CZ20001639A3 - Hřeblo hřeblového dopravníku a způsob jeho výroby - Google Patents

Abstract

Hřeblo hřeblového dopravníku, jehož tělo je vytvořeno odlitkem z ocele obsahující v procentech hmotnostních 0,30 až 0,60 % uhlíku, 0,50 až 2,0 % manganu, max. 1,0 % křemíku, 0,20 až 0,80 % molybdenu, max. 0,30 % niklu, max. 0,30 % vanadu, max. 0,040 % fosforu a max. 0,040 % síry, zbytek tvoří železo. Hřeblo z této ocele odlité do pískové formy se dále tepelně zpracovává a to postupně normalizačním žíháním z teploty 850 až 880 °C, popouštěním z teploty 620 až 670 °C a kalením do oleje nebo do vody nebo na vzduchu z teploty 850 až 1000 °C s následným popouštěním pro snížení vnitřního pnutí z teploty 550 až 650 °C, přičemž doba setrvání na příslušných teplotách zpracovávání se pohybuje vždy v rozmezí 2 až 3 hodiny. Takto vytvořená hřebla dosahují pevnosti v tahu v rozmezí 700 až 1050 MPa při tažnosti min. 10 %.

Description

Vynález se týká hřebel, tj. unášecí ch elementů hřeblových dopravníků tažených nekončitým tažným prvkem, ovykle jedním nebo více řetězy nebo lany a způsobu jejich výroby.

Dosavadní stav techniky

Hřeblové dopravníky se používají především k přepravě sypkých hmot různé zrnitosti a volně loženého kusového materiálu. Uplatnění nacházejí zejména při těžbě uhlí, rud a jiných nerostů. Jsou vybaveny hřebly, jakožto unášecími elementy, uchycenými na nejméně jednom nekončitém tažném článku, obvykle řetězu nebo lanu a pohybují se v plechovém žlabu, přičemž konstrukce hřebel a žlabu si jsou tvarově vzájemně přizpůsobeny. Hřebla jsou nejen funkčně nejdůležitějšími, ale také mechanicky nejnamáhanějšími součástmi hřeblového dopravníku a jejich životnost je limitujícím parametrem pro časové využití dopravníku. Vzhledem k náročným podmínkám, v nichž hřeblové dopravníky nejčastěji pracují, zejména při použití v dolech, je životnost hřebel vlastností důležitou i z hlediska bezpečnosti práce a obtížnosti provádění jejich výměn či odstraňování jiných poruch na unášecích a tažných elementech hřeblových dopravníků. Jedná se tudíž o výrobky konstrukčně (tvarově) poměrně složité, především však materiálově náročné, u nichž je vyžadována zejména co nejvyšší pevnost v tahu při zachování dostatečné tažnosti, která by podle přijatých konstruktérských a technologických zásad a provozních zkušeností neměla být nižší než 10 %.

Hřebla hřeblových dopravníků jsou vyráběna jako odlitky nebo výkovky. Při jejich výrobě se uplatňují v zásadě tři druhy ocelí s odlišným chemickým složením, přičemž nejčastěji se používají dva druhy ocelí lišící se pouze obsahem uhlíku, který se u jedné z nich pohybuje v rozmezí 0,40 až 0,50 %, u druhé pak v rozmezí 0,28 až 0,38 % hmotnosti. Chemické složení těchto ocelí dotváří mangan v hmotnostním množství 0,40 až 0,80 %, křemík v hmotnostním množství 0,20 až 0,50 % a fosfor a síra v max. hmotnostním množství á 0,050 %. Zbytek tvoří železo. Méně často se pro výrobu hřebel používá ocel, jejíž chemické složení v hmotnostních množstvích je 0,17 až 0,25 % uhlíku, 0,90 až 1,40 % manganu, 0,20 až 0,50 % křemíku, max. 0,30 % chrómu, max. 0,40 % niklu a max. 0,30 % mědi, přičemž souhrnné množství tří posledně zmíněných prvků může být max. 0,90 %, a dále max. á 0,040 % fosforu a síry. Zbytek opět tvoří železo. Hřebla odlitá nebo vykovaná z některého z výše uvedených druhů oceli se dále tepelně zpracovávají. Hřebla odlitá se normalizačně žíhají a popouštějí, v případě, že jsou odlitá z ocele s • · · • · • · · ··· · * · · • · · · · · · · · · · · » • · ···· · · · · · · · · 9

9 9 9 9 9 9 9 9 9

9 9 9 9 999 9 · · ·

-2obsahem uhlíku nad 0,35 % hmotnosti lze je také ještě kalit s následným popouštěním a případným žíháním ke snížení pnutí. Takto tepelně zpracovaná odlévaná hřebla dosahují pevnosti v tahu v rozmezí 500 až 700 MPa při minimální tažnosti v rozmezí 12 až 20 %, přičemž pevnosti blížící se horním hodnotám uvedeného rozmezí dosahují hřebla kalená a následně popouštěná a příp. i žíháná ke snížení pnutí. Tepelně zpracovaná kovaná hřebla dosahují pevnosti v tahu v rozmezí 800 až 1050 MPa při min. tažnosti 10 %, přičemž vyšších z těchto hodnot se opět dosahuje u hřebel po normalizačním žíhání a popouštění ještě kalených, popouštěných a příp. i žíhaných ke snížení pnutí, které je u kovaných hřebel vyšší než u hřebel odlévaných. Hřebla pro hřeblové dopravníky pracující ve vysoce náročných podmínkách, zejména při těžbě uhlí, rud a jiných nerostů, se proto vesměs kovají z té z výše uvedených ocelí, která je charakteristická nejvyšším obsahem uhlíku a po normalizačním žíhání a popouštění se dále tepelně zpracovávají kalením, popouštěním a ve vybraných případech i žíháním ke snížení pnutí.

Hřebla odlévaná nebo kovaná z některého z výše uvedených druhů ocelí mají po normalizačním žíhání a popouštění feriticko-perlitickou strukturu, po kalení, popouštění a příp. žíhání ke snížení pnutí mohou mít i strukturu perliticko-martenzitickou. Materiálová struktura hřebel má pak rozhodující vliv na jejich pevnost v tahu, a tím i životnost. Kritickým místem hřebel, v němž nejčastěji (kromě případů materiálových vad prakticky vždy) dochází k prasknutí hřebla, je jeho nosná středová část, v níž se nacházejí lůžka pro upevnění hřebla na tažném řetězu, příp. lanu, která tuto jeho část podstatně zeslabují. Prasknutí hřebla v nosné části pak prakticky znamená jeho vyřazení z provozu, neboť většinou se jedná o výrobky z obtížně svařitelného materiálu, ale také v případě neexistence této překážky by používání hřebla se svařenou nosnou částí bylo z bezpečnostně-provozního hlediska nepřijatelné.

Nevýhodou hřebel odlévaných z vpředu uvedených druhů ocelí je jejich nižší pevnost v tahu, a tím i životnost. To prakticky znemožňuje jejich použití pro středně velké a velké hřeblové dopravníky přepravující volně ložený kusový materiál, zejména tedy pro hřeblové dopravníky používané při těžbě uhlí, rud a jiných nerostů. Tuto nevýhodu sice do značné míry eliminují hřebla zápustkově kovaná z oceli se stejným chemickým složením, jejich nevýhodou však je podstatně vyšší technologická a výrobní složitost a náročnost, a tím i menší operativnost při požadavcích na změny typů či velikostí vyráběných hřebel. Navíc výrobní náklady na zápustkově kovaná hřebla jsou nejméně dvojnásobně vyšší než na hřebla odlévaná.

-3Podstata vynálezu

Nevýhody dosavadního stavu techniky do značné míry odstraňuje hřeblo podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že je vyrobeno jako odlitek z ocele obsahující v hmotnostních množstvích 0,30 až 0,60 % uhlíku, 0,50 až 2,0 % manganu, max. 1,0 % křemíku, 0,20 až 0,80 % molybdenu, max. 0,30 % niklu, max. 0,30 % vanadu, max. 0,040 % fosforu a taktéž max. 0,040 % síry. Zbytek tvoří železo.

Podstata vynálezu dále spočívá v tom, že se hřeblo z ocele uvedeného chemického složení odlévá do pískové formy při licí teplotě 1550 až 1600 °C a po uvolnění odlitku z formy, odstranění nálitků a běžném hrubém opracování odlitku se tento dále tepelně zpracovává za účelem dosažení jeho martenzitické struktury a vyšší pevnosti v tahu při zachování tažnosti min. na úrovni 10 %. Tepelné zpracování pro dosažení požadované struktury a mechanických hodnot spočívá v normalizačním žíhání z teplot 850 až 880 °C se setrváním na žíhací teplotě 2 až 3 hod. a následném popouštění z teplot 620 až 670 °C při stejně dlouhém setrvání na popouštěcí teplotě, čímž se dosáhne perlitické struktury. V dalším kroku tepelného zpracování se hřebla kalí z teploty v rozmezí 850 až 1000 °C se setrváním na této teplotě po dobu 2 až 3 hod. a s chlazením do vody, do oleje nebo na vzduchu. Po kalení se provádí popouštění z teplot 550 až 650 °C se setrváním na popouštěcí teplotě po dobu 2 až 3 hod., čímž se dosáhne snížení vnitřního pnutí v materiálu použitém pro výrobu hřebla, jeho požadované martenzitické struktury a pevnosti v tahu v rozmezí 700 až 1050 MPa při min. tažnosti 10 %. Tímto způsobem vyrobená hřebla se svými parametry plně vyrovnají hřeblům dosud kovaným. Oproti kovaným hřeblům je přitom jejich výroba podstatně méně nákladná a mnohem jednodušší a operativnější, a tím i přizpůsobitelnější eventuálním změnám požadavků odběratelů.

Příklad provedení vynálezu

Z ocele obsahující v hmotnostních množstvích 0,5 % uhlíku, 1,3 % manganu, 0,8 % křemíku, 0,6 % molybdenu, 0,15 % niklu, 0,1 % vanadu, 0,02 % fosforu, 0,03 % síry a zbytek železa bylo odlito po dvou sadách hřebel pro jedno a dvojhřeblové dopravníky. Odlití bylo provedeno do pískových forem při licí teplotě ocele 1580 °C. Po vychladnutí byly odlitky uvolněny z forem a po odstranění nálitků běžným způsobem opracovány. Poté byly tyto odlitky tepelně zpracovány, a to tak, že nejdříve byly podrobeny normalizačnímu žíhání z teploty 870 °C se setrváním na ní po dobu 3 hod. a následnému popouštění z teploty 640 °C, na níž byly ponechány 2 hod. Následovalo kalení do vody z teploty 980 °C udržované po 2,5 hod. a potom • · • · · · i

• « · ··· *·· • · · · · · · · ♦ · ·· • · ···· · · · ·· ·· · • · · · · · ···· • · · ····· «· ··

-4dobu 3 hod. Vzorky takto vyrobených hřebel byly podrobeny metalografickým a mechanickým zkouškám, které prokázaly jejich martenzitickou strukturu a pevnost v tahu 1020 ±10 MPa při tažnosti 12 ± 1 %. Hřebla byla nabudována na dopravníky v kamenouhelných hlubinných dolech spolu s hřebly vyrobenými jako kalené výkovky způsobem popsaným v dosavadním stavu techniky. Společné provozování obou druhů hřebel prokázalo jejich naprosto srovnatelnou životnost.

Průmyslová využitelnost

Hřebla odlitá z ocele a způsobem podle tohoto vynálezu jsou určena především pro větší jedno, dvou, případně i třířetězové hřeblové dopravníky určené pro práci v geologicky vysoce náročných podmínkách, zejména pro těžbu uhlí, rud a jiných nerostů v dolech.

Claims (2)

1. Hřeblo hřeblového dopravníku používaného zejména v těžebním průmyslu, příp. v jiných provozně náročných podmínkách, vyznačující se tím, že jeho tělo je tvořeno odlitkem obsahujícím v hmotnostních množstvích 0,30 až 0,60 % uhlíku, 0,50 až 2,0 % manganu, max. 1,0 % křemíku, 0,20 až 0,80 % molybdenu, max. 0,30 % niklu, max. 0,30 % vanadu, max. 0,040 % fosforu a max. 0,040 % síry, zbytek tvoří železo.

2. Způsob výroby hřebla podle nároku 1 odléváním do pískové formy při licí teplotě 1550 až 1600 °C, vyznačující se tím, že odlitek hřebla se dále tepelně zpracovává normalizačním žíháním z teplot 850 až 880 °C při setrvání na žíhací teplotě po dobu 2 až 3 hodin, na nějž navazuje popouštění z teplot 620 až 670 °C se setrváním na popouštěcí teplotě po dobu 2 až 3 hod., následně kalením z teploty v rozmezí 850 až 1000 °C do oleje nebo do vody nebo na vzduchu při setrvání na kalící teplotě po dobu 2 až 3 hodin a nakonec popouštěním pro snížení vnitřního pnutí v materiálu odlitku, které se provádí z teplot 550 až 650 °C se setrváním na popouštěcí teplotě po dobu 2 až 3 hodin, čímž se docílí martenzitická struktura materiálu odlitku a jeho pevnost v tahu v rozmezí 700 až 1050 MPa při min. tažnosti 10 %.