刮板机齿轨及采煤机滑靴磨损修复技术的探讨及应用

张华峰

摘 要：目前，国内煤矿井下使用的采煤机和刮板机应用到综采工作面已经普遍，由于煤矿井下各种地质条件复杂和所用的采煤工艺不同，造成刮板机部件齿轨和采煤机部件滑靴在使用过程中，严重磨损，更换频繁，造成大量导向滑靴和齿轨由于磨损而报废，影响了煤矿的生产和效益，使之成本提高。为了解决滑靴和齿轨磨损的问题，我们是磨损后的滑靴和齿轨认真研究，在复杂材质和结构的条件下，通过焊接、预热、热处理及焊接环境等因素条件下，制定修复方法和工艺，修复后的齿轨和滑靴各项性能指标均达到要求，为矿方节省大量资金和煤矿井下正常生产下良好基础。

关键词：齿轨；导向滑靴；焊接；硬度；磨损

中图分类号：TD421 文献标志码：A

1 目前采煤机滑靴和刮板机齿轨使用现状

采煤机导向滑靴是采煤机的重要部件，它主要是支撑采煤机在刮板机滑道上运行，是稳定采煤机正常采煤的重要支撑点，沿着刮板机顺槽方向往复滑动行走，由于井下采煤工作面的地质条件不同，在纵向和横向方向均有不同角度的倾角，使得滑靴受力不均匀，造成导向滑靴磨损加快，以焦煤赵固一矿为例，使用的G750/1840-WD采煤机在使用过程中，由于各种因素造成采煤机导向滑靴损坏磨损严重，短期内磨损达十几个，给井下采煤造成严重影响。井下用刮板输送机SGZ1000/1050与采煤机配套使用的齿轨，使采煤机通过本机上齿轮旋转卡在齿轨上带动采煤机行走，同样由于各种原因，造成齿轨与齿轮接触处磨损严重。造成采煤机无法正常行走，严重影响井下的正常工作，为了解决齿轨和导向滑靴磨损的问题，对磨损后的滑靴和齿轨进行修复，使之达到并超过原件的性能，我们通过大量的实验，终于摸索出修复经验和工艺，修复后的齿轨和导向滑靴完全能够达到所需的性能指标。

2 导向滑靴修复方案及工艺过程

2.1 采煤机导向滑靴工艺分析

采煤机依靠左右行走箱上的两只导向滑靴和煤壁侧的两组滑靴组件（支撑腿）骑在工作面刮板输送机的销轨和铲煤板上。煤壁侧滑靴组件（支撑腿），它是由支撑腿、滑靴、定位销、紧固螺钉、压板等组成。由于本机没有底托架，两组滑靴组件分别直接安装在左右牵引减速箱靠煤壁侧的箱体上。采煤机的行走主要依靠滑靴来支撑，由此可见滑靴的重要性。

名称：导向滑靴；

图号：SM224JZ1-0310-1；

材质：不确定；

调质硬度：240-280；

化学成分：碳c：0.22-0.28%； 硅Si：31%；硫S：0.014%

锰Mn：0.74%；铬Cr ：0.57%； 磷P：0.030%；钼Mo：0.22%。

由于滑靴材质不确定，通过光谱分析仪化验得出以上结果，材质接近25CrNiMo和25CrMnSi钢系低碳合金锻造钢，具有可焊性。但由于滑靴出厂前进行过调质处理，铬含量高，在焊接修复过程中，容易产生热裂纹。为防止产生热裂纹，需要采用低碳钢焊丝铺焊提高韧性；导轨表面需采用高强度铬镍合金焊条堆焊，来提高导轨表面硬度。

导轨面焊接后钢淬硬倾向性大，材料组织发生变化，热应力分布在焊缝周围，需要采用低温退火处理（570℃～600℃），来达到热影响区和焊缝组织韧化效果。

2.2 导向滑靴的施工准备

（a）焊接设备：HC500交流逆变式CO2气体保护焊机；直流焊机

（b） 焊丝型号：SLD-60 φ1.6合金钢实心焊丝；

堆焊焊条：MG600（高强度铬镍合金焊条）φ3.2

（c）焊接预热：火焰加热至200℃～300℃。

保温方式：保温棉保温。

（d）检测工具：红外线测温仪、硬度仪、探伤仪、材料光谱分析仪。

2.3 导向滑靴的修复工艺流程

（a）焊前准备：先清理磨损表面油污及煤灰，检查导轨面是否存在裂纹，用角磨砂轮把焊接部位打磨光滑。

（b）对需焊接的导轨面进行焊前探伤检测，检测无裂纹后方可进行焊接。

（c）预热：对打磨好的滑靴需焊接表面用火焰进行预热，除去焊接区周围的水汽，焊接表面升温至250℃～300℃，用红外线测温仪检测表面温度。

（d）焊接：将加热好的滑靴放置在准备好的保温棉上进行焊接，做好焊接保温措施；滑靴导轨面采用多层多焊接法进行连续焊接，先用SJD-60焊丝堆焊至原有高度（-5mm）后，打磨平滑，然后用事先準备好的样板校检，合格后方可进行下一道工序；导轨表层用MG600铬镍焊条堆焊5mm厚度（焊条需经250℃烘焙1h），分3次堆焊完成；焊接表面要求平滑过渡，再用样板效验。

（e）保温：待滑靴焊接完毕后，用保温棉整体覆盖进行保温缓冷。

2.4 质量检测

对热处理后的滑靴进行探伤检测，检测内部组织是否存在缺陷，检测外观是否圆滑过渡，焊接尺寸是否超差，硬度仪检测硬度：滑靴硬度HRC24-28；导轨表面硬度HRC35-42，如图1、图2所示。

3 齿轨修复方案及工艺过程

3.1 齿轨工艺分析

名称：六节距齿轨。

图号：CDB-01。

材质：42CrMo（合金结构钢） 。

调质硬度：280-320。

42 CrMo钢系中碳调质高强度钢，可焊性较差。由于母材金属中含碳量高，在焊接过程中，母材金属的一部分要融化到焊缝金属中去，致使焊层金属含碳量增高，容易在焊层金属中引起热裂纹。为防止产生热裂纹，需要采用低碳钢焊丝，含碳量在0.15%以下。

42CrMo钢淬硬倾向性大，焊接冷裂一般在焊后冷却过程中（200℃～300℃区间产生），所以焊后需要采用缓冷措施来保证。

3.2 齿轨修复施工准备

（a）焊接设备：HC500Ⅱ交流逆变式CO2气体保护焊机；直流焊机。

（b）焊丝型号：THQ-60c φ1.6 600MPa级低合金钢实心焊丝。

THD212铬钼焊条：EDPCrMo-A4-03（焊后硬度HRC40-50） φ3.2。

（c）焊接預热：井式炉内加热至250℃～300℃。

保温方式：保温棉保温。

（d）检测工具：齿面样板、硬度仪、探伤仪、材料光谱分析仪。

3.3 修复工艺流程

（a）焊前准备：先清理齿轨表面油污及煤灰，割去断裂部位，用角磨砂轮把焊接部位打磨光滑，焊缝周围用钢丝砂轮打磨出现金属光泽。

（b）对需焊接的齿轨进行焊前探伤检测，检测无误方可进行焊接。

（c）预热：把打磨好的齿轨放置在热处理井式炉内升温至450℃～600℃，保温至一定时间达到焊接要求。

（d）焊接：将保温好的齿轨从炉内取出放置在准备好的保温棉上进行焊接，做好焊接保温措施；齿轨上平面采用多层多堆焊法进行连续焊接，先用THQ-60c焊丝堆焊至齿轨原有高度（-2mm）后，打磨平滑，然后用事先准备好的样板校检齿面。

3.4 齿轨质量检测

对热处理后的齿轨进行探伤检测，检测内部组织是否存在缺陷，检测外观是否圆滑过渡，焊接尺寸是否超差。硬度仪检测硬度：齿轨硬度HRC28-32；齿面硬度HRC40-50，如图3、图4所示。

4 齿轨和导向滑靴的修复效果应用

并首批下井应用到采煤工作面的设备上，修复后的齿轨较原来的寿命提高30%，节省了由于齿轨磨损报废购买新齿轨产生的费用3万元/月，在时间上及时有效补充矿方的储备，导向滑靴修复后较原来寿命提高15%，节省了由于导向滑靴报废购买新齿轨产生的费用5万元/月，修复工艺的成功实现了在复杂材质和结构的条件下，通过焊接、预热、热处理及焊接环境等因素条件下，对不同材料磨损修复方案有了新启迪，此焊接修复工艺不但在齿轨和导向滑靴应用，为节省资金和正常生产打下良好基础。

参考文献

[1]武江.焊接手册[M].北京：机械工业出版社，2001.

[2]温秉权.金属材料手册[M].北京：电子工业出版社，2009.