[發明專利]一種采煤機搖臂用合金調質鑄鋼及其制備方法

有效

• 申請號: 201410404907.4
• 申請日: 2014-08-16
• 公開（公告）號: CN104120364A
• 公開（公告）日: 2014-10-29
• 發明（設計）人: 王維發;王培科;閻雪俠;王先龍;王星
• 申請（專利權）人: 西安煤礦機械有限公司
• 主分類號: C22C38/46
• 分類號: C22C38/46;C21D1/25;C21D1/28;C21D1/26
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 譚文琰

技術領域

本發明屬于鑄鋼材料技術領域，具體涉及一種采煤機搖臂用合金調質鑄鋼及其制備方法。

背景技術

采煤機搖臂是采煤機截割煤炭的關鍵部件，其質量及可靠性直接決定整個機組的工作效率。采煤機搖臂故障主要是搖臂殼體磨損、斷裂、安裝孔變形磨損及齒輪、軸承損壞。搖臂體積大、重量重、強度及硬度低引起的故障是降低采煤機搖臂的可靠性的主要因素。部分采煤機的搖臂平均30天要發生1次機械事故。如張集礦使用的某廠MG800/1880-WD采煤機在半年時間內換了7個搖臂。目前采煤機搖臂結構龐大而且比較重，結構的增大使搖臂自身的重量增加，而搖臂重量的增加不僅使行走部承受更大的載荷，而且也嚴重影響整機的穩定性。采煤機搖臂殼體選用強度高、硬度高的材料，可以通過減小搖臂外形尺寸和殼體壁厚，減輕搖臂殼體自身重量，降低整機和行走部載荷，重點加強齒輪和軸承的強度，并且提高搖臂殼體的耐磨性能，減少維修次數，提高采煤機的使用壽命。

采煤機搖臂必須經過鑄造成形，不能通過控制冷卻及常規熱處理強化途徑來實現強韌化，對于鑄鋼通常要求保證較高強度時還需要優良的塑性韌性及焊接性能，這就要求鑄鋼的含碳量低合金元素少，而低的含碳量及合金元素通常會導致鑄鋼的強度降低，而高的含碳量和合金元素通常會導致鑄鋼的塑性韌性及焊接性能降低，這是鑄鋼成分設計及其生產所克服的一個主要困難。

目前采煤機搖臂和牽引部殼體材料普遍采用的傳統鑄鋼是ZG25Mn(合金成分C0.20～0.30％，Si0.30～0.45％，Mn1.10～1.30％，S≤0.030％，P≤0.030％，余量為Fe)、ZG25Mn2(合金成分C0.20～0.30％，Si0.30～0.45％，Mn1.70～1.90％，S≤0.030％，P≤0.030％，余量為Fe)或ZG25MnNi(合金成分C0.252％，Si0.92％，Mn0.872％，S≤0.050％，P≤0.050％，Mo0.152％，Ni0.273％，余量為Fe)。此類鑄鋼的低焊接裂紋敏感性指數(Pcm)低，焊接風險相對小，但其強度硬度低，HBW150～170，韌性和抗沖擊性較差，耐磨性較差，嚴重影響采煤機搖臂的使用壽命和可靠性。

中國專利CN102345072A公開了一種采煤機搖臂用高強度鑄鋼及其熱處理工藝，包括如下質量份的化學成分C0.30～0.37％，Si0.45～0.60％，Mn0.90～1.10％，Cr1.40～1.60％，Ni1.40～1.60％，Mo0.20～0.30％，P≤0.020％，S≤0.020％，余量為Fe。產品力學抗拉強度達到804～902MPa，同時耐磨性好，表面硬度達到HB260～285。但是，該鑄鋼存在焊接性能極差的技術缺陷，并且其工藝控制過程復雜，生產成本高。

中國專利CN102517516A提供了一種高沖擊功鑄鋼，其合金成分為：C0.18～0.22％，Si0.20～0.50％，Mn1.20～1.50％，Cr0.30～0.60％，Ni0.60～0.90％，Mo0.15～0.30％，V0.05～0.08％，Ti0.03～0.05％，Ce0.01～0.02％，余量為Fe。特別適用于采煤機械中刮板輸送機上銷排座關鍵部件上使用，具備高沖擊功，其所述鑄鋼的所述鑄鋼抗拉強度為930～1080MPa，屈服強度≥830MPa，延伸率≥9％，沖擊功≥50J，硬度為292～337HB。但是，該鑄鋼存在塑性低，焊接性能差的技術缺陷，并且其制備工藝復雜，生產成本高。

近幾年來，尚未發現兼備高強度、高硬度、良好的沖擊韌性、塑性及焊接性能的高強韌性鑄鋼應用在大型采煤機搖臂殼體上，而隨著我國煤炭能源需求的快速發展，開發研制大采高、高性能采煤機，并實現高產、高效、長時少人、短時無人的數字化、智能化采煤，對這類高性能的鑄鋼搖臂需求用量越來越大。由于其綜合性能要求較高，故目前國內尚沒有合適的替代鑄鋼材料，而引進國外同類性能的鑄鋼的價格十分昂貴。為此，自主研發一種采煤機搖臂用合金調質鑄鋼是十分必要的。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供一種強硬度高、沖擊韌性優良、碳當量低、生產成本低的采煤機搖臂用合金調質鑄鋼。