采煤机螺旋滚筒的焊接与修复.doc

采煤机螺旋滚筒的焊接与修复张雷正（山东新方集团股份有限公司新方煤矿 261200）摘要：我矿的煤质硬度大，地形凹凸不平，给采煤工作面回采带来很大的困难，尤其煤层中存在着一定的夹矸，夹矸不均匀分布，厚度在200500mm内变化不等。采用原普通滚筒无法强行截割，影响采煤生产速度，尤其是采煤滚筒的截齿座开焊、开裂、侧面及装截齿的槽孔严重磨损和折断现象，严重的影响着工作面的效率。根据MG200/500-QWD采煤机滚筒齿座损坏状况，大胆创新了焊接修复工艺，从而保证了滚筒的使用性和可靠性。 关键词：采煤机 滚筒 齿座 焊接采煤机螺旋滚筒的焊接与修复1.概述采煤机滚筒起着落煤和装煤的使用。滚筒主要由滚筒、筒体、截齿、齿座和喷嘴等组成。滚筒筒体采用焊接结构，三头螺旋叶片，其内部设有内喷雾水道和喷嘴；压力水从喷嘴雾状喷出，直接喷向齿尖。为了延长螺旋叶片的使用寿命，在其出煤口处采用耐磨材料喷焊处理。为适应大牵引速度的要求，采用新型大截面齿以及与之相配套的大齿座和弹性固定元件。齿座采用40CrMn钢锻造，调质处理，其强度高，截齿座固定可靠，有利于滚筒载荷平稳，且镐形截齿承受的弯矩小，强度大能转动，合金不易磨偏，能截割硬度较大的煤岩，但焊接的工艺性较差。我们新方煤矿共有MG200/500-QWD采煤机2台，由于地质条件较差，煤层呈鸡窝状，夹矸多，截齿在割煤过程中，总是碰到切割石头现象，每次由工作面升井检修采煤机时，发现大部分滚筒都有截齿开焊、开裂、侧面及装截齿的槽孔严重磨损；截齿折断在齿座中，往往难以取出；甚至螺旋叶片撕裂和严重变形，整体滚筒达到报废的程度（见图1）。图1 报废的滚筒2. 滚筒简图及主要技术参数图2所示为采煤面滚筒简图图2 滚筒简图滚筒主要技术参数：滚筒直径1800mm；截深800mm；滚筒连接方法为方形联接，410410mm；端盘齿数18个，倾角15；螺旋叶片设计3片，总齿数为21个；主叶片外升角18.9，装载叶片升角17.5；喷嘴数量39个。3 滚筒截齿座修复工艺31 截齿座位置的重要性 截齿座位于滚筒边缘，如果截齿座焊接位置不正确，滚筒在采煤过程中会出现不磨齿尖而先磨截齿座的现象，造成滚筒未达到预期过煤量而提前损坏。32 截齿座修复位置 （见图3） 图3 截齿座修复位置图首先将截齿座从旧滚筒上用气割，把坏齿座割掉，再把新的齿座装到被割掉的齿座中。端盘截齿座修复位置以对称的截齿尖距离水平面的高度相同，螺旋叶片的截齿座修复位置，垂直方向与对称面的截齿尖高度一致，水平方向与水平面平行。33 焊接工艺为了改进滚筒的截齿座耐磨层，提高镐齿前锥面的硬度，增大齿座的焊接面积，采用手工电弧焊焊接方法，防止齿座焊接裂纹现象，我采用两种常用焊条来焊接：一种是J506低氢钾型药皮的碳钢焊条和EDZCr60高铬合金堆焊焊条两种。第一种J506是低氢钾型药皮的碳钢焊条，化学成分C0.12（0.07）、Mn1.6（1.31）、Si0.70（0.37），具有良好的扩散氢含量极低，塑性、低温韧性、抗裂性良好，交直流两用等机械性能，可进行全方位焊接。工艺参数见下表焊条直径(mm)2.53.24.05.0焊接电流(A)609090130150190180230第二种EDZCr60是高铬合金堆焊电焊条，化学成分（wt%)C0.15Cr10.0-16.0其他元素2.5，堆焊金属为高铬系合金，多层焊硬度在HRC60左右，有较高的冲击韧性机械性能。由于合金元素组配合理，并含有碱金属，基体为Cr7C3弥散硬化强韧化奥氏体，为国际国内首次获得。堆焊合金为奥氏体、马氏体共晶型或近共晶型高铬合金，耐磨性、韧性、抗裂性均较好，尤以抗冲击磨粒磨损耐磨性优异，并能承受几千万次强烈冲击，不碎裂、不剥落、堆焊碎煤机的锺头较45号钢淬硬锺头寿命提高10倍；堆焊装载机铲斗，用于硬体磨料的寿命提高30倍。施焊时交直流均可，宜用小电流，以保证合金成份的顺利过渡。为了提高效率，可选用大规格焊条。焊后不需立即清渣，冷却后自行脱落。其工艺参数见下表焊条直径(mm)3.24.05.0焊接电流(A)110150140180170220焊条在使用前须经200350烘焙1h，放在保温桶中，随用随取。焊前必须对焊件表面清除铁锈、油污、水分和氧化物，采用手动风砂轮打磨焊件间隙，并开的坡口，（见图4）。为了达到焊缝的溶深，也可以用气割的方法，焊接时须用短弧操作以窄焊道为宜，用直流电源时，因为滚筒的筒体材料厚，为了获得较大的熔深，焊条接正极，这是因为电弧正极的温度和热量比负极高，所以用正接法来焊接。 图4 齿座V型焊接剖面图焊接的方法：为了减小接头焊后冷却速度，避免产生淬硬组织，减小焊接应力及变形，先将截齿座与其筒体进行点焊，然后用氧乙炔火焰进行加热预热，当截齿座和滚筒筒体温度达到210时，以期减少焊缝的裂纹倾向，用EDZCr60高铬合金堆焊电焊条立即进行焊接；采用正反两面焊接方法，焊后敲击，保证焊缝的强度，焊后进行自然冷却，冷却速度不宜过快。滚筒端面面板和叶片损坏的修复工艺：损坏的部位尺寸按完好的滚筒部位剪好样板，按样板下厚度80mm高强度耐磨板，双面开“J”型坡口，（见图5）坡口尺寸为25mm45，焊接工艺与截齿座焊接工艺相同，焊后敲击去应力，盖上石棉，自然冷却处理。 图 5 轮缘衬板J型焊接剖面图4 检验通过此工艺修复的采煤机滚筒的截齿座和滚筒端面面板和叶片板的堆焊耐磨层，提高了镐齿前锥面的硬度，增大了齿座的焊接面，通过渗透检测及井下实用检验后，未发现裂纹及断裂现象。矿生产技术部认为通过此种修复工艺比原先耐磨，提高了使用寿命，完全合格。通过修复的采煤机滚筒克服了以前齿座脱焊、开裂、侧面及装截齿的槽孔严重磨损现象，大大提高了采煤机滚筒的使用寿命，重新使用很长一段时间后未出现开裂断裂及严重磨损等缺陷，保证了生产的顺利进行。一