采煤机截齿等温淬火工艺的改进

杨平丽

(晋城煤业集团成庄矿)

·技术经验·

采煤机截齿等温淬火工艺的改进

杨平丽①

(晋城煤业集团成庄矿)

分析了采煤机截齿热处理工艺要求必须是等温淬火的原因,介绍了采煤机截齿等温淬火工艺,并通过对截齿等温淬火工艺与其它截齿热处理工艺的比较,分析了等温淬火的有效性,并通过实验数据对该工艺进行了验证。

采煤机截齿;等温淬火工艺;效果;改进

截齿是采煤机上的关键件,它工作条件恶劣,要求有高耐磨性、强度及良好的韧性。煤炭行业MT246-1996标准中截齿材料为合金结构钢,热处理要求齿头 HRC>40,齿柄 HRC>38,冲击韧性ak≥49 J/cm2。国内厂一般截齿材料为35 CrMnSiA,它是高强度钢,要满足上述热处理要求,热处理工艺必须为等温淬火。采用盐浴炉加热,硝盐中等温度淬火方法,即用1台盐浴炉加热工件,用2台低温盐浴炉等温的方法,这样可以实现淬火加热过程中工件和硬质合金无氧化、脱碳并迅速批量生产。等温时间为加热时间的2倍以上。

但此工艺存在以下弊病:众所周知,盐浴炉不适合用电热偶直接插入盐浴炉内控制温度,一般用光学高温计测温,靠工人目测控制温度,这样难以准确地控制淬火温度,而截齿的硬质合金钎焊时用黄铜基的焊料,它的熔点为920℃左右,如果操作工人责任心不强,技术不高就易出现黄铜熔化而硬质合金掉头的现象。截齿等温淬火需要用2台盐浴炉,设备投资大,且该设备使用成本高,工人劳动强度大。

针对上述问题,选用井式渗碳炉加热截齿,用硝石槽等温的方法,实现了等温淬火工艺。

1 截齿等温淬火工艺

JDT35/78型镐型截齿的外形及其几何尺寸见图1。

工艺路线为:锻造→正火高回→机加工→钎焊→淬火清理→防腐处理。

图1 JDT镐形截齿示意图

根据实际情况,淬火加热设备选用RTJ-75-9T型气体渗碳炉,等温冷却设备选用RX-32硝石槽。截齿热处理淬火工艺曲线见图2,截齿淬火挂具示意图见图3,

图2 截齿淬火工艺曲线示意图

工件插立在上中下板的孔里,为了方便吊装和等温冷却,吊钩上面又设有吊环。

图3 截齿淬火挂具示意图

2 工艺分析及结果

硬质合金在淬火加热过程中,不允许增碳,也不允许脱碳,增碳时引起硬质合金含碳量过高,呈现游离状石墨,它对合金基体起分离作用,降低合金的强度和耐磨性。脱碳时就会对硬质合金的基体起着破坏作用,使其强度降低、脆性增大。这就需要在截齿淬火加热过程中要合理的选用有机液体产生保护气。煤油价格低廉,来源方便,但碳势高,容易形成碳黑。甲醇(CH3OH)分子中只有一个碳原子其C/O=1是弱碳成分,一般用于渗碳稀释剂,试用于淬火保护气认为碳势不足。乙醇(C2H5OH)分子中有2个碳原子和一个氧原子C/O=2,乙醇在高温下按下式分解C2H5OHCO+3H2+〔C〕,此外还有少量的 H2O、CH4等气体,乙醇的碳当量为46 g,碳势不高,不易形成碳黑,是比较理想的中高碳钢的保护气体来源,炉内滴入乙醇120～140滴/min,这样迅速地排除炉内的氧化气氛,实现无氧化、脱碳地加热工件,有效的保护硬质合金刀头的质量。

截齿等温淬火选用860℃,等温温度为290℃,而没选用35CrMnSiA常规等温淬火温度880℃,这主要考虑在满足设计要求的条件下选用低的淬火温度和下限等温温度,这样尽可能远离黄铜的熔点。

通常等温淬火后,在空气中冷却,然后对工件进行煮盐,同时要清洗工件挂具上残留的盐。采用等温冷却后直接在温水中冷却,浸泡5～10 min的工艺方法,这样省略了清洗工序,大大地方便了车间生产。

截齿等温淬火以后,对回火的作用作了如下实验。同一炉淬火的截齿,分了两组,即一组没有回火,另一组为260℃回火3 h空冷。对这组工件按图1指定部位取料加工试块后检查硬度值和ak冲击韧性值的结果见表1。

表1 检查硬度值和ak冲击韧性值的实验结果

从表1看出,这两组冲击韧性值变化不大而硬度值稍有差异,下板上摆放的截齿硬度值比上板的稍高,这与硝石槽内盐的温度和工件冷却条件有关。

3 结 论

1)用气体渗碳炉滴入乙醇的工艺方法,完全可以代替盐浴炉实现截齿淬火加热,这对于没有数台盐浴炉的企业,不仅可节省设备投资而且可降低生产成本,减轻工人的劳动强度,同时实现了1台设备多台用。2)乙醇是用井式渗碳炉加热中高碳钢工件的理想保护气氛源,实践表明,截齿在淬火加热过程中,可以做到无氧化、脱碳,而且主要是保护硬质合金的各种性能。3)截齿35 CrMnSiA、860℃淬火、290℃硝盐中等温25 min后温水浸泡去盐工艺,经过近2年国家技术部门抽检结果完全满足MT246-1996指标中要求的热处理硬度、冲击韧性值,虽然挂具反复使用,但对设备没有腐蚀现象。

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

杨平丽 女 1971年出生 1994年毕业于山西矿业学院 工程师 晋城 048021