Меню

Металл для горно шахтного оборудования



Горно-шахтное оборудование

Современные шахты достаточно автоматизированы. В список основного оборудования входит:

• Различные дробильные и сортировочные механизмы;

На примере компании реализующих подобное оборудование можно узнать основные детали и характеристики оборудования.

Шахтный транспорт

Шахтный транспорт — это комплекс устройств и различных сооружений, основной целью которого является прием и перемещение людей и грузов на горнодобывающих предприятиях. Приоритетной задачей современного шахтного транспорта является формирование и реализация встречных грузопотоков. Первый поток обеспечивает транспортировку людей и оборудования к различным производственным участкам. Цель второго — обратная перевозка.

Шахтный транспорт включает в себя машины, коммуникации, различное вспомогательное оборудование, средства технического обслуживания, ремонта, автоматизации и диспетчеризации. Данный транспорт, в зависимости от места работы делится на подземный и поверхностный.

Рельсовый шахтный транспорт

К рельсовому транспорту относится шахтный электорвоз (локомотив). Это тяговая машина, которая приводится в движение с помощью электрических двигателей. Они, в свою очередь, получают энергию от внешнего источника или собственных аккумуляторов.

Основная их задача – транспортировка груза, различных деталей и людей. Передвижение проходит по железной дороге узкой колеи (до 90см).

Различается транспорт по многим критериям:

• По подъемному весу;

• Способу торможения и прочих

Вспомогательные устройства

Вспомогательные устройства, несмотря на второстепенную роль в работе горнодобывающих предприятий, очень важны. Они значительно ускоряют работу, следствием чего становится повышенная эффективность добычи угля.

Аппаратура автоматического заполнения бункеров

Весь добываемый уголь необходимо складировать. Благодаря АПЗБ этот процесс возможно полностью автоматизировать. По эксплуатационным данным, прибор относится к электротехническим изделиям.

Кроме АБЗБ к вспомогательным устройствам входят следующие инструменты:

• Металлоискатель, который в потоке руды способен обнаружить всевозможные электрические предметы. Если металл пройдет вместе с углем, это может привести к поломке дробильной техники. Принцип работы устройства прост. Когда на конвейере (с резиновой основой) металлоискатель находит различные виды железа, движение дорожки прекращается до полного удаления нежелательных предметов ручным способом.

• Электромагнитный привод тормозов, который по надобности приводит в действие тормозные механизмы.

• САУКЛ – система, которая предназначена для автоматического управления шахтным транспортом. Преимуществ у данного устройства масса. Это и осуществление управления техникой с одного пульта, и экономный расход кабелей и многое другое.

• Максимальную производительность и безопасность всего процесса по угледобыванию обеспечивает комплект для управления и проведения диагностики всей проходческой техники.

Дробильное и сортировочное оборудование

На любой шахте должно быть дробильное оборудование, благодаря которому, обломки угля измельчаются до нужного размера. По свей конструкции дробилки делятся на:

• Щековые. Разрушение материала в данном оборудовании осуществляется с помощью сдавливания щек.

• Конусные. Дробящий аппарат непрерывного действия.

• Молотковые. Название говорит само за себя. Измельчение осуществляется путем ударов специальных молотов. Стоит отметить, что в шахтном оборудовании такие дробильные инструменты практически не используются.

• Валковая дробилка имеет 2 вала, которые расположены в непосредственной близости друг к другу и затягивают породу путем трения.

Также существуют роторные, гусеничные и прочие дробилки.

Кроме того, различают стационарное и мобильное оборудование. Первый вариант, несмотря на отсутствие возможности постоянной транспортировки, по остальным характеристикам (долговечность, повышенный коэффициент использования и прочие) первый вариант значительно лучше.

Струги (угледобывающие машины)

С целью большей выработки угля, на шахтах были внедрены специальные машины – струговые установки. В зависимости от модели, струговые установки способны обрабатывать площадь лавы различной длины. Основной орган инструмента – струг. Кроме добычи струг обеспечивает и транспортировку угля. Стоит учесть, что различные модели не подходят для любого пласта и длины забоя. Средняя максимальная длина забоя, которую способна обработать данная конструкция – 200-250 м.

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

НОВОСТИ

7 Декабря 2021 17:45
Дрифт-трайк из мотоциклетных комплектующих своими руками

Источник

VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2014

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ СТАЛЕЙ ДЛЯ ГОРНОШАХТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Стальные конструкции – конструкции, изготавливаемые из сталей различных марок и состояний. Основными достоинствами стальных конструкций, определяющими область их применения, являются: относительная легкость, достигаемая в результате использования сталей с высокими прочностными характеристиками; разнообразие конструктивных форм; широкая возможность типизации и унификации, высокая степень механизации изготовления и монтажа; возможность сочетания с другими материалами (железобетоном, алюминием и т. д.), а также выполнения сборно-разборных конструкций. Основные недостатки стальных конструкций – подверженность коррозии (особенно в некоторых агрессивных средах) и снижение прочности при высоких температурах [1]. Стальные конструкции и оборудование, изготовленное из стали (механизированные крепи, проходческие и очистные комбайны, конвейеры, перегружатели, дробилки угля и др.), широко применяются в горношахтной промышленности. К сталям, используемым для их изготовления, предъявляются определённые требования: применяются высокопрочные, мелкозернистые стали с пределом текучести 600 – 1000 МПа, которые обеспечивают повышенную износостойкость и надежность при эксплуатации.

Стали, применяемые для изготовления стальных конструкций, разделяются на малоуглеродистые (стали с содержанием углерода более 0,3 % С) и легированные (содержит кроме углерода и обычных примесей, другие элементы, улучшающие ее свойства). Они должны обладать высокой прочностью, вязкостью и хорошей свариваемостью. Углеродистые стали представляют собой сплавы железа и углерода. Постоянными примесями в них являются марганец, кремний, сера и фосфор. Для получения более качественных и легированных сталей вводят специальные легирующие добавки (присадки) – хром, никель, марганец, ванадий и др. Легированные стали более прочны и обладают высокими механическими свойствами. Механические свойства стали зависят в основном от количества углерода и легирующих добавок, содержащихся в стали, так как чистое железо (феррит) обладает низкими механическими свойствами. Прочность стали возрастает с увеличением процента содержания углерода. Однако увеличение процента содержания углерода снижает пластичность стали, увеличивает хрупкость и ухудшает свариваемость. Содержание углерода в сталях, применяемых в горношахтном оборудовании (ГШО), не должно превышать 0,22 %. Существенно увеличивает прочность стали без заметного снижения пластичности марганец, который является полезной примесью и всегда присутствует в сталях, используемых для ГШО, в количестве от 0,4 до 0,05 %. Кремний также повышает прочность стали, но ухудшает свариваемость и стойкость против коррозии, поэтому содержание кремния в таких сталях ограничивается 0,3 %. Наконец, очень полезной, но более дорогой добавкой является медь, которая повышает прочность стали в меньшей мере, чем марганец и кремний, но значительно улучшает стойкость стали против коррозии.

Наряду с указанными полезными добавками сталь содержит и вредные примеси: фосфор, серу, азот и кислород. Фосфор делает сталь хладноломкой (хрупкой при пониженных температурах), а сера – красноломкой (трещиноватой при температурах 800-1000°). Во время ковки такая сталь дает трещины, а при значительном содержании серы даже разрушается. Повышенное содержание фосфора недопустимо для сталей, используемых для изготовления ГШО, поэтому процент содержания фосфора и серы в них ограничивается 0,05 %. Весьма вредными примесями являются кислород и азот, которые попадают в сталь из воздуха при ее выплавке. Азот делает сталь хрупкой и хладноломкой. Кислород действует, как сера, но в более сильной степени. Для ответственных сварных конструкций в ГШО, воспринимающих динамическую нагрузку, применяют спокойную мартеновскую сталь (сталь, выдержанная некоторое время в ковшах вместе с раскислителями – кремнием, марганцем, алюминием, которые, соединяясь с растворенным кислородом, превращаются в оксиды, всплывают на поверхность массы стали и легко удаляются.

В производстве горношахтного оборудования, изготавливаемого на Юргинском машиностроительном заводе, используют в основном стали марок 35Л, 45Л, 110Г13Л, 35ХГСЛ, 30ХГСА, а также в последние годы стали использовать сталь 14ХГ2САФД и «Weldox 900D». Для деталей, не находящихся под нагрузкой, применяют сталь марки Ст.3 с содержанием углерода – 0,14-0,22 %, кремния – 0,05-0,17 %, марганца – 0,4-0,65 %, никеля, меди, хрома – до 0,3 % , мышьяка до 0,08 %, серы и фосфора – до 0,05 и 0,04 % соответственно.). Марку легированной стали, так же как и углеродистой, обозначают буквами и цифрами. Буквы показывают, какие легирующие элементы введены в сталь, и обозначают, например: Г — марганец, С — кремний, X — хром, Н — никель, М — молибден, Д — медь. Цифры, стоящие перед буквами, указывают на среднее содержание углерода в сотых долях процента, а цифры, следующие за буквами, — на среднее содержание соответствующего легирующего элемента. В тех случаях, когда среднее содержание легирующих элементов менее 2%, после буквы, обозначающей этот элемент, цифра не ставится. Наряду с большой прочностью легированные стали обладают высокой ударной вязкостью при пониженных температурах и хорошей коррозийной стойкостью. Хотя стоимость легированной стали примерно на 25% выше стоимости стали Ст. 3, применение её позволяет увеличить срок использования ГШО на 25-30 %, что является экономически целесообразным.

Сталь марки 35Л используется для изготовления деталей, работающих под действием средних статических и динамических нагрузок, и имеет следующий химический состав: углерод – 0,32-0,4 %, кремний – 0,2-0,52 % , марганец – 0,4-0,9 %, никель – до 0,3 %, сера – до 0,045 %, фосфор – до 0,04 %, хром и медь – до 0,3 % (ГОСТ 977-88).

Нелегированная сталь 45Л применяется для изготовления деталей, к которым предъявляются требования повышенной прочности и высокого сопротивления износу и работающих под действием статических и динамических нагрузок. Химический состав (в %) стали 45Л (ГОСТ 977-88): углерод – 0,42-0,5 %, кремний – 0,2-0,52 % , марганец – 0,45-0,9 %, сера и фосфор – до 0,06 %.

Легированная сталь марки 35ХГСЛ используется для изготовления ответственных детали, к которым предъявляются требования повышенной износостойкости. Химический состав материала 35ХГСЛ в процентном соотношении: углерод – 0,3-0,4 %, кремний – 0,6-0,8 % , марганец – 1-1,3 %, сера – до 0,04 %, фосфор – до 0,04 %, хром – до 0,6-0,9 %.

Сталь марки 30ХГСА относится к среднелегированном конструкционном сталям. Её можно отнести к одному из достижений отечественной науки. В свое время сплав разрабатывался для нужд авиации, хотя сейчас используется в самых разных отраслях, в том числе и в горном машиностроении. Сталь 30ХГСА имеет и другое название – «хромансиль». Это также сокращение, полученное от названий материалов, легирующих эту сталь – хрома, марганца, кремния (Silicium). В аббревиатуре 30ХГСА буква «Х» означает хром, «С» – кремний, «Г» – марганец. Первая цифра указывает на количество углерода, входящего в состав стали (в сотых долях процента), т.е. 0,3 %. Буква «А» указывает на то, что сталь относится к категории высококачественных. В сталь 30ХГСА входят следующие легирующие элементы: хром, марганец, кремний порядка 1%), сера – менее 0,025 %, а углерода – около 0,3 %. Хром повышает твердость и устойчивость к коррозии, кремний улучшает температурный запас вязкости и ударную вязкость, марганец увеличивает устойчивость к ударным нагрузкам и твердость. Преимущества стали 30ХГСА по сравнению с другими марками: высокая прочностью, отличная свариваемость, относительная дешевизна, поскольку в ее составе нет дорогих легирующих элементов.

Легированная сталь с особыми свойствами 110Г13Л содержит 0,9-1,4 % углерода, 0,8-1 % кремния, 11,5-15 % марганца, до 1 % никеля, до 0,05 % серы, до 0,12 % фосфора, до 1 % хрома, до 0,3 % меди,

83 % железа. Сталь обладает высоким сопротивлением к износу при одновременном воздействии высоких давлений или ударных нагрузок и применяется для изготовления тяжелонагруженных деталей, работающих под действием статических и высоких динамических нагрузок и от которых требуется высокая износостойкость. Существенным недостатком данной марки стали при использовании её в горном машиностроении в качестве материала для изготовления, например, зубьев ковша являются: сложность контроля качества структуры литья; достаточно жесткие требования по химическому составу и температурным режимам разливки и термообработки; отсутствие магнитных свойств, что не позволяет при поломке зубьев выделить их части из транспортируемой железной руды, это приводит к выходу из строя обогатительного оборудования, в частности, дробилок крупного и среднего дробления.

Легированная высокопрочная износостойкая сталь марки 14ХГ2САФД применяется для конструкций крепей шахт. «Weldox 900D» – высокопрочная сталь с минимальным пределом текучести 900 МПа, что обеспечивает уникальное сочетание прочности и вязкости, при этом сталь легко обрабатывается.

В последние годы были получены новые марки сталей с ценными свойствами – 20ХГСН2МФА, 30ХГСН2А, ВКС-6, ВКС-9, ВКС-12 и др. Это высокопрочные среднелегированные стали, упрочняемые закалкой и отпуском, которые рекомендуются для ответственных силовых деталей и могут использоваться для изготовления горношахтного оборудования. Химический состав материала 30ХГСН2А (30ХГСНА) в процентном соотношении: 0,27-0,34 % углерода, 0,9-1,2 % кремния, 1-1,3 % марганца, 1,1-1,8 % никеля, до 0,025 % серы и фосфора, 0,9-1,2 % хрома, до 0,3 % меди. Высокопрочная, конструкционная сталь марки 20ХГСН2МФА имеет высокое качество, обладает высокой прокаливаемостью и технологичностью при прочности 1350 МПа, хорошо сваривается всеми видами сварки с последующей термообработкой, содержит хром, кремний, марганец, никель. Сталь марки ВКС-6 обладает наиболее высоким сопротивлением хрупкому разрушению в интервале рабочих температур (от -70 до +500°С). Стали марок ВКС-9, ВКС-12, обладающие уникально высокой прочностью, имеют хорошие характеристики надежности и предназначены для изготовления высоконагруженных деталей, в том числе деталей ГШО. Стали хорошо свариваются электронно-лучевой сваркой с обеспечением прочности сварного соединения, равной 90 % прочности основного металла после упрочняющей термообработки. ВНС-65 –прочная сталь, обладает высоким сопротивлением коррозии под напряжением, высокой трещиностойкостью и усталостной прочностью. ВНС-73 – коррозионностойкая сталь, хорошо свариваемая без последующей термической обработки с высокой прочностью сварного соединения и обладающая хорошими характеристиками надежности. ВНС-74 – экономнолегированная коррозионностойкая сталь, обеспечивает надежную работу болтов с перекосом до 8º. ВКС-180 – высокопрочная сталь, работоспособная при температурах от -70 до +(400-450)° С. ВКС-10 – сталь с длительной теплопрочностью при 450° С, высокой усталостной прочностью и долговечностью. ВКС-14 – высокоуглеродистая сталь, прочная и износостойкая. Российскими учёными предложена износостойкая ферромагнитная сталь (Патент RU 2104323) C22C38/40. Сталь используется для изготовления деталей машин в горном машиностроении и содержит компоненты в следующим соотношении, в мас.%: углерод 0,2-0,29; марганец 1,2-1,8; кремний 0,2-0,6; хром 0,8-1,3; молибден 0,15-0,25; титан 0,005-0,03; железо – остальное. Для увеличения эффекта, обеспечивающего снижение склонности стали к хрупкому разрушению, в сталь дополнительно вводят никель в количестве 0,55-1,1 мас.% и алюминий в количестве 0,06-0,15 мас. % при условии, что сумма содержания алюминия и кремния составляет не более 0,5 мас.%, а сумма хрома, никеля и молибдена составляет не менее 2,05 мас.%.

Для изготовления сварных высокопрочных круглозвенных цепей для горно-шахтного оборудования применяют обычно сталь 26ХГА, содержащую: углерод 0,22-0,29 %, марганец 1,10-1,14 %, кремний 0,17-0,37 %, хром 0,6-0,9 %. Эта сталь не обеспечивает необходимые прочностные и пластические характеристики из-за отсутствия никеля, молибдена[2]. С целью повышения прочностных, пластических характеристик металла дополнительно вводят алюминий, церий при следующем соотношении компонентов: углерод 0,22-0,28 %, марганец 0,8-1,1 %, кремний 0,15-0,30 %, хром 0,5-0,7 %, молибден 0,4-0,8 %, никель 0,9-1,2 %, алюминий 0,02-0,055 %, церий 0,002-0,01 %, железо – остальное [3]. Углерод в стали при введении его до 0,28 мас.% способствует получению необходимой прочности. Содержание углерода выше 0,28 мас. % снижает пластические характеристики и вязкость стали и ухудшает ее свариваемость. Содержание углерода ниже указанного предела (0,22 мас. %) не обеспечивает необходимой прочности. Введение в сталь марганца способствует повешению прочностных свойств стали. Содержание марганца ниже 0,8 мас. % не обеспечивает необходимой прочности, содержание его выше 1,1 мас. % приводит к снижению вязких и пластических характеристик стали. Хром позволяет увеличить прокаливаемость стали. Введение хрома более 0,7 мас. % приводит к снижению пластических и вязких характеристик, введение ниже 0,5 мас. % не обеспечивает достаточной прочности[3]. Молибден увеличивает прочность и вязкость стали за счет образования более дисперсной структуры, а также предохраняет сталь от хрупкости. При содержании молибдена ниже 0,4 мас. % дисперсность структуры недостаточна, что не позволяет получить необходимые характеристики прочности и пластичности стали. Введение молибдена выше 0,8 мас. % нецелесообразно, так как не увеличивает прочности стали и делает ее неэкономнолегированной. Введение никеля в сталь позволяет повысить прочностные характеристики стали без снижения ударной вязкости[3]. Содержание никеля более 1,2 мас.% делает сталь неэкономнолегированной, т. к. не оказывает существенного влияния на механические свойства стали. Содержание никеля ниже нижнего предела (0,9 мас.%) не позволяет получить заданную прочность в сечении до 45 мм. Алюминий вводится в сталь для измельчения зерна металла. Содержание алюминия ниже 0,02 мас.% не обеспечивает получения требуемого комплекса свойств, а содержание выше 0,055 мас.% ухудшает технологические свойства стали. Церий связывает серу и приводит к образованию мелких и равномерно распределенных неметаллических включений, что обеспечивает измельчение зерна, способствующее повышению ударной вязкости. При содержании церия менее 0,002 мас.% модифицирующее воздействие проявляется слабо, измельчение зерна не происходит, свойства стали не улучшаются. Содержание церия более 0,01 мас.% приводит к снижению вязкости стали. Предлагаемая сталь обладает более высокими прочностными, пластическими и вязкими свойствами[3]. При применении этой стали за счет повышения ее прочностных и пластических характеристик увеличивается долговечность и надежность работы сварных высокопрочных круглозвенных цепей при эксплуатации.

Таким образом, для изготовления горношахтного оборудования должны использоваться стали с особыми свойствами: высокопрочные, износо- и коррозионностойкие, что достигается определённым химическим составом.

Ю.А. Брусенцов, В.А. Пручкин, Филатов И.С. Маркировка материалов электронной техники. Тамбов: Изд-во ТГТУ, 2006. – 80 с.

Марочник сталей и сплавов / под ред. А.А. Зубченко. – М.: Машиностроение, 2011. – 784 с.

Источник

Читайте также:  Как проверить твердость металла

Сайт о металле © 2021
Вся информация на сайте, носит исключительно ознакомительный характер и не является рекомендацией к применению.