矿用圆环链制作工艺研究

摘要：矿用高强度圆环链是采煤设备不可或缺的重要传动部件，其质量、性能的优劣直接影响着采煤设备的寿命及煤矿的生产安全。长期以来的大规格圆环链的生产主要依靠进口原材料 （23Mn Ni Mo Cr 54钢）、进口设备，因此研究用国产原材料（23Mn Ni Mo Cr 54钢）、国产制链设备进行大规格矿用圆环链的加工有着重要的意义。

关键词：矿用圆环链；工艺；负荷

1 绪论

煤炭是我国能源构成的重要部分，井下采煤在我国煤炭生产中占有很大比重。矿用高强度圆环链是煤矿采煤设备不可或缺的重要传动部件。圆环链具有承载能力大、传动紧凑简单、工作可靠、可长距离传动、传动效率高、拆装方便等优点，长期以来在煤矿生产中被广泛于刮板输送机、刮板转载机、刨煤机、滚筒采煤机及巷道掘进机等。对目前我国的煤炭工业来说，矿用高强度圆环链也是井下采煤机及刮板输送机牵引机构的首选。刮板链条具有导向、牵引、传递动力及推移货物的功能。其结构主要由链条、刮板及接连器（连接环或接链环）组成，构成一个闭式循环系统。

2 大型矿用圆环链的制链工艺研究

矿用高强度圆环链执行GB/T127182009国家标准，其中对各种规格型号圆环链的尺寸、性能要求进行了严格规定，对如何保证质量、如何达到标准要求，没有规定，国内外圆环链生产目前通用工艺流程为：

下料——编环（小规格直径冷弯编结、大规格直径为热弯编结）——抛丸处理——焊接（闪光对焊）——一次预拉伸——中频热处理（淬火+回火）——二次拉伸强化整形——检验——油漆。

2.1 下料工艺研究

下料工序是圆环链生产中的第一道工序，本工序工艺要求：棒料的椭圆度要小，端面的不平整度要小于0.5mm，长度要均匀一致。

（1）棒料椭圆度、不平度的控制。

棒料的椭圆度，我厂工艺要求为直径偏差的50%，椭圆度太大会影响编结后链环焊口间隙的，进而影响焊接质量。对每个批次的原材料我们都会进行材质化验，外观尺寸及椭圆度的检查，如果发现不合格，会做退货处理。目前国内正规厂家如首钢、石钢、太钢等生产的54钢化学成分、机械性能、椭圆度等都符合制链工艺要求。

（2）下料长度的计算确定。

下料长度的初步确定一般根据经验公式计算得出，常用经验公式有如下两个：

公式1：L=πD+2t+1142W

公式2：L=114D+2t+b

式中：L——下料长度

D——棒料直径

t——成品链环节距

w——成品链环最小内宽

b——成品链环最大外宽

2.2 编环工艺研究

编环工序就是利用设备、工装、模具，将按工艺要求准备好的棒料弯曲成一个个开口链环，环环相套，为下道工序焊接准备合格的待焊链条。包括：冷编与热编的选择；编环工艺尺寸对链环质量及性能的影响；编环模具的设计；编链工艺及芯轴的修正、调整。

2.3 抛丸处理的意义

对于热编的大规格圆环链，抛丸处理是不可缺少的一道工序，因为闪光焊接尤其是冷态闪光焊接对链环表面质量要求较高，链环表面铁锈及热编产生的氧化皮都需要通过抛丸处理去除掉，这样链环焊接时的导电性好些，抛丸处理还可以延长电极使用寿命，提高焊接质量。

2.4 闪光对焊工艺研究

闪光对焊（Flash Butt Welding）的原理就是利用对焊设备使两端金属接触，其细小的接触点的电阻及接触表面的电弧产生热量，将两对接表面加热，待金属被加热到一定温度变软后，对接头进行加压顶锻，形成对焊接头。

2.5 矿用高强度圆环链的热处理工艺研究

目前国内圆环链制造企业，对矿用高强度圆环链的热处理，普遍采用的是中频感应连续加热的方式，淬火+差温回火的热处理工艺。

中频感应连续加热具有时间短、速度快、效率高的优点，可以避免箱式电阻炉长时间加热而引起晶粒长大的情况，同时链条氧化少表面质量好。

2.6 采用差温回火的意义

圆环链回火早期为均温回火，目前一般采用中频差温回火。均温回火后链环各部位的硬度相同，但是由于一条链子中所有链环都是焊接成的，若回火温度低，链条应力高，链环焊口如存在缺陷易产生应力集中，链条在使用中会发生早期断裂。另外由于整個链环的硬度都较高。链环的直臂外侧与刮板输送机的中板摩擦容易产生裂纹。在井下腐蚀环境中会发生腐蚀疲劳断裂。若回火温度高，则链条的硬度、强度会低，达不到标准要求，链环铰接处及链环与链轮接触处就会不耐磨，缩短链条的使用寿命。

2.7 淬火温度的确定

由于中频感应加热速度快，为了使组织转化充分，淬火温度比一般的热处理温度应该高30℃50℃。淬火温度不宜过高，温度过高会造成组织粗大，产生淬裂，造成力学性能降低等不良情况；也不能过低，温度过低组织转变不完全，会降低链环的硬度和力学性能。

2.8 回火温度的确定

圆环链的安全性、可靠性是生产、使用企业特别关注的，当今的制链企业，不再单追求提高链条强度有多高，而是综合考虑，对链条的韧性也特别重视。这是因为链条韧性好，可以阻止显微裂纹的长大，链条硬度过高会有裂纹扩展的风险，同时对冲击载荷及震动比较敏感，尤其在井下工作时，工况复杂经常会遇到大块煤块及岩石，常常受到冲击载荷。因此为了取得综合机械性能，我们采用较高的回火温度550℃左右。

3 结语

近几年，制造出了国产的大型圆环链全自动闪光对焊机、全自动编链机、拉伸机等，价格比进口低很多，品质、性能与进口设备不相上下，而且售后服务方便。因此采用国产原材料、国产制链设备生产大型矿用圆环链，可以大大降低大规格链条的采购费用，对降低采煤成本具有重大意义。

参考文献：

[1]武兴旺，土维喜，马瑞勇，等.矿用高强度圆环链用钢的研究进展.金属热处理，2008（2）：3435.

[2]赵斌.含硼圆环链钢闪光对焊焊接性研究.哈尔滨工业大学硕士论文，2009.03：24.

[3]王洪飞，郜永花.26×92矿用高强度圆环链工艺探讨.科技创新与应用，2014，（27）：4748.

作者简介：赵志宏（1988），男，汉族，山西晋城高平人，大专。