刮板機齒軌及采煤機滑靴磨損修復技術的探討及應用

張華峰

摘 要：目前，國內(nèi)煤礦井下使用的采煤機和刮板機應用到綜采工作面已經(jīng)普遍，由于煤礦井下各種地質(zhì)條件復雜和所用的采煤工藝不同，造成刮板機部件齒軌和采煤機部件滑靴在使用過程中，嚴重磨損，更換頻繁，造成大量導向滑靴和齒軌由于磨損而報廢，影響了煤礦的生產(chǎn)和效益，使之成本提高。為了解決滑靴和齒軌磨損的問題，我們是磨損后的滑靴和齒軌認真研究，在復雜材質(zhì)和結構的條件下，通過焊接、預熱、熱處理及焊接環(huán)境等因素條件下，制定修復方法和工藝，修復后的齒軌和滑靴各項性能指標均達到要求，為礦方節(jié)省大量資金和煤礦井下正常生產(chǎn)下良好基礎。

關鍵詞：齒軌；導向滑靴；焊接；硬度；磨損

中圖分類號：TD421 文獻標志碼：A

1 目前采煤機滑靴和刮板機齒軌使用現(xiàn)狀

采煤機導向滑靴是采煤機的重要部件，它主要是支撐采煤機在刮板機滑道上運行，是穩(wěn)定采煤機正常采煤的重要支撐點，沿著刮板機順槽方向往復滑動行走，由于井下采煤工作面的地質(zhì)條件不同，在縱向和橫向方向均有不同角度的傾角，使得滑靴受力不均勻，造成導向滑靴磨損加快，以焦煤趙固一礦為例，使用的G750/1840-WD采煤機在使用過程中，由于各種因素造成采煤機導向滑靴損壞磨損嚴重，短期內(nèi)磨損達十幾個，給井下采煤造成嚴重影響。井下用刮板輸送機SGZ1000/1050與采煤機配套使用的齒軌，使采煤機通過本機上齒輪旋轉卡在齒軌上帶動采煤機行走，同樣由于各種原因，造成齒軌與齒輪接觸處磨損嚴重。造成采煤機無法正常行走，嚴重影響井下的正常工作，為了解決齒軌和導向滑靴磨損的問題，對磨損后的滑靴和齒軌進行修復，使之達到并超過原件的性能，我們通過大量的實驗，終于摸索出修復經(jīng)驗和工藝，修復后的齒軌和導向滑靴完全能夠達到所需的性能指標。

2 導向滑靴修復方案及工藝過程

2.1 采煤機導向滑靴工藝分析

采煤機依靠左右行走箱上的兩只導向滑靴和煤壁側的兩組滑靴組件（支撐腿）騎在工作面刮板輸送機的銷軌和鏟煤板上。煤壁側滑靴組件（支撐腿），它是由支撐腿、滑靴、定位銷、緊固螺釘、壓板等組成。由于本機沒有底托架，兩組滑靴組件分別直接安裝在左右牽引減速箱靠煤壁側的箱體上。采煤機的行走主要依靠滑靴來支撐，由此可見滑靴的重要性。

名稱：導向滑靴；

圖號：SM224JZ1-0310-1；

材質(zhì)：不確定；

調(diào)質(zhì)硬度：240-280；

化學成分：碳c：0.22-0.28%； 硅Si：31%；硫S：0.014%

錳Mn：0.74%；鉻Cr ：0.57%； 磷P：0.030%；鉬Mo：0.22%。

由于滑靴材質(zhì)不確定，通過光譜分析儀化驗得出以上結果，材質(zhì)接近25CrNiMo和25CrMnSi鋼系低碳合金鍛造鋼，具有可焊性。但由于滑靴出廠前進行過調(diào)質(zhì)處理，鉻含量高，在焊接修復過程中，容易產(chǎn)生熱裂紋。為防止產(chǎn)生熱裂紋，需要采用低碳鋼焊絲鋪焊提高韌性；導軌表面需采用高強度鉻鎳合金焊條堆焊，來提高導軌表面硬度。

導軌面焊接后鋼淬硬傾向性大，材料組織發(fā)生變化，熱應力分布在焊縫周圍，需要采用低溫退火處理（570℃～600℃），來達到熱影響區(qū)和焊縫組織韌化效果。

2.2 導向滑靴的施工準備

（a）焊接設備：HC500交流逆變式CO2氣體保護焊機；直流焊機

（b） 焊絲型號：SLD-60 φ1.6合金鋼實心焊絲；

堆焊焊條：MG600（高強度鉻鎳合金焊條）φ3.2

（c）焊接預熱：火焰加熱至200℃～300℃。

保溫方式：保溫棉保溫。

（d）檢測工具：紅外線測溫儀、硬度儀、探傷儀、材料光譜分析儀。

2.3 導向滑靴的修復工藝流程

（a）焊前準備：先清理磨損表面油污及煤灰，檢查導軌面是否存在裂紋，用角磨砂輪把焊接部位打磨光滑。

（b）對需焊接的導軌面進行焊前探傷檢測，檢測無裂紋后方可進行焊接。

（c）預熱：對打磨好的滑靴需焊接表面用火焰進行預熱，除去焊接區(qū)周圍的水汽，焊接表面升溫至250℃～300℃，用紅外線測溫儀檢測表面溫度。

（d）焊接：將加熱好的滑靴放置在準備好的保溫棉上進行焊接，做好焊接保溫措施；滑靴導軌面采用多層多焊接法進行連續(xù)焊接，先用SJD-60焊絲堆焊至原有高度（-5mm）后，打磨平滑，然后用事先準備好的樣板校檢，合格后方可進行下一道工序；導軌表層用MG600鉻鎳焊條堆焊5mm厚度（焊條需經(jīng)250℃烘焙1h），分3次堆焊完成；焊接表面要求平滑過渡，再用樣板效驗。

（e）保溫：待滑靴焊接完畢后，用保溫棉整體覆蓋進行保溫緩冷。

2.4 質(zhì)量檢測

對熱處理后的滑靴進行探傷檢測，檢測內(nèi)部組織是否存在缺陷，檢測外觀是否圓滑過渡，焊接尺寸是否超差，硬度儀檢測硬度：滑靴硬度HRC24-28；導軌表面硬度HRC35-42，如圖1、圖2所示。

3 齒軌修復方案及工藝過程

3.1 齒軌工藝分析

名稱：六節(jié)距齒軌。

圖號：CDB-01。

材質(zhì)：42CrMo（合金結構鋼） 。

調(diào)質(zhì)硬度：280-320。

42 CrMo鋼系中碳調(diào)質(zhì)高強度鋼，可焊性較差。由于母材金屬中含碳量高，在焊接過程中，母材金屬的一部分要融化到焊縫金屬中去，致使焊層金屬含碳量增高，容易在焊層金屬中引起熱裂紋。為防止產(chǎn)生熱裂紋，需要采用低碳鋼焊絲，含碳量在0.15%以下。

42CrMo鋼淬硬傾向性大，焊接冷裂一般在焊后冷卻過程中（200℃～300℃區(qū)間產(chǎn)生），所以焊后需要采用緩冷措施來保證。

3.2 齒軌修復施工準備

（a）焊接設備：HC500Ⅱ交流逆變式CO2氣體保護焊機；直流焊機。

（b）焊絲型號：THQ-60c φ1.6 600MPa級低合金鋼實心焊絲。

THD212鉻鉬焊條：EDPCrMo-A4-03（焊后硬度HRC40-50） φ3.2。

（c）焊接預熱：井式爐內(nèi)加熱至250℃～300℃。

保溫方式：保溫棉保溫。

（d）檢測工具：齒面樣板、硬度儀、探傷儀、材料光譜分析儀。

3.3 修復工藝流程

（a）焊前準備：先清理齒軌表面油污及煤灰，割去斷裂部位，用角磨砂輪把焊接部位打磨光滑，焊縫周圍用鋼絲砂輪打磨出現(xiàn)金屬光澤。

（b）對需焊接的齒軌進行焊前探傷檢測，檢測無誤方可進行焊接。

（c）預熱：把打磨好的齒軌放置在熱處理井式爐內(nèi)升溫至450℃～600℃，保溫至一定時間達到焊接要求。

（d）焊接：將保溫好的齒軌從爐內(nèi)取出放置在準備好的保溫棉上進行焊接，做好焊接保溫措施；齒軌上平面采用多層多堆焊法進行連續(xù)焊接，先用THQ-60c焊絲堆焊至齒軌原有高度（-2mm）后，打磨平滑，然后用事先準備好的樣板校檢齒面。

3.4 齒軌質(zhì)量檢測

對熱處理后的齒軌進行探傷檢測，檢測內(nèi)部組織是否存在缺陷，檢測外觀是否圓滑過渡，焊接尺寸是否超差。硬度儀檢測硬度：齒軌硬度HRC28-32；齒面硬度HRC40-50，如圖3、圖4所示。

4 齒軌和導向滑靴的修復效果應用

并首批下井應用到采煤工作面的設備上，修復后的齒軌較原來的壽命提高30%，節(jié)省了由于齒軌磨損報廢購買新齒軌產(chǎn)生的費用3萬元/月，在時間上及時有效補充礦方的儲備，導向滑靴修復后較原來壽命提高15%，節(jié)省了由于導向滑靴報廢購買新齒軌產(chǎn)生的費用5萬元/月，修復工藝的成功實現(xiàn)了在復雜材質(zhì)和結構的條件下，通過焊接、預熱、熱處理及焊接環(huán)境等因素條件下，對不同材料磨損修復方案有了新啟迪，此焊接修復工藝不但在齒軌和導向滑靴應用，為節(jié)省資金和正常生產(chǎn)打下良好基礎。

參考文獻

[1]武江.焊接手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2001.

[2]溫秉權.金屬材料手冊[M].北京：電子工業(yè)出版社，2009.