HARDOX450焊达耐磨钢板在刮板输送机上的应用

李玉华

（山西煤矿机械制造有限责任公司，山西 太原 030031）

刮板输送机作为煤矿工作面的运输设备,其可靠、稳定、高效运行将直接影响着矿井的生产能力和煤矿企业的经济效益。刮板输送机的耐磨性是该类产品的一个关键技术性能指标，根据目前使用情况，一般其寿命为3～5年，因此，提高设备材料的耐磨性能，成为刮板机生产和使用行业一直研究的课题。

1 概述

目前，刮板机耐磨材料一般用在中部槽的中板和底板，则本公司近几年耐磨板的用量为：2008年为3 257 t，2009年为5 825 t，2010年为5 660 t，2011年1—9月为5 237 t。板料厚度一般以30，40，50居多，主要品种有武钢的NM360和日本进口的K400，2011年又引进瑞典奥克隆德的悍达（Hardox）450，今后还可能引进悍达500。

HARDOX450焊达耐磨钢板主要应用于采矿、筑路行业、地下矿井等，如：挖掘机、装载机、矿车、输送机、溜槽、破碎机等。由于兼具高强度、高硬度以及高韧性，对于磨损严重的场合，能有效地提高设备的使用寿命。

此外，地下矿井作业对于设备的要求很高，就设备耐磨性能而言，如果选材不当就要付出高昂的代价。为此，对HARDOX450焊达耐磨钢板在刮板输送机的应用进行了分析。

2 HARDOX450焊达耐磨钢板化学成分

HARDOX450焊达耐磨钢板的化学成分见表1。

表1HARDOX450化学成分（质量分数） /%

众所周知，含碳量愈高，强度指标愈高，但塑性、韧性指标愈低。又因为碳是各种合金元素中对钢材淬硬、冷裂影响最明显的元素，所以把各种合金元素对淬硬、冷裂的影响都折合成碳的影响。HARDOX450焊达耐磨钢板合理选择了含C量，而提高强度和塑性、韧性则通过加入合金元素和优化热处理工艺来实现。

Si：能显著提高钢的弹性极限、屈服强度和抗拉强度，不仅能增加钢的淬透性，还增加钢淬为后的抗回火性，Si和其他合金元素Mo，Cr等结合，有提高钢抗腐蚀和抗高温氧化的作用。

Mn：良好的脱氧剂和脱硫剂。在碳素钢中加入0.7%～1.8%，力学性能、韧性、强度、硬度较高，能提高钢的热加工性能。

P：提高钢的抗拉强度，改善钢的切削加工性。

S：含量控制在0.045%以下，以改善钢的切削加工性。

Cr：能显著提高钢的抗氧化作用，增加钢的抗腐蚀能力，提高钢的强度和耐磨性。

Ni：能使钢强化，改善钢的低温性能，特别是韧性，还可以提高钢的淬透性、抗锈性，且耐腐蚀能力也很强。

Mo：为提高淬透性和热强性，防止回火脆性，提高剩磁和矫顽力。

B：增加钢的淬透性、耐腐蚀能力，提高钢的高温强度。

3 HARDOX450焊达耐磨钢板的机械性能和焊接性能

3.1 HARDOX450焊达耐磨钢板机械性能

屈服强度 Re（MPa）:1200；抗拉强度 Rm（MPa）：1400；延伸率A（%）：10；试验温度（℃）：-40（-40F）；冲击功 Charpy-v纵向（J）：45；硬度：HBW425～475；金相组织：细晶粒化钢。

3.2 HARDOX450焊达耐磨钢板的焊接性能

为了检验HARDOX450焊达耐磨钢板的焊接性能，经过用HARDOX450（δ50）与ZH260配对进行焊接性能试验：焊接方法为悬臂自动焊，保护气体为80%Ar+20%CO2，焊接位置为平焊。

通过控制焊接参数（焊接层次、焊接电流、电弧电压、焊速、气体流量），焊前进行预热，预热温度100～150℃，焊后>80℃，保温2h。对试验焊件进行拉伸（试样尺寸及试验方法按GB2651）、弯曲（试样尺寸及试验方法按GB2653），将焊缝剖面用5倍放大镜检验，无裂纹、未焊透、未熔合等缺陷。图1为试板及焊缝结构尺寸要求。

图1 试板及焊缝结构尺寸要求

4 HARDOX450焊达耐磨钢板在刮板输送机的应用

刮板输送机是矿井运输设备的主要组成部分，用于水平或倾斜布置，输送散料的机械产品。特别是重型和超重型刮板输送机价格高、结构复杂，所以，提高设备的整体寿命就变得更加突出。各刮板机生产企业都作了不少的尝试，解决的难题同样也是耐磨性（硬度）和延伸率的矛盾，即：材料硬度提高的同时，也提高了其脆断的危险性（由于煤矿下面工作面情况相当复杂，设备损坏后所进行的修理是很麻烦的，不能动火，起吊设备不具备，井下修理和升井修理都非常头痛）。

刮板机所用的耐磨材料，根据其使用特性，应满足以下要求：①高的耐磨性能、指标可等同于高的硬度；②易于机械加工的性能；③易成型的性能，即较好的延伸率；④较好的板料平整性（即出厂平面度）。

一般情况，从技术角度来讲，耐磨性和其他指标是相互矛盾的关系。耐磨性（或硬度）越高，其焊接性能、机械加工性能以及延伸率都会越差。因此，材料硬度追求太高受到限制，最终只能选择其综合机械性能。

从目前使用的HARDOX450耐磨板应用于本公司生产的重型刮板机SGZ1250/2*1200、SGZ1000/3*855等机型来看，硬度较高、焊接和气割性能较好，一般焊前预热150℃左右。气割前要求预热，但即使没有预热也未发现裂纹现象。

机械加工性能根据目前本公司的设备情况，铣床加工没问题；就是钻孔，由于摇臂钻床不稳定，高速合金钻头易碎，有许多钻孔工序放到了镗床来加工。

图2 中部槽中板加工处

成型性能也较好，尽管回弹很大，但从没有发生压裂现象。图2为中部槽中板加工处。

5 结束语

HARDOX450焊达耐磨钢板在刮板输送机中的应用有着显著的优势，它能减少设备意外故障，缩短维修时间，提高产品性能，从而提高生产能力。

[1]王健安.金属学与热处理[M].北京：机械工业出版社，1982.