爐淬火的截齒,分了兩組,即一組沒有回火,另一組為260℃回火3 h空冷。對這組工件按圖1指定部位取料加工試塊后檢查硬度值和ak沖擊韌性值的結果見表1。

表1 檢查硬度值和ak沖擊韌性值的實驗結果

從表1看出,這兩組沖擊韌性值變化不大而硬度值稍有差異,下板上擺放的截齒硬度值比上板的稍高,這與硝石槽內鹽的溫度和工件冷卻條件有關。

3 結 論

1)用氣體滲碳爐滴入乙醇的工藝方法,完全可以代替鹽浴爐實現截齒淬火加熱,這對于沒有數臺鹽浴爐的企業,不僅可節省設備投資而且可降低生產成本,減輕工人的勞動強度,同時實現了1臺設備多臺用。2)乙醇是用井式滲碳爐加熱中高碳鋼工件的理想保護氣氛源,實踐表明,截齒在淬火加熱過程中,可以做到無氧化、脫碳,而且主要是保護硬質合金的各種性能。3)截齒35 CrMnSiA、860℃淬火、290℃硝鹽中等溫25 min后溫水浸泡去鹽工藝,經過近2年國家技術部門抽檢結果完全滿足MT246-1996指標中要求的熱處理硬度、沖擊韌性值,雖然掛具反復使用,但對設備沒有腐蝕現象。

Improvement of Isothermic Quench Technology for Cutting Pick of Coal Winning Machine

Yang Ping-li

Analyzes the requirements of heating treatment is must the pick of the isothermric quench technology,introduces detailed the pick of the isothermric quench technology,and compared with the pick of the isothermric quench technology and the other heating treatment.Analyzes the isothermic quench effect.Checks and verifies the technology through the test.

Cutting pick of coal winning machine;Isothermic quench technique;Effect;Improvement

TD407

B

1672-0652(2010)05-0053-02

2010-03-08

楊平麗 女 1971年出生 1994年畢業于山西礦業學院 工程師 晉城 048021