合金元素及熱處理對(duì)新型槽幫鋼組織與性能的影響

徐海峰, 李 海, 李鳳敏, 付勝敏, 明科宇, 郁 言

(1. 中煤張家口煤礦機(jī)械有限責(zé)任公司, 河北 張家口 075025;2. 鋼鐵研究總院有限公司 特殊鋼研究院, 北京 100081;3. 河北省高端智能礦山裝備技術(shù)創(chuàng)新中心, 河北 張家口 075025)

刮板輸送機(jī)是煤礦綜采的核心運(yùn)輸設(shè)備,也是使用量最大和消耗最多的設(shè)備[1-2]。中部槽是刮板輸送機(jī)的關(guān)鍵部件,不僅是工作面落煤運(yùn)輸?shù)闹饕ǖ?還是整個(gè)輸送機(jī)的主要受力部位[3-4],其在綜采過程中受到?jīng)_擊、彎曲、拉壓、震動(dòng)及磨損等作用[5-6],復(fù)雜多變的服役環(huán)境要求中部槽必須具有足夠的強(qiáng)度、硬度、耐磨性和良好的韌性[7],同時(shí)具備一定的耐蝕性[8]。中部槽由中板與槽幫兩部分組成,中板通常采用耐磨鋼,而傳統(tǒng)槽幫材為鑄鋼ZG30MnSi,其抗拉強(qiáng)度≥850 MPa,屈服強(qiáng)度≥720 MPa,伸長(zhǎng)率≥10%,室溫V型缺口沖擊吸收能量≥25 J[9],該槽幫鋼的強(qiáng)韌性已無法滿足現(xiàn)代刮板輸送機(jī)的要求。

通過優(yōu)化成分和熱處理控制可以提升槽幫鋼的強(qiáng)韌性,如優(yōu)化C、Si、Mn配比或加入微量Cr、Mo、V等合金元素,同時(shí)輔以合適的熱處理工藝實(shí)現(xiàn)槽幫鋼綜合性能的提升,從而達(dá)到提高刮板輸送機(jī)應(yīng)用性能的目的。本文通過Cr、Mo微合金化設(shè)計(jì)槽幫試驗(yàn)鋼,利用光學(xué)顯微鏡(OM)、掃描電鏡(SEM)、拉伸、沖擊試驗(yàn)機(jī)、布氏硬度計(jì)等對(duì)槽幫試驗(yàn)鋼不同熱處理下的組織性能進(jìn)行測(cè)試表征,分析槽幫鋼熱處理過程中的組織演變及力學(xué)性能變化規(guī)律,為新型槽幫鋼的工業(yè)生產(chǎn)提供一定試驗(yàn)和理論支持。

1 試驗(yàn)材料和方法

槽幫試驗(yàn)鋼經(jīng)中頻感應(yīng)爐冶煉,采用樹脂砂型澆鑄成形,尺寸為(26～50) mm×65 mm×250 mm的梯形橫截面試件,其化學(xué)成分如表1所示。……