CN101974919B

CN101974919B - 装卸粒料的斗子

Info

Publication number: CN101974919B
Application number: CN2010102875122A
Authority: CN
Inventors: 李祥胜; 石仕平; 王孝伟; 刘学文; 简军; 吴治国
Original assignee: Shaogang Songshan Co Ltd Guangdong
Current assignee: SGIS Songshan Co Ltd; Shaogang Songshan Co Ltd Guangdong
Priority date: 2010-09-16
Filing date: 2010-09-16
Publication date: 2012-01-11
Anticipated expiration: 2030-09-16
Also published as: CN101974919A

Abstract

本发明涉及一种装卸粒料的斗子，其包括弧形的长板、两边的侧板、连接两块侧板后端及长板顶端并向上延伸的安装板，在长板和侧板底部形成有多个斗齿，斗齿包括齿底、齿顶，而所述两边侧板底部斗齿的齿顶向外展开成喇叭状，这些斗齿与所述侧板间的倾角为5～8度，所述长板的厚度与其对角弧长之比为1.15-1.30％，所述侧板的厚度为长板厚度的90-110％；所述斗齿包括板体的基材和基材表面上堆焊的2-3层耐磨合金，所述基材的材质为低合金结构钢，所述耐磨合金为高碳高铬镍材质。本发明装卸粒料的斗子整体结构以及斗齿的结构都更加合理，斗齿的抗变形能力和抗磨损能力均大幅提高，因而能大幅增加斗子的使用寿命。

Description

装卸粒料的斗子

技术领域

本发明涉及一种物料装卸转运装置，更具体地说，本发明涉及一种颗粒粉料的装卸转运装置。

背景技术

矿山和冶炼企业中，大量堆放有各种粒度不一相当坚硬的颗粒粉料，为了对这些坚硬的颗粒粉料进行装卸转运，通常采用动力钢臂带动的斗子来挖掘堆放的颗粒粉料、并逐斗地将盛于其中的粒料进行转运移位。

取料的过程中，斗子要频繁地以很大的冲击力挖掘堆实程度不同的颗粒粉料，相应地，矿石或硬金属屑类的颗粒粉料也会持续地冲击斗子整体和切入斗子的金属表面，因此，斗子破损的原因包括整体受到冲击震荡、疲劳损坏、表面受到磨损和切割，严重的会产生明显的变形和沟槽；其失效的形式多是斗子整体及其取料口严重磨损变形，终至不能取料。

目前，冶金、矿山企业的堆取料机上的斗子形成一种主要的生产消耗件，单个斗子的使用寿命仅三个月，已经成为相关企业提高生产和经济效益的严重制约因素。

发明内容

针对现有技术的上述缺点，本发明的目的是要提供一种装卸粒料的斗子，该斗子具有如下优点：斗子的整体结构以及斗齿的结构都更加合理，斗齿的抗变形能力和抗磨损能力均大幅提高，因而能大幅增加斗子的使用寿命。

为此，本发明的技术解决方案之一是一种装卸粒料的斗子，其包括弧形的长板、两边的侧板、连接两块侧板后端及长板顶端并向上延伸的安装板，在长板和侧板底部形成有多个斗齿，斗齿包括齿底、齿顶，而所述两边侧板底部斗齿的齿顶向外展开成喇叭状，这些斗齿与所述侧板间的倾角为5～8度，所述长板的厚度与其对角弧长之比为1.15-1.30％，所述侧板的厚度为长板厚度的90-110％；所述斗齿包括板体的基材和基材表面上堆焊的2-3层耐磨合金，所述基材的材质为低合金结构钢，所述耐磨合金为高碳高铬镍材质。

分析传统的堆取料斗子，其失效主要原因包括：斗子整体，在板体的厚度搭配上不甚合理；斗齿的结构形状，在齿形及其角度设计上也有问题。尽管斗齿表面材料已做了耐磨处理，但由于其力学结构不甚合理，加上其耐磨合金中的碳铬镍的含量仍然偏低，导致其斗齿容易变形、耐磨性不够，不能有效保证斗子的使用寿命，也极大影响了企业的生产和经济效益。

本发明装卸粒料的斗子，在侧板底部斗齿的结构形状上，采取相对侧板外展的喇叭状的设计，并且优化采取5-8度的外倾角，这样一来，即使斗子频繁不断地以很大的冲击力挖掘坚硬颗粒粉料时，斜向外展斗齿的既能够保证斗齿对颗粒粉料作有效的挖掘冲击、其斜面又能够有效减缓颗粒粉料对于斗齿的齿顶、齿底乃至斗子主体的正面对撞冲击破坏和磨损；而且，与传统斗子的基材板体厚度相比，本发明相应增加了30％左右即：长板厚度与长板对角弧长之比增至1.15-1.30％、且侧板厚度相应增为长板厚度的90-110％。这样厚度搭配的结构特点，能降低斗子在冲击及反作用中振动的谐振频率、相对运动磨损的频率和幅度，同时，厚度增加还增加了耐磨损、抗冲击、抗变形的富余量，进而，本发明斗子采用专门定制的高碳高铬镍焊条堆焊在基材板体外表形成耐磨合金层，这样综合作用的结果，大幅增加了斗子主体和斗齿抵抗变形和抵抗磨损的能力，因而大幅增加了斗子的使用寿命，试用证明：本发明装卸粒料的斗子在总体成本上相对传统的提高仅约3％，但工作寿命却大幅增加为3年，提高了12倍，由此可见：本发明斗子的结构改进效果非常显著、性价比非常高。

为进一步优化高碳高铬镍耐磨合金的材质、优化合金材质的固溶强化及合金硬度同时，增进合金的析出强化效果和耐磨性，确保在高含碳量情况下，既有高耐磨性又有良好的冲击韧性，从而防止脆性断裂，本发明包括如下的具体改进：所述耐磨合金材质的重量组成为C：3.0-3.5％，Mn：0.8-1.0％，Cr：26-32％，Ni：3-5％，Fe：54-63％，余量为杂质。

为进一步克服齿高比上的薄弱性而增加其粗短率和结实性，提高斗子工作寿命，本发明包括如下的具体结构改进：

所述斗齿的总厚度为所述长板厚度的1.80-2.10倍，所述斗齿的高度为长板立高的6.5-7.5％。

为进一步提高斗齿的硬度和机械强度、提高斗子整体的机械强度和结构合理性，有的放矢地堆焊合金和增加厚度，保证较高回报地增加工作性能和工作寿命，本发明包括如下的具体结构改进：

每层耐磨合金厚度为2-5mm。所述堆焊的耐磨合金层区高度为所述斗齿齿高的1.3-1.5倍，堆焊耐磨合金层区的总厚度与斗齿总厚度相等。

为进一步从结构力学上提高斗齿的机械强度和挖掘性能，避免斗齿过高而致易损、减少齿顶宽度以提高效率减小磨损，增加斗齿密度和斗齿起伏波动比率以提高斗子工作性能和效率、相应增加斗子和斗齿工作寿命，本发明包括如下的具体结构改进：

相邻斗齿的齿底距是其齿底宽度的15-25％。

所述斗齿的齿底宽为50-55mm，相邻斗齿的齿底距为9-11mm，每个斗齿占距为59-66mm。

所述斗齿的齿高是其齿底距的4-6倍；所述齿顶宽为齿底距的1.5-2.5倍。

所述长板的对角弧长为1350-1390mm，所述长板的厚度为16mm，所述安装板的厚度为所述长板厚度的70-80％。

本发明斗齿的上述结构改进可以在确保斗齿所受冲击磨损减小、提高斗齿强度、延长斗齿寿命前提下，减少斗齿及取料口的堆焊范围，降低堆焊成本，提高改进效率。

相应地，本发明的另一技术解决方案是一种如上所述装卸粒料的斗子的制造方法，该方法包括如下步骤：下料切板、板件组焊、堆焊斗齿，而所述下料切板步骤中，斗齿的下料尺寸为设计斗齿的尺寸减去堆焊厚度；所述堆焊斗齿步骤包括如下操作：清除板体基材表面的污锈、烘干焊条、分层堆焊、层间缓冷；堆焊所用焊条为高碳高铬镍材质。

本发明的斗子的制造方法在试验摸索基础上优化结构选择板材、确定厚度，对斗子整体结构加以改进，而且采用专门定制的高碳高铬镍材质焊条对斗齿外表加以堆焊强化处理。

为进一步从提高定制焊条的机械强化性能，从焊接过程各环节充分发挥定制焊条的潜在性能，本发明方法包括如下的具体改进：

堆焊采用直流焊机以反极性接法连接焊条和斗子；堆焊前预热斗齿至90-110℃；烘干焊条的温度为350-400℃，持续保温2h或以上，所述焊条的焊芯材质与堆焊层材质具有完全相同或基本相同的重量组成。

试用证明，本发明的制造方法对斗子的改造效果非常显著，工作寿命提高10倍以上而改造成本增加微乎其微。

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为传统斗子结构主视角度的局部剖视示意图。

图2、3分别为图1斗子的右视、俯视角度的局部剖视示意图。

图4为本发明斗子结构实施例主视角度的局部剖视示意图。

图5、6分别为图4斗子实施例的右视、俯视角度的局部剖视示意图。

如图1、2、3，所示分别为传统斗子结构的主视、右视、和俯视角度局部剖视的示意图。其包括弧形的长板10、连接两块侧板后端及长板顶端并向上延伸的安装板20、两边的侧板30，在长板10和侧板30底部形成有多个斗齿40，斗齿40包括齿底B、齿顶T，由图上尺寸标注(单位均为mm)可见，传统斗子主要缺陷如下：

主体包括长板10、侧板30、安装板20，各板厚度均为12mm，强度不够(其它尺寸见图上标注，不逐一引述)，工作冲击下自身和斗齿40都易变形磨损；斗齿40结构也不合理：斗齿的高度为长板立高710mm的9-10％比例过大、结构较单薄，斗齿40上下表面与主体钢板表面在同一平面，无倾角，齿顶宽32mm、齿底宽75mm、齿顶距75mm，齿形粗大稀疏，取料阻力大，矿料对撞斗齿40和主体钢板，冲击、磨损都很大，半齿及主体磨损快；

斗齿40堆焊材料成分为(wt％)C：1.2-1.5、Mn：0.8-1.0、Cr：15-19、Ni：0.7-1.0、余量成分主要为Fe。此堆焊材料成分设计存在问题：合金强化效果达不到要求，堆焊层区S金属硬度、耐磨性不够，容易被磨损；堆焊层区S高度为取料口上100mm以内，堆焊工作量大，成本高。

由于以上系列原因，造成传统斗子成本不低、但使用寿命却很短。

具体实施方式

本发明斗子制作实例1：

本实施例1制作过程包括如下操作：

1)参照附图4、5、6的结构，放样后采用数控切割板料，然后组焊板件，其中斗齿40下料尺寸为图中尺寸减去堆焊厚度，斗齿外倾角度5度，板体基材的齿顶宽度10.5mm；

2)斗齿堆焊前，严格清除板体基材表面的铁锈、油污等，适当预热斗齿至100℃；

3)定制焊条的直径4mm，焊条使用前必须烘干，烘干温度350-400℃，保温2h，随取随用；

4)采用直流焊机，其电源输出端以反极性接法分别连接焊条和斗齿；选取焊接电流130-180A；

5)在斗子取料口即斗齿处进行堆焊操作，第一层电流略小，往后逐层增加，每层焊后缓冷，堆焊3层，得到堆焊耐磨层的化学成分(wt％)为：C：3.2，Mn：0.91，Cr：28.5，Ni：4.3，Fe：56，余量为杂质；堆焊后齿顶宽度21.5mm。

本发明斗子制作实例2：

本实施例2制作过程与实施例1类似：但取斗齿外倾角度6度，板体基材的齿顶宽度取为10mm；然后在斗子取料口即斗齿处进行堆焊处理，得到堆焊耐磨层的化学成分为(wt％)：C：3.3，Mn：0.88，Cr：30.5，Ni：4.1，Fe：60，余量为杂质；堆焊后齿顶宽度22mm。

本发明斗子结构实施例：

如图4、5、6，所示分别为采用制作实例1或2类似方法制得的本发明斗子实施例结构在主视、左视、和俯视角度的局部剖视示意图(本实施例结构未标明尺寸与图1、2、3中相应尺寸相同，单位均为mm)。本发明斗子实施例结构，其包括弧形的长板10、两边的侧板30、连接两块侧板后端及长板顶端并向上延伸的安装板20，所述长板10、两边侧板30的材质为低合金结构钢。在长板10和侧板30底部形成有多个斗齿40，斗齿40包括齿底B、齿顶T，而所述两边侧板30底部斗齿40的齿顶T向外展开成喇叭状，这些斗齿40与所述侧板30间的外倾角为7度；

由图1、4可见，本发明斗子实施例的半径为840mm，长板10弧长约为1/4圆周长，概算可得其弧长840mm×∏/2＝1319mm，则其对角弧长＝〔1319²+400²〕^1/2＝1378mm；而所述长板10的厚度为16mm，与其对角弧长1378之比约为1.16％；所述侧板30的厚度为长板10厚度的100％。所述安装板20的厚度12mm为所述长板厚度的75％。

所述斗齿40包括板体的基材和基材表面上堆焊的3层高碳高铬镍材质耐磨合金层S(层构未予详示)，所述基材的材质为低合金结构钢；堆焊的每层耐磨合金厚度为3.5mm，斗齿40的总厚度d＝30mm约为长板厚度的2倍。所述斗齿40的高度50mm为长板立高710mm的7％，斗齿40的高度比例更粗短、结构更结实，然而斗齿40的齿高却达其齿底距10mm的5倍，较之传统齿高70mm为其齿底距32mm的2.2倍而言，本实施斗齿的波动起伏率大增；相邻斗齿40的齿底距10mm是其齿底宽度53mm的19％，这样每个斗齿40占距为63mm、较传统每个斗齿占距107mm(即75+32)减少40％，因此排齿更密，本实施例齿顶宽约22mm为齿底距的1.5-2.5倍，齿顶距40.7mm，齿顶宽也远小于传统的，齿形更尖锐，挖掘效果更强、磨损更小。

本发明耐磨合金堆焊层区S的合金材质重量百分组成为C：(3.0-3.5)，Mn：(0.8-1.0)，Cr：(26-32)，Ni：(3-5)，Fe：(54-63)，余量为杂质，杂质中Si：(0.8-1.0)，B：(0.9-1.2)，V：(0.6-0.8)，应避免的杂质P：≤0.02，S：≤0.03；比传统材质而言，本发明耐磨合金堆焊层大幅提高的碳含量可增加固溶强化及合金硬度，大幅提高的铬含量可增进合金的析出强化效果和耐磨性，更高的镍含量，可确保在高含碳量情况下，既有高耐磨性又有良好的冲击韧性，更能防脆性断裂；以上的化学成分改进达到了更高硬度、更高耐磨性及更好冲击韧性的综合优化效果，具备了较好的合金综合性能。堆焊的耐磨合金层区S高度为所述斗齿40齿高的1.4倍达到70mm，堆焊层区S的总厚度与斗齿总厚度d相等，较之传统斗齿堆焊的耐磨合金层区高度低30mm，减少了约30％的耐磨合金堆焊量。

Claims

1.一种装卸粒料的斗子，其包括弧形的长板、两边的侧板、连接两块侧板后端及长板顶端并向上延伸的安装板，在长板和侧板底部形成有多个斗齿，斗齿包括齿底、齿顶，其特征在于：所述两边侧板底部斗齿的齿顶向外展开成喇叭状，这些斗齿与所述侧板间的倾角为5～8度，所述长板的厚度与其对角弧长之比为1.15-1.30％，所述侧板的厚度为长板厚度的90-110％；所述斗齿包括板体的基材和基材表面上堆焊的2-3层耐磨合金，所述基材的材质为低合金结构钢，所述耐磨合金为高碳高铬镍材质。

2.如权利要求1所述的装卸粒料的斗子，其特征在于：所述耐磨合金材质的重量组成为C：3.0-3.5％，Mn：0.8-1.0％，Cr：26-32％，Ni：3-5％，Fe：54-63％，余量为杂质；每层耐磨合金厚度为2-5mm。

3.如权利要求1所述的装卸粒料的斗子，其特征在于：所述斗齿的总厚度为所述长板厚度的1.80-2.10倍，所述斗齿的高度为长板立高的6.5-7.5％。

4.如权利要求1所述的装卸粒料的斗子，其特征在于：所述堆焊的耐磨合金层区高度为所述斗齿齿高的1.3-1.5倍，堆焊耐磨合金层区的总厚度与斗齿总厚度相等。

5.如权利要求1所述的装卸粒料的斗子，其特征在于：所述长板的对角弧长为1350-1390mm，所述长板的厚度为16mm，所述安装板的厚度为所述长板厚度的70-80％。

6.如权利要求1所述的装卸粒料的斗子，其特征在于：相邻斗齿的齿底距是其齿底宽度的15-25％。

7.如权利要求1所述的装卸粒料的斗子，其特征在于：所述斗齿的齿底宽为50-55mm，相邻斗齿的齿底距为9-11mm，每个斗齿占距为59-66mm。

8.如权利要求1所述的装卸粒料的斗子，其特征在于：所述斗齿的齿高是其齿底距的4-6倍；齿顶宽为齿底距的1.5-2.5倍。

9.一种如权利要求1-8之一所述装卸粒料的斗子的制造方法，该方法包括如下步骤：下料切板、板件组焊、堆焊斗齿，其特征在于：所述下料切板步骤中，斗齿的下料尺寸为设计斗齿的尺寸减去堆焊厚度；所述堆焊斗齿步骤包括如下操作：清除板体基材表面的污锈、烘干焊条、分层堆焊、层间缓冷；堆焊所用焊条为高碳高铬镍材质。

10.如权利要求9所述装卸粒料的斗子的制造方法，其特征在于：堆焊采用直流焊机以反极性接法连接焊条和斗子；堆焊前预热斗齿至90-110℃；烘干焊条的温度为350-400℃，持续保温2h或以上。