无火花合金护基自旋截齿的研制

导语

井工煤矿综采工作面采煤机截齿是易耗品，特别是面对硬度较高的结核或夹矸层时，消耗量加大，导致生产成本增高。本期能源科技成果转化服务平台推荐的《无火花合金护基自旋截齿的研制》，介绍了一款适用于硬岩的采煤机截齿，通过优化设计，截齿体合金附近熔覆无火花耐磨层，设计有自旋斜槽。经实际应用表明，效果良好。

一、项目背景

某矿十三层煤约为1600mm高，煤中存在有300～400mm不规则的夹矸，其中夹矸含有硬度较高的硫化亚铁结核硬度极高。建井以来一直采用炮采产量不高，安全性无保障。随着机械化程度的提高，为推行综合机械化作业，决定使用大功率采煤机。经多次对滚筒改进，大功率采煤机基本上运行较好。但由于高硬度硫化结核的存在，截齿质量严重制约着正常的采煤，不到一百米长的工作面，每采进一刀，要损坏截齿50把，截齿损坏率达到50%，按每把245元计，截齿成本为1.2万元左右。后采用几家进口截齿试验，只有一家基本满足要求，但价格昂贵，每把860元左右，每进一刀要消耗截齿12把左右，成本近万元，虽然省去了换截齿的时间，但成本还是较高。

针对上述情况，某机械有限公司组织技术人员，结合该公司原生产熔覆截齿及耐磨修复的经验，与相关院校合作，研究出“无火花合金护基自旋截齿”产品，很好的解决了截齿质量难题。

二、研究内容

1.原因分析

通过对国外截齿合金、截齿基体的热处理组织、钎焊工艺进行认真的分析和研究，并对井下截齿的使用条件进行分析和研究，分析出原有截齿主要损坏的原因：

一是合金硬度高、脆，碰到硬度较高的结构后粉碎；二是基体磨损严重，合金不能充分发挥作用；三是结构受力不合理。

2.技术改进方案

(1)在合金外形结构上，采用某机械有限公司的合金护基截齿专利，采用等同于进口截齿合金原成分的原料制作合金；

(2)改进钎焊工艺，采用国内先进的热处理工艺。

3.技术特点

(1)硬质合金采用专利合金配方，采用国内知名合金厂家独特工艺生产；

(2)合金结构采用专利技术台阶式合金或锥台式合金；

(3)合金护基附近熔覆无火花耐磨层，即采用等离子熔覆截齿堆焊专用设备将无火花耐磨粉末熔覆到基体上；

(4)对磨损处的受力情况进行计算分析并优化了设计，使受力和耐磨得到最大合理化；

(5)基体设计有自旋斜槽，在工作中截齿能自行旋转使截齿磨损均匀；

(6)在热处理上，硬度、组织接近国外截齿水平。

三、应用效果

为检验产品效果，在某煤矿采煤工作面将该产品与原使用的进口截齿进行了10天的工业性对比试验。该工作面是复杂结构煤层，煤层厚度0.37(0.3)0.7(0.01)0.07 m，中夹1-2层夹石，中间一层稳定，厚0.30 m左右，岩性为较坚硬的炭质石英砂岩(f7～f9左右)，其余为层状硫铁矿夹石(f8～f11左右)，不稳定，工作面含夹石煤厚1.4～1.7m，平均1.45米。纯煤厚度1.1～1.4 m，平均1.2 m。工作面东西走向长654～730米，平均692米，南北倾斜宽252米，倾斜面积147356m2。图一为试验前无火花合金护基自旋截齿，图二为试验前某进口截齿。

经过对比试验，“无火花合金护基自旋截齿”可沿截齿轴向方向以反作用力自行转动，减少了截齿本体的单面磨损，延长了使用寿命。图三为试验后无火花合金护基自旋截齿，图四为试验后某进口截齿。

图三 图四

四、推广应用

由于采用了新工艺，“无火花合金护基自旋截齿”在性能上完全达到了进口截齿水平，同时价格大幅降低，大大降低了开采成本，减少了更换截齿的工作量，从而大幅度提升了开采效率及经济效益。该产品具有极好的推广应用前景。

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