一种提高支护钢支架强度的方法技术

本发明专利技术公开了一种提高支护钢支架强度的方法，解决了现用钢支架井下服务时间较短、报废较多且一般都按照废旧钢材处理的问题。其特征在于包括成型、正火、淬火、高温回火等工艺步骤。采用本发明专利技术所述的先成型、后调质的方法，可大大提高支护钢支架的机械强度，特别是可以使废旧Ｕ型钢支架、废旧工字钢支架达到新Ｕ型钢支架、工字钢支架的支护能力，经过调质处理可使旧支架的抗拉强度提高３０％以上，或使低型号支护钢支架可代替高型号支护钢支架，降低煤矿巷道维修率，节约钢支架的支护成本，具有显著的经济效益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及煤矿支护支架，更确切地说涉及提高钢支架强度的方法。
技术介绍
随着矿井开采深度的增加，矿山压力显现愈来愈严重，矿井巷道支护难度 加大。无论是煤巷还是岩巷顶、底、帮来压后变形十分严重，岩巷要卧底，煤巷则要边掘边修，巷道维修量极大。由于矿压较大，现在经常使用的u型钢、工字钢支架，井下服务时间较短，且报废较多， 一般都按照废旧钢材处理，造 成很大的浪费。现用的钢支架本身也存在一些问题。以U型钢支架为例冷压成型，强度 损失大；成型质量差；力学性能差等。传统的U型钢加工，在生产工艺上也存 在着很大的不足， 一般是先调质，后成型，成型过稈中不仅需要较大的动力而 且对调质U型钢的机械性能有很大程度的降低，因为调质U型钢的弹性模量较 大，成型后反弹量大造成支架的一致性差，要反复进行调整才能达到设计尺寸， 那么，对尺寸的调整同时也是对材料的反复破坏，很难达到预期的效果。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，大幅度提高钢支 架的下屈服强度、抗拉强度等指标，满足矿区井下支护安全要求，提高支护能 力，延长巷道使用寿命，减少巷道维修量。本专利技术所述的方法，包括下料、转运、质量检测等，其特征在于包括以下 步骤1、 成型根据用户的要求，加工提供相应规格的钢支架。2、 正火根据钢支架的材料、规格和中频感应圈的输出功率进行走速和温 度匹配，钢支架加热的温度维持在1250—1300()C。3、 淬火利用喷水装置把钢支架温度降到60-75 "C，降温时间与加热时间相匹配。4、 高温回火淬火后的工件送入回火炉进行回火处理，温度控制在700-770 °C，维持30min，自然冷却。所述的走速是指不同材料、规格的钢支架在生产线上的行走速度，--般在 500-800腿/min。所述的钢支架包括具有再加工价值和一定长度的废旧U型钢支架、废旧工 字钢支架。所述的钢支架还包括从原料直接加工的新U型钢支架、新工字钢支架。3对于废旧U型钢支架、废旧工字钢支架，所述的成型还包括修复，即进行 整形处理，使其符合规格要求。对于废旧U型钢支架、废旧工字钢支架，所述的成型还包括把达不到规格尺寸要求的废旧u型钢支架、废旧工字钢支架^用闪光对接丄艺焊接。有益效果采用本专利技术所述的先成型、后调质的方法，可大大提高支护钢支架的机械 强度，如抗拉强度，特别是可以使废旧U型钢支架、废旧工字钢支架达到新u 型钢支架、工字钢支架的支护能力，经过调质处理可使旧支架的抗拉强度提高30%以上，或使低型号支护钢支架口J代替高型号支护钢支架，降低煤矿巷道维修率，节约钢支架的支护成本，具有显著的经济效益。 具体实施例方式实施例1废旧U型钢支架提高强度的方法以下选用了两种废旧U型钢支架进行实验 一种为型号29u、牌号16Mnk， 一种为型号25u、牌号20Mnk，工艺步骤相同。工艺流程1、 修复利用压力机和调直模具对废旧U型钢支架进行整形处理，使其达 到规格要求。2、 焊接如果上述修复后的废旧U型钢支架达到规格尺寸要求，则不需要 进行焊接，直接进入下一步工艺；如果达不到规格尺寸要求，则利用闪光对接 机采用闪光对接工艺进行焊接，再按照要求的规格尺寸下料成型。焊接后对焊 缝进行去毛刺处理，保证焊接件焊缝美观和便于焊缝的质量检杳。3、 正火利用中频感应圈把符合规格尺、t要求的钢支架加热到1250—1300"C;中频变压器输出功率为350KVA时，对于29u废旧U型钢支架， 均匀走速为600腿/min;对于25u的均匀走速则为750mm/min。4、 淬火利用喷水装置把钢支架温度降到65-75 °C。5、 高温回火把淬火后的工件送入回火炉进行回火处理，温度控制在 700-770 °C，维持30min，自然冷却。6、 质量检验包括外观检验和批次检验。 外观检验主要指检验焊缝毛刺，除锈，两端锯口等。 机械性能的批次检验结果，举例如卜-.型 号牌号材料 状态下屈服强度 N/mm2抗拉强度 N/mm2伸H率29U16Mnk原材料341. 79521. 9130. 00%焊接件351. 04517. 1524. 50%25U20Mnk原材料483. 99484. 2030. 00%焊接件360. 78517. 1524. 00%这样，经过修复、焊接、调质、淬火、回火后，产品的下屈服强度、抗拉 强度指标得到很大的提高，伸长率符合技术标准，完全能够达到淮北矿业集团公司《煤矿用型钢可縮性支架企业标准》(Q/HBKJ012-2008)的要求，可全面替 代新U型钢。从生产成本分析以型号29u、牌号16Mnk为例，报废U型钢支架一般3400 元/吨，修复、调质增加成本2800元/吨，综合成本为6200元/吨，而新U 型钢支架价格为9000元/吨左右，每吨可节约2800元。因此，可大大降低支 护费用，从而降低吨煤成本，有着良好的市场前景。实施例2 11#废旧工字钢支架提高强度的方法1、 修复利用压力机和调直模具把型号11#、牌号16Mnk的废旧工字钢支 架进行整形处理，使其达到规格要求。2、 焊接如果上述修复后的废旧丄字钢支架达到规格尺寸要求，则不需要 进行焊接，直接进入下一步工艺；如果达不到规格尺、丄要求，则利用闪光对接 机采用闪光对接工艺进行焊接，再按照要求的规格尺寸卜料成型。焊接后对焊 缝进行去毛刺处理，保证焊接件焊缝美观和便于焊缝的质量检査。3、 正火利用中频感应圈把符合规格尺寸要求的钢支架加热到1250—1300DC;屮频变压器输出功率为350KVA时，均匀走速为750mm/min。4、 淬火利用喷水装置把钢支架温度降到68-75 °C。5、 高温回火把淬火后的丄件送入回火炉进行回火处理，温度控制在 700-770 °C，维持30min，自然冷却。6、 质量检验包括外观检验和批次检验。机械性能的批次检验结果，举例如下型号牌号材料状态K屈服强度 N/ mm2抗拉强度N/醒2伸长率11#16Mnk调质前323.08424. 936.00调质后887.47887. 586. 00由此可见，经过修复、焊接、调质、淬火、回火后，产品的下屈服强度、5抗拉强度指标得到很大的提高。实施例3 11#新工字钢支架提高强度的方法1、 成型购置合格原料，根据用户尺寸要求下料。2、 正火利用中频感应圈把钢支架加热到1250—1300"C;中频变压器输出 功率为350KVA时，均匀走速为750mm/min。3、 淬火利用喷水装置把钢支架温度降到68-72 "C。4、 高温回火淬火后的工件送入回火炉进行回火处理，温度控制在700-770 "C之间，维持30min，自然冷却。5、 质量检验包括外观检验和批次检验。机械性能的批次检验结果，举例如下:<table>table see original document page 6</column></row><table>改果分析检测分析表明，通过热处理、调质后的工字钢各项机械性能比 调质前明显提高，特别是抗压强度比普通工字钢提高60%,对井下巷道的有效 支护提供了强有力的保证。在相同地质条件下，按理论计算，可以在原来棚距 600mm的基础上加大到800mm以上，使棚距加大33%，也完全可以满足支护要 求。现在每吨工字钢的售价一般在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高支护钢支架强度的方法，包括下料、转运、质量检测等，其特征在于包括以下步骤：　（１）成型：根据用户的要求，加工提供相应规格的钢支架；　（２）正火：根据钢支架的材料、规格和中频感应圈的输出功率进行走速和温度匹配，钢支架加热的 温度维持在１２５０－－１３００℃；　（３）淬火：利用喷水装置把钢支架温度降到６０－７５℃，降温时间与加热时间相匹配；　（４）高温回火：淬火后的工件送入回火炉进行回火处理，温度控制在７００－７７０℃，维持３０ｍｉｎ，自然冷却。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王世森，郑克传，冯万良，
申请(专利权)人：王世森，郑克传，冯万良，
类型：发明
国别省市：34[中国|安徽]