本發(fā)明屬于槽幫鑄造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種礦用刮板機鑄造槽幫分區(qū)差速淬火裝置及工藝方法。

背景技術(shù)：

刮板輸送機是煤炭綜采工作面的主要運輸設(shè)備，槽幫是組成刮板輸送機和中部槽的主要批量部件。目前槽幫通常由槽幫基體、凸端頭、凹端頭和推移耳四個主要部位組成，整體鑄造成型，材料ZG30MnSi，調(diào)質(zhì)處理。各部位的作用和工作狀態(tài)下受力形式不同。槽幫基體采用Σ型結(jié)構(gòu)，其內(nèi)表面是工作面，當(dāng)刮板輸送機運行時，硬度較高的刮板和相對較軟的槽幫內(nèi)表面發(fā)生相對滑動，由于其間煤、矸石及金屬顆粒和腐蝕產(chǎn)物的存在，形成了Σ型槽幫內(nèi)表面的磨粒磨損；槽幫與槽幫之間通過凸端頭和凹端頭相互鉸接，主要承受在工作面底板不平整時，采煤機往返割煤過程中，由采機重量對鉸接點帶來的周期性的壓力作用，易造成兩端頭的磨損、斷裂和壓潰現(xiàn)象。槽幫推移耳和液壓支架相互連接，主要受到液壓支架的推力和拉力作用。

綜上分析，槽幫合理的性能要求及硬度分布應(yīng)該是“槽幫基體和兩端頭硬度偏高，推移耳硬度偏低，韌性則相對較高”。但是目前鑄造槽幫僅通過單一的整體調(diào)質(zhì)熱處理，綜合力學(xué)性能較差，更實現(xiàn)不了硬度和性能的合理分布，經(jīng)常出現(xiàn)槽幫基體因硬度不高磨損過快、端頭因強度不足發(fā)生斷裂、推移耳因韌性不足出現(xiàn)拉斷。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種礦用刮板機鑄造槽幫分區(qū)差速淬火裝置及工藝方法，該裝置及工藝方法能夠?qū)崿F(xiàn)對槽幫的不同部位進行分區(qū)差速淬火，提高槽幫整體機械性能的同時，實現(xiàn)槽幫抗拉強度、沖擊韌性、硬度等力學(xué)特性在不同部位的合理分布，滿足實際工況的要求，提高中部槽和刮板輸送機可靠性及使用壽命。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種礦用刮板機鑄造槽幫分區(qū)差速淬火裝置，包括水泵和水槽，所述水槽中設(shè)置有水力孔板，所述水力孔板上均勻分布有多個出水孔，水力孔板上設(shè)置有多個支撐條；所述水力孔板將水槽分為上下兩層，水槽的一個側(cè)壁下層開設(shè)有至少一個進水口，每個進水口對應(yīng)連接一臺水泵；水槽側(cè)壁上層開設(shè)有出水口，出水口處安裝有水位調(diào)節(jié)裝置。

所述水槽上端設(shè)有冷卻風(fēng)管，所述冷卻風(fēng)管上設(shè)有噴嘴，并與空壓機聯(lián)接。

所述水位調(diào)節(jié)裝置為設(shè)置在出水口處的水位隔板。

所述進水口的數(shù)量為2～4個。

所述水槽的底部四角設(shè)置有支座。

一種礦用刮板機鑄造槽幫分區(qū)差速淬火工藝方法，包括加熱、淬火和高溫回火，所述淬火為分區(qū)差速淬火：將槽幫推移耳朝上放置于水槽內(nèi)，槽內(nèi)液面可以浸沒槽幫主體的鏈道、端頭部位，不浸沒推移耳部位，鏈道、端頭部位采用水冷方式進行冷卻，推移耳部位采用風(fēng)冷方式進行冷卻，冷卻時間為6～8分鐘。

所述加熱是指，將槽幫進行整體加熱，加熱溫度920℃，保溫時間90～110分鐘。

所述風(fēng)冷方式為采用噴射壓縮空氣氣冷進行冷卻。

所述高溫回火是指，將槽幫進行整體加熱，加熱溫度為500℃～550℃，保溫時間為180～210分鐘。

所述高溫回火后進行降溫，所述降溫是指槽幫在空氣中自然冷卻至25℃。

所述降溫后進行表面處理，所述表面處理是指將冷卻后的槽幫使用拋丸機進行清理，清除槽幫表面氧化皮。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有的有益效果是：

本發(fā)明的槽幫分區(qū)差速淬火工藝方法，在槽幫加熱保溫階段，采用比傳統(tǒng)調(diào)質(zhì)處理更高的熱處理溫度，選擇920℃進行保溫，采用比傳統(tǒng)保溫時間更短的保溫時間，以防止晶粒過大，選擇保溫90～120分鐘。在槽幫出爐淬火階段，采用本發(fā)明的槽幫分區(qū)差速淬火裝置，以帶孔鋼板上的進水孔為中心形成的水柱，由于流速快，沖擊功高，可攪動冷卻水、擊碎淬火過程槽幫表面形成的氣膜，提高淬火效果。循環(huán)冷卻水槽水位根據(jù)槽幫具體尺寸設(shè)定，處于水位以下的槽幫基體、凸端頭、凹端頭等部位通過冷速較快的水冷方式，以獲得高的硬度和耐磨性；水位以上的槽幫推移耳等部位通過冷速較慢的風(fēng)冷方式，以獲得較高的沖擊韌性。

對槽幫不同部位同時進行了高效的分區(qū)差速淬火，實現(xiàn)了抗拉強度、沖擊韌性、硬度等在槽幫不同部位的合理分布，提高了槽幫整體機械性能和使用壽命。本發(fā)明操作便捷，工藝先進合理，槽幫性能得到提高，同時利用提高淬火溫度，縮短保溫時間，細(xì)化了晶粒，提高了生產(chǎn)效率，節(jié)約了電能。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的俯視圖；

圖3是槽幫分區(qū)差速淬火過程示意圖；

圖4是槽幫分區(qū)差速淬火水流方向示意圖；

圖5是槽幫分區(qū)差速淬火與整體調(diào)質(zhì)處理工藝對比圖；

其中：1、水泵，2、水槽，3、支座，4、水力孔板，5、支撐條，6、水位隔板，7、推移耳，8、凸端，9、凹端，10、槽幫基體，11、冷卻風(fēng)管，12、空壓機。

具體實施方式

以通用槽幫為例，總長1.75m，總高0.44m，底部(包含槽幫基體、凸端頭、凹端頭)高0.28m，頂部推移耳高0.16m，材料ZG30MnSi，主要化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))C：0.28～0.35％，Si：0.6～0.8％，Mn：1.1～1.4％，S、P≤0.035％。

如圖1和圖2所示：一種礦用刮板機鑄造槽幫分區(qū)差速淬火裝置包括水泵1和水槽2，所述水槽2中設(shè)置有水力孔板4，所述水力孔板4上均勻分布有多個出水孔，水力孔板4上設(shè)置有多個支撐條5；所述水力孔板4將水槽2分為上下兩層，水槽2的一個側(cè)壁下層開設(shè)有三個進水口，每個進水口對應(yīng)連接一臺水泵1；水槽2側(cè)壁上層開設(shè)有出水口，且出水口與進水口不設(shè)置在同一個側(cè)壁上；出水口安裝有水位調(diào)節(jié)裝置，所述水位調(diào)節(jié)裝置的作用是控制水槽中的水位高低。水槽2的底部四角設(shè)置有支座3。

水槽2四周布置環(huán)狀冷卻風(fēng)管11，冷卻風(fēng)管11連接空壓機12。冷卻風(fēng)管12的噴嘴環(huán)狀布置16個，分四個面布置，每面各4個，孔徑為φ4mm，風(fēng)管壓力為0.6MPa，噴嘴中心距上層帶孔鋼板表面高度600mm。將帶有噴嘴的冷卻風(fēng)管11連接空壓機、調(diào)節(jié)風(fēng)管壓力為0.6MPa，形成氣冷系統(tǒng)。推移耳部位暴露在空氣中，通過使用壓縮空氣進行風(fēng)冷，可提高冷卻效率和冷卻效果。

需要說明的是，本發(fā)明的水槽2的尺寸、水力孔板4的出水孔密度和直徑、出水口的位置、進水口的數(shù)量等，都可以根據(jù)實際需要處理的槽幫的尺寸和單次批量處理的槽幫數(shù)量進行試驗或模擬試驗確定。因此，結(jié)構(gòu)尺寸等不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。

如本優(yōu)選實施例中，對應(yīng)所述的通用槽幫尺寸，水槽2的深度設(shè)計，上層深度以通過調(diào)節(jié)可以保證水位浸沒凸端8、凹端9和槽幫基體10為準(zhǔn)，下層深度以能保證通過水泵調(diào)節(jié)提供合適的沖擊水柱為準(zhǔn)。

采用本發(fā)明的裝置及工藝方法對通用槽幫進行分區(qū)淬火處理，淬火后可以達到槽幫基體、凸端、凹端等部位抗拉強度980MPa，破斷延伸率13％，硬度HB260～320，沖擊功33J。推移耳等部位抗拉強度850MPa，破斷延伸率17％，硬度HB200～240，沖擊功38J。

如圖3-5所示：

實施例1：首先開啟三臺水泵，對水槽2進行注水，根據(jù)槽幫需要水淬部分的高度尺寸，在出水口設(shè)置一塊水位隔板6，決定水槽水位；

根據(jù)水力孔板形成的水柱高度和形狀，以水柱高度不超過水槽水位為準(zhǔn)，調(diào)節(jié)水泵1的流量和壓力；

加熱時，將槽幫在電阻爐中進行加熱，保溫溫度920℃，保溫90分鐘后，出爐淬火；

淬火時，槽幫吊裝采用推移7耳朝上，緩慢水平入水，直至槽幫基體、凸端頭和凹端頭全部沒入水中，淬火過程水溫≤30℃。而推移耳7部位則暴露在空氣中，使用壓縮空氣進行空氣冷卻；冷卻時間為6分鐘。

高溫回火時：加熱溫度為500℃，保溫時間為180分鐘。

降溫時：槽幫在空氣中自然冷卻至25℃。

表面處理：將冷卻后的槽幫使用拋丸機進行清理，清除槽幫表面氧化皮，提高外觀質(zhì)量，改善后續(xù)焊接條件，可以達到進一步減少和消除組織內(nèi)應(yīng)力的目的，還可以起到表層硬化的作用，能夠提高槽幫表面抗疲勞強度，進一步提高槽幫使用壽命。

最后對分區(qū)差速淬火后的槽幫不同部位進行硬度、抗拉強度、破斷延伸率和沖擊功的測試，并和傳統(tǒng)的調(diào)質(zhì)槽幫進行對比。拉伸試驗按照GB/T228.1-2010《金屬材料拉伸試驗第1部分：室溫試驗方法》進行，沖擊試驗按照GB/T229-2007《金屬材料夏比擺錘沖擊試驗方法》進行。測試結(jié)果對比如下表所示：

實施例2：首先開啟三臺水泵，對水槽2進行注水，根據(jù)槽幫需要水淬部分的高度尺寸，在出水口設(shè)置一塊水位隔板6，決定水槽水位；

根據(jù)水力孔板形成的水柱高度和形狀，以水柱高度不超過水槽水位為準(zhǔn)，調(diào)節(jié)水泵1的流量和壓力；

將槽幫在電阻爐中進行加熱，保溫溫度920℃，保溫100分鐘后，出爐淬火；

淬火時，槽幫吊裝采用推移耳7朝上，緩慢水平入水，直至槽幫基體、凸端頭和凹端頭全部沒入水中，淬火過程水溫≤30℃。而推移耳7部位則暴露在空氣中，使用壓縮空氣進行風(fēng)冷；冷卻時間為7分鐘。

高溫回火時：加熱溫度為525℃，保溫時間為195分鐘。

降溫時：槽幫在空氣中自然冷卻至25℃。

表面處理：將冷卻后的槽幫使用拋丸機進行清理，清除槽幫表面氧化皮。

測試結(jié)果對比如下表所示：

實施例3：首先開啟三臺水泵，對水槽2進行注水，根據(jù)槽幫需要水淬部分的高度尺寸，在出水口設(shè)置一塊水位隔板6，決定水槽水位；

根據(jù)水力孔板形成的水柱高度和形狀，以水柱高度不超過水槽水位為準(zhǔn)，調(diào)節(jié)水泵1的流量和壓力；

將槽幫在電阻爐中進行加熱，保溫溫度920℃，保溫120分鐘后，出爐淬火；

淬火時，槽幫吊裝采用推移耳7朝上，緩慢水平入水，直至槽幫基體、凸端頭和凹端頭全部沒入水中，淬火過程水溫≤30℃。而推移耳7部位則暴露在空氣中，使用壓縮空氣進行風(fēng)冷；冷卻時間為8分鐘。

高溫回火時：加熱溫度為550℃，保溫時間為210分鐘。

降溫時：槽幫在空氣中自然冷卻至25℃。

表面處理：將冷卻后的槽幫使用拋丸機進行清理，清除槽幫表面氧化皮。

當(dāng)然，水位隔板6可由多個水位隔板6插接組成，通過拔插水位隔板6調(diào)節(jié)水槽水位。

測試結(jié)果對比如下表所示：

測試結(jié)果表明：槽幫通過縮短保溫時間細(xì)化晶粒以及分區(qū)差速淬火后，和傳統(tǒng)的調(diào)質(zhì)處理相比較，槽幫基體、凸端、凹端等部位的抗拉強度、硬度明顯提高，而推移耳等部位的沖擊韌性則顯著提高，實現(xiàn)力學(xué)性能的優(yōu)化分布。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，以上實施例僅是示例性實施例，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以進行多種變化、替換以及改變。