一种高耐磨全寿命安全型采煤截齿的制作方法

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一种高耐磨全寿命安全型采煤截齿的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及采煤截齿,尤其是涉及一种高耐磨全寿命安全型采煤截齿。
【背景技术】
[0002]采掘机械所用的采煤刀具称为截齿,它是综采机上直接切割煤岩的关键零件。截齿是易损件,对吨煤成本有一定的影响,所以提高截齿质量,延长其使用寿命,对提高采煤机工作效率和降低生产成本有重要意义。
[0003]截齿是直接截割煤和岩石的,它受到煤和岩石的磨粒磨损和冲击,因此,对截齿的基本要求是:(1)高耐磨性;(2)高强韧性。当遇到夹矸及断层时不仅要求耐磨性好,而且耐冲击,最好达到刀头不崩裂,刀体不磨损。
[0004]一般的硬质合金截齿生产工艺过程是:齿体锻造一一热处理一一钎焊硬质合金头,这样的结果是钎焊硬质合金的热循环会使齿体退火而变软,降低了截齿的耐磨性;还有生产厂家采取如下的生产工艺:齿体锻造一一钎焊硬质合金头一一整体热处理,这样的结果是整体热处理会影响到合金头的性能,会在钎焊缝及硬质合金头中产生微裂纹,损害截齿使用寿命。这是一对很难解决的矛盾。针对截齿在使用中的难题,国内外都采取了种种措施,但是目前使用的截齿仍不够理想。
[0005]瓦斯和煤尘爆炸是严重威胁煤矿安全生产的重大灾害,此类事故一旦发生将造成群死群伤的严重后果,不仅严重影响矿井经济效益,而且会影响整个煤炭行业的整体形象,带来严重的社会问题。
[0006]瓦斯爆炸发生必须具备三个条件:(I)瓦斯浓度在爆炸极限范围内(5%—一16%)
(2)足够能量的引火源(3)空气瓦斯混合气体中氧含量在12%以上。因此防止瓦斯爆炸事故发生的重点在两个方面,其一是采取各种措施防止瓦斯聚集,目前采取的瓦斯抽采,通风排放就是为了防止瓦斯聚集。而消除引起瓦斯爆炸的能量源是瓦斯爆炸的另一重要技术手段。煤尘爆炸预防也有类似情况。
[0007]引起瓦斯和煤尘爆炸的引火源有:电器火花、放炮火源、机械摩擦、吸烟明火等,而机械与岩石摩擦、撞击产生火花也是引起瓦斯爆炸的重要原因。有文献报道了多起采煤截齿摩擦火花引发瓦斯爆炸的案例。根据对我国361起一次死亡3人以上的瓦斯事故引火源的统计,结果表明:电器火花引燃占总次数的41.55%,放炮火源占29.92%,摩擦撞击占8.59%,吸烟明火占1.94%,其它占18.00%。虽然摩擦和撞击火花是引起瓦斯爆炸的重要原因之一,但是这一问题还没有引起人们的充分认识,往往是在找不到其他火源的情况下,才会考虑摩擦撞击火花的原因。实验室研究表明:在金属与岩石撞击或相互剧烈摩擦出的部分热量,将导致熔化的颗粒沿着旋转或飞散的轨迹飞溅,颗粒在离切削表面10-30cm处最先产生火花,这是其切削表面的温度往往达到或超过1400°C,该温度足以使瓦斯被点燃或引爆。
[0008]随着我国煤矿向集约化生产方式的转变,大量高速、重载采煤机械已投入使用,如德国生产的EDW450/1000L型采煤机,其功率高达1000KW。为发挥设备效力,一般滚筒直径较大,截齿数量多,旋转速度快,截齿作为其核心配件起着相当重要的作用。从矿井安全角度看,当遇到夹矸时极易产生火花,此类截齿的最大问题是其本质不具备防火花功能。在没有及时停机的情况下,将产生二次火花,二次火花能量远高于一次火花,在瓦斯浓度达到爆炸极限或恰逢瓦斯突出时,极易发生瓦斯爆炸。
[0009]鉴于上述情况,有必要研究开发长寿命本安型煤矿截齿,此种截齿在遇到夹矸或坚硬煤层时,截齿与煤岩撞击不会产生火花或产生的火花不足以引燃瓦斯,这样就可以从根本上消除瓦斯爆炸的可能性。同时,截齿寿命应大大提高,以降低吨煤成本,降低工人劳动强度,提高经济效益。
【实用新型内容】
[0010]本实用新型的目的在于提供一种高耐磨全寿命安全型采煤截齿,解决了采煤截齿使用中短寿命,同时截齿切割煤岩时,无火花,不能引燃瓦斯,确保截齿在全寿命周期中的使用安全。
[0011]本实用新型采用的技术方案是:
[0012]本实用新型包括硬质合金头和采煤截齿齿体;本实用新型所述硬质合金头为蘑菇状硬质合金头,除蘑菇状硬质合金头裸露部分外,在采煤截齿齿体的锥体前部20?30mm打磨深度6?8 mm处,堆焊硬度不小于HRC63的耐磨合金层,蘑燕状硬质合金头与采煤截齿齿体配合处用铜基钎焊层连接。
[0013]所述堆焊的耐磨合金层的厚度为7?9 mm。
[0014]所述耐磨合金层的复合粉末的材料配方,按质量百分比分别为:80%的Ni60AA和20%的Co-WC ;其中Co-WC中,Co和WC的质量百分比分别为:12%、88%。
[0015]所述蘑燕状硬质合金头材料,其化学成分的质量百分比分别为:11.5%的Co、87.5% 的 WC 和 0.5-1% 的 No
[0016]本实用新型具有的有益效果是:
[0017]本实用新型开发了一种既有齿体表面的高硬度、高耐磨性,又保持钎焊缝及硬质合金头强度和韧性的加工工艺,消除了堆焊裂纹。从而解决了采煤截齿使用中短寿命的难题,平均寿命提高近I倍,同时截齿切割煤岩时,无火花,不能引燃瓦斯,确保截齿在全寿命周期中的使用安全。
【附图说明】
[0018]图1是本实用新型的结构原理示意图。
[0019]图2是图1的左视图。
[0020]图中:1、蘑菇状硬质合金头;2、耐磨合金层;3、采煤截齿齿体。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
[0022]如图1、图2所示,本实用新型包括硬质合金头和采煤截齿齿体3 ;所述硬质合金头为蘑菇状硬质合金头1,除蘑菇状硬质合金头裸露部分外,在采煤截齿齿体3的锥体前部20?30mm打磨深度6?8 mm处,堆焊硬度不小于HRC63的耐磨合金层2,再钻孔并钎焊蘑菇状硬质合金头,蘑菇状硬质合金头I与采煤截齿齿体3配合处用铜基钎焊层连接,最后进行热处理。。
[0023]热处理工艺:钎焊好的截齿冷却后,置于加热炉内,温度控制在650-700°C,投入10%Na0H淬火剂中,淬火剂温度160 °C (可控),进行淬火热处理。在加热过程中,截齿上部温度高,下柄部温度低。
[0024]所述堆焊的耐磨合金层2的厚度为7?9 mm。
[0025]所述耐磨合金层的复合粉末的材料配方,按质量百分比分别为:80%的Ni60AA和20%的Co-WC ;其中Co-WC中,Co和WC的质量百分比分别为:12%、88%。
[0026]所述蘑燕状硬质合金头材料,其化学成分的质量百分比分别为:11.5%的Co、87.5%的WC和0.5-1%的N。它是在国产YGllC硬质合金头材料的基础上,添加少量N及其它微量元素,进一步增加硬质合金头的硬度和耐磨性。其主要机械性能:硬度HRA86.5-87,强度 σ ,=23501/? 密度 14.3g/cm3。
[0027]耐磨合金复合粉末堆焊方法为:等离子弧堆焊,离子气、送粉气和保护气均为99.99%的工业氩气。
[0028]本实用新型的采煤截齿具体试验结果:
[0029](I)合金堆焊层与硬质合金头材料火花检测及瓦斯引燃安全性试验结果
[0030]Ni60AA(80%) +Co-ff-C(20%)等离子堆焊层与Q235A碳钢旋转摩擦试验总次数为16430次,引燃试验瓦斯气体次数O次,且无明显火花发生,最终的鉴定试验在国家煤炭科学研究院检测中心进行。
[0031]硬质合金头材料(Coll.5%+ffC87.5%+N0.5_1%)与Q235A碳钢旋转摩擦试验总次数为17501次,引燃试验瓦斯气体次数O次,且无明显火花发生,最终的鉴定试验在国家煤炭科学研究院检测中心进行。
[0032](2)截齿的井下试验
[0033]2012年11月6日,试验加工的80件全寿命安全型刀形截齿安装在采煤机上进行井下试验,后滚筒全部安装试验截齿,前滚筒全部安装对比试验截齿。
[0034]截齿的井下试验结果表明:试验截齿平均寿命较长(20.2天),无火花,其技术水平居国际领先地位。与海德拉圆柱合金头采煤截齿(平均寿命为10.5天)相比寿命提高92.4%,为其 1.924 倍。
[0035]试验地点:山西潞安集团五阳煤矿。
【主权项】
1.一种高耐磨全寿命安全型采煤截齿,包括硬质合金头和采煤截齿齿体;其特征在于:所述硬质合金头为蘑菇状硬质合金头,除蘑菇状硬质合金头裸露部分外,在采煤截齿齿体的锥体前部20?30mm打磨深度6?8 mm处,堆焊硬度不小于HRC63的耐磨合金层,蘑菇状硬质合金头与采煤截齿齿体配合处用铜基钎焊层连接。2.根据权利要求1所述的一种高耐磨全寿命安全型采煤截齿,其特征在于:所述堆焊的耐磨合金层的厚度为7?9 mm。3.根据权利要求1所述的一种高耐磨全寿命安全型采煤截齿,其特征在于:所述耐磨合金层的复合粉末的材料配方,按质量百分比分别为:80%的Ni60AA和20%的Co-WC ;其中Co-WC中,Co和WC的质量百分比分别为:12%、88%。4.根据权利要求1所述的一种高耐磨全寿命安全型采煤截齿,其特征在于:所述蘑菇状硬质合金头材料,其化学成分的质量百分比分别为:11.5%的Co、87.5%的WC和0.5_1%的N。
【专利摘要】本实用新型公开了一种高耐磨全寿命安全型采煤截齿。包括蘑菇状硬质合除蘑菇状硬质合金头裸露部分外,在采煤截齿齿体的锥体前部20~30mm打磨深度6~8mm处,堆焊硬度不小于HRC63的耐磨合金层,蘑菇状硬质合金头与采煤截齿齿体配合处用铜基钎焊层连接。本实用新型的采煤截齿既有齿体表面的高硬度、高耐磨性,又保持钎焊缝及硬质合金头强度和韧性的加工工艺,消除了堆焊裂纹。从而解决了采煤截齿使用中短寿命的难题,平均寿命提高近1倍,同时截齿切割煤岩时,无火花,不能引燃瓦斯,确保截齿在全寿命周期中的使用安全。
【IPC分类】E21C35/183
【公开号】CN204941538
【申请号】CN201520589616
【发明人】杜洪奎
【申请人】中国计量学院
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年8月3日
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