第一節(jié) 產(chǎn)品定義及發(fā)展歷程

1、產(chǎn)品定義

截齒為采掘機(jī)械截割煤和巖石的刀具，是由合金結(jié)構(gòu)鋼刀體上釬焊硬質(zhì)合金刀頭組合而成的。截齒比較常用的有兩種，為采煤機(jī)截齒，掘進(jìn)機(jī)截齒。

截齒按幾何形狀分為扁形截齒和錐形截齒；按安裝方式分為徑向截齒和切向截齒。扁形截齒一般為徑向截齒，分為A、B兩種型式；錐形截齒一般為切向截齒，分為A、B兩種型式。

2、產(chǎn)品歷程

截齒為采掘機(jī)械截割煤和巖石的刀具，隨著采煤機(jī)的發(fā)展，截齒也有相應(yīng)的發(fā)展。我國(guó)采煤機(jī)是從購(gòu)進(jìn)與仿制開始發(fā)展的。

1）購(gòu)進(jìn)與仿制

世界上第1臺(tái)采煤機(jī)是原蘇聯(lián)于1952年生產(chǎn)并開始使用的，我國(guó)于1952年購(gòu)進(jìn)并使用，與此同時(shí)，雞西煤礦機(jī)械廠即開始進(jìn)行仿制工作，于1954年制造出我國(guó)第1臺(tái)深截式采煤機(jī)，即頓巴斯-1型采煤康拜因，隨后批量生產(chǎn)。在頓巴斯-1型采煤康拜因的基礎(chǔ)上，經(jīng)過 研究 、改進(jìn)和完善，設(shè)計(jì)制造了多種型式的采煤康拜因，這一時(shí)期的采煤機(jī)稱為中國(guó)第1代采煤機(jī)。

2）消化與研制

20世紀(jì)60年代初，在頓巴斯-1型采煤康拜因的基礎(chǔ)上，我國(guó)開始自行研制生產(chǎn)采煤機(jī)，1964年生產(chǎn)出MLQ-64型，1968年生產(chǎn)出MLQ1-80型淺截式單滾筒采煤機(jī)，成為我國(guó)第2代采煤機(jī)。

我國(guó)第2代采煤機(jī)的特點(diǎn)是截割部滾筒采用搖臂調(diào)高，牽引機(jī)構(gòu)也為鋼絲繩牽引，通過應(yīng)用證明，采用鋼絲繩牽引，繩筒磨損嚴(yán)重，使用壽命短，同時(shí)牽引力較小，容易拉斷而導(dǎo)致傷人和機(jī)器下滑事故。該類型采煤機(jī)采用了液壓傳動(dòng)，具有無級(jí)調(diào)速和過載保護(hù)等特點(diǎn)。

3）逐步成熟與發(fā)展

我國(guó)于20世紀(jì)60年代末70年代初開始研制第3代采煤機(jī)即雙滾筒采煤機(jī)。1975年生產(chǎn)的MLS3-170型采煤機(jī)，實(shí)現(xiàn)了滾筒采煤機(jī)由單滾筒向雙滾筒的飛躍。MLS3-170型采煤機(jī)的2個(gè)可調(diào)高滾筒放在采煤機(jī)的兩端，利用搖臂調(diào)高。牽引機(jī)構(gòu)采用圓環(huán)鏈牽引，提高了牽引力，但不適應(yīng)大傾角采煤。

MXA-300型系列采煤機(jī)是西安煤礦機(jī)械廠1983年研制生產(chǎn)的大功率無鏈牽引雙滾筒采煤機(jī)，采用了三頭螺旋滾筒，滾筒轉(zhuǎn)速有所降低；牽引機(jī)構(gòu)采用齒輪-銷軌式，傳動(dòng)平穩(wěn)，消除了鏈牽引的缺點(diǎn)，機(jī)器的使用壽命延長(zhǎng)，增設(shè)了副牽引部和可靠的液壓制動(dòng)裝置，可用于大傾角（40～50°）煤層而不需要設(shè)防滑安全絞車，提高了工作效率，加大了生產(chǎn)能力。

MG132Π320-W新型液壓牽引采煤機(jī)是由泰山建能公司、煤炭科學(xué) 研究 總院、新汶礦業(yè)集團(tuán)聯(lián)合研制完成的。該采煤機(jī)采用滾筒式采煤機(jī)發(fā)展趨勢(shì)的多電機(jī)橫向布置，液壓牽引系統(tǒng)打破常規(guī)，采煤機(jī)牽引部泵箱把長(zhǎng)期使用的“濕腔”布置分離液壓元件改為“干腔”布置，實(shí)現(xiàn)了采煤機(jī)液壓系統(tǒng)的創(chuàng)新。該機(jī)在同類采煤機(jī)設(shè)計(jì)中達(dá)到了國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。

1991年，由煤炭科學(xué) 研究 總院上海分院與波蘭科瑪克公司合作，研制成功我國(guó)第1臺(tái)采用交流變頻調(diào)速的MG344-PWD型薄煤層強(qiáng)力爬底板電牽引采煤機(jī)，性能良好，電牽引采煤機(jī)成為我國(guó)第4代采煤機(jī)。

2005年煤炭科學(xué) 研究 總院上海分院又開發(fā)出總裝機(jī)功率達(dá)1815kW的大功率采煤機(jī)。隨后，更大功率的電牽引采煤機(jī)MG900/2215-GWD也問世，該型采煤機(jī)的控制達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。

第二節(jié) 產(chǎn)品特點(diǎn)及應(yīng)用 分析

截齒是采煤機(jī)上的截割刀具，屬于易損件。目前，國(guó)內(nèi)外使用的截齒主要有兩類：割刀型截齒和鎬形截齒，其中應(yīng)用最廣的是鎬形截齒。傳統(tǒng)的兩類截齒的共同特點(diǎn)都是在截齒前端中心孔中鑲嵌硬質(zhì)合金頭，硬質(zhì)合金頭用釬焊的方法鑲焊在刀體頭部。

截齒主要用于煤礦開采及巷道、隧道、地面開溝等工程的掘進(jìn)。主要配用采煤機(jī)、掘進(jìn)機(jī)、銑刨機(jī)等設(shè)備。它的性能好壞直接影響采掘機(jī)械生產(chǎn)能力的發(fā)揮、功率的消耗、工作平穩(wěn)性和其他相關(guān)零部件的使用壽命。

截齒在工作時(shí)承受高的周期性壓應(yīng)力、切應(yīng)力、沖擊負(fù)荷。其主要失效形式為刀頭脫落、崩刀和刀頭、刀體磨損，在某些工況條件下也經(jīng)常因?yàn)榈扼w折斷造成截齒的失效。

第三節(jié) 產(chǎn)業(yè)鏈概述

一、在產(chǎn)業(yè)鏈中的位置

截齒是安裝在綜合機(jī)械采煤機(jī)最前端的割煤工具，是落煤及碎煤的主要工具。產(chǎn)品經(jīng)過原材料加工、生產(chǎn)、銷售等，安裝使用在采掘機(jī)械上，用于煤礦開采及巷道、隧道、地面開溝等工程的掘進(jìn)。

二、相關(guān) 行業(yè) 簡(jiǎn)述

截齒比較常用的有兩種，為采煤機(jī)截齒，掘進(jìn)機(jī)截齒。主要用于煤炭開采。

2008年，煤炭經(jīng)濟(jì)運(yùn)行呈前緊后松、總體良好的基本態(tài)勢(shì)。前8個(gè)月，受經(jīng)濟(jì)平穩(wěn)較快增長(zhǎng)拉動(dòng)，煤炭需求旺盛，價(jià)格持續(xù)上揚(yáng)。進(jìn)入9月份以后，受國(guó)際金融危機(jī)等影響，煤炭需求增幅下滑，庫(kù)存快速上升，價(jià)格大幅回落。

2008年全國(guó)規(guī)模以上企業(yè)原煤產(chǎn)量26.22億噸，同比增長(zhǎng)12.8%，增幅同比提高3.4個(gè)百分點(diǎn)。全國(guó)銷售煤炭26.12億噸，增長(zhǎng)7.52%，回落1.1個(gè)百分點(diǎn)。全年煤炭出口4543萬噸、進(jìn)口4040萬噸，同比分別下降14.6%和20.8%。凈出口503萬噸，比上年增加288萬噸。

2009年前三季度，全國(guó)原煤產(chǎn)量21.38億噸，同比增長(zhǎng)10.3%，增速同比減緩4.1個(gè)百分點(diǎn)。據(jù)海關(guān)統(tǒng)計(jì)，煤炭出口1685萬噸，下降52.8%；進(jìn)口8573萬噸，增長(zhǎng)1.7倍；凈進(jìn)口6888萬噸，去年同期為凈出口335萬噸。

煤炭供求形勢(shì)總體較為寬松，市場(chǎng)價(jià)格有所回落。9月末，秦皇島港存煤442萬噸，比上月末減少53萬噸，同比減少377萬噸；直供電廠存煤2958萬噸，比上月末減少6萬噸，同比減少492萬噸，處于正常水平。

第四節(jié) 產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

目前國(guó)內(nèi)外制造截齒工藝是將齒體鍛造成型，經(jīng)機(jī)加工后釬焊硬質(zhì)合金，再經(jīng)熱處理等方法，這種工藝制造的采煤機(jī)截齒經(jīng)礦山使用證明：鍛造釬焊截齒在采煤工作中抗沖擊性能好，體現(xiàn)了鍛造工藝的優(yōu)勢(shì)。但該截齒耐磨性能差，其原因是受釬焊工藝技術(shù)所限，齒體尖部焊接的硬質(zhì)合金有炸裂現(xiàn)象，截齒工作時(shí)硬質(zhì)合金存在生脫落現(xiàn)象，使截齒提前失效，縮短了截齒的使用壽命。
2005年，我國(guó)鑲鑄截齒新技術(shù)實(shí)現(xiàn)了采煤截齒傳統(tǒng)制造技術(shù)的根本性革命，圓了廣大煤炭生產(chǎn)企業(yè)的夢(mèng)想。鑲鑄截齒新技術(shù)不僅榮獲國(guó)家發(fā)明專利，而且在材料配方和制造工藝上取得新突破，以填補(bǔ)國(guó)家空白的結(jié)論通過了省級(jí)鑒定。

鑲鑄截齒與傳統(tǒng)的鍛造截齒相比，其優(yōu)點(diǎn)是以鑄代鍛、以鑄代焊，并用自制的耐磨合金替代了傳統(tǒng)的粉末硬質(zhì)合金。鑲鑄截齒具有以下三方面創(chuàng)新：一是截齒材料的創(chuàng)新；二是熱處理工藝的創(chuàng)新；三是鑲鑄工藝的創(chuàng)新。

第五節(jié) 產(chǎn)品生產(chǎn)工藝特點(diǎn)或流程

為了適應(yīng)煤炭生產(chǎn)發(fā)展的要求，滿足新型采掘機(jī)械的要求，截齒性能應(yīng)具有比能耗低、煤屑?jí)K度大、煤塵少、強(qiáng)度高、耐磨性高、自旋轉(zhuǎn)、工作可靠、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。目前常用的提高截齒的耐磨性和延長(zhǎng)使用壽命的工藝措施如下：

1、采用可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)的截齒

增大刀頭直徑D與固定軸直徑d的比值，使得截割中刀齒在齒座中自動(dòng)旋轉(zhuǎn)，刀齒的旋向使刀尖自動(dòng)刃磨，提高截齒的壽命。

2、利用熱噴涂技術(shù)對(duì)截齒進(jìn)行處理

熱噴涂是利用一種熱源將噴涂材料加熱至熔融狀態(tài)，并通過氣流吹動(dòng)使其霧化高速噴射到零件表面，以形成噴涂層的表面加工技術(shù)。熱噴涂技術(shù)可在金屬基體上沉積陶瓷涂層，將陶瓷耐高溫、耐磨、耐蝕等特性與金屬材料的強(qiáng)韌性、可加工性、導(dǎo)電導(dǎo)熱性等特性結(jié)合起來，以獲得理想復(fù)合涂層制品，已成為當(dāng)今復(fù)合材料及制品研制領(lǐng)域的一個(gè)重要發(fā)展方向。熱噴涂技術(shù)是一個(gè)涉及多學(xué)科，諸如金屬學(xué)、陶瓷學(xué)、高分子科學(xué)、表面物理學(xué)、表面化學(xué)、流體力學(xué)、傳熱學(xué)、等離子物理學(xué)等學(xué)科的邊緣科學(xué)。

采用熱噴涂工藝，在采煤機(jī)截齒體頭部噴焊一層高硬度耐磨合金，該合金層與截齒體具有良好的冶金結(jié)合，具有高硬度耐磨不脆裂的特點(diǎn)，其壽命比傳統(tǒng)的鑲嵌硬質(zhì)合金截齒高0.5～1倍左右，且制備工藝簡(jiǎn)單。

3、利用堆焊技術(shù)對(duì)截齒進(jìn)行處理

在傳統(tǒng)鑲嵌硬質(zhì)合金頭位置的截齒頭部，利用堆焊技術(shù)，按截齒形狀要求分層堆焊出截齒頭部。堆焊涂層的主要合金元素為鎢、鉻、釩，且合金元素含量與鎢系高速鋼基本一致，涂層處于熔融狀態(tài)，因此涂層結(jié)構(gòu)類似鑄造高速鋼組織，其組織由骨骼狀的共晶萊氏體和奧氏體的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物組成，保證涂層具有較高的硬度與耐磨性。涂層硬度為660.6HV，雖然不如硬質(zhì)合金的高，但是相比之下，涂層的抗沖擊性能要優(yōu)于硬質(zhì)合金，較適合于煤層中含有夾矸或有斷層的情況。

4、利用等離子束表面冶金對(duì)截齒進(jìn)行處理

等離子束表面冶金技術(shù)本質(zhì)上是一種快速非平衡冶金反應(yīng)過程，原則上可不受組成物的相溶性、熔點(diǎn)、密度等性質(zhì)的限制，可利用任意粉末的任意配比，獲得通常冶金方法不能得到的合金層。它是在噴涂、熔覆、堆焊之后發(fā)展起來的涂層技術(shù)，在傳統(tǒng)的熱處理工藝基礎(chǔ)上，對(duì)截齒齒體進(jìn)行等離子束表面冶金可以獲得耐磨抗沖擊涂層，與用傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的同型號(hào)截齒相比，壽命提高2倍以上，制造成本降低了20%，具有十分顯著的推廣應(yīng)用價(jià)值。

5、采用鑲鑄工藝制造截齒

鑲鑄截齒是采用在鑄型型腔中放硬質(zhì)合金，然后澆注鐵液一次成型。解決了釬焊截齒所存在的問題，通過調(diào)整鑄件合金元素的加入量，使截齒體具有較好的耐磨性和韌性，同時(shí)使硬質(zhì)合金和截齒體之間達(dá)到冶金結(jié)合，顯著提高硬質(zhì)合金和截齒體之間結(jié)合力。而且簡(jiǎn)化了工藝，降低了成本，并顯著提高了使用壽命，與鍛造釬焊截齒相比，綜合壽命提高4倍以上。

6、采用“三高”制粉工藝生產(chǎn)硬質(zhì)合金頭

采用“三高”制粉工藝生產(chǎn)硬質(zhì)合金頭材料具有以下特點(diǎn)：

1）選用“三高”制粉工藝生產(chǎn)的合金原料純度高，雜質(zhì)含量低；鎢粉還原和碳化溫度高，碳化鎢結(jié)晶較完整，避免了特別粗大的碳化鎢晶粒的出現(xiàn)，減少了合金潛在的裂源；

2）采用鈷相非均勻合金制造工藝制取硬質(zhì)合金頭，兼有高鈷合金的高韌性和低鈷合金的高耐磨性及粗晶粒合金的高韌性和細(xì)晶粒合金的高耐磨性等特點(diǎn)；

3）采用二次加料壓制成型的新工藝，可克服通常采用的手壓模成型出現(xiàn)的缺陷，使硬質(zhì)合金頭的密度基本趨向一致；

4）主要力學(xué)性能指標(biāo)：硬度HRC89，強(qiáng)度σb=2650MPa，沖擊韌性aK=16J/cm2。

采用“三高”制粉工藝生產(chǎn)硬質(zhì)合金頭技術(shù)研制的礦用截齒被應(yīng)用于EBJ—120TP型掘進(jìn)機(jī)，在平頂山煤業(yè)集團(tuán)一礦進(jìn)行的井下工業(yè)性試驗(yàn)中取得了好的效果。截齒消耗低于原所用截齒的指標(biāo)，其抗磨損性能和抗沖擊性能有了較大的提高。

第六節(jié) 國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 分析

截齒在掘進(jìn)過程中破碎煤巖時(shí)，其上受到的應(yīng)力會(huì)部分轉(zhuǎn)化為能量，故研制新的刀頭合金材料一直是截齒的發(fā)展方向。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，采煤機(jī)功率不斷增大，對(duì)截齒的工作性能要求也越來越高。由于礦山井下地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，巖石、矸石隨時(shí)出現(xiàn)在煤層中，因此對(duì)采煤機(jī)截齒不僅要有很好的耐磨性能，而且要有較高的抗沖擊性能。滲硼是近些年發(fā)展起來的一種新型熱處理工藝，它是向金屬或其他合金擴(kuò)散滲入硼元素，以獲得金屬材料的硼化物的化學(xué)熱處理方法。鋼鐵經(jīng)過滲硼以后，表面具有很高的硬度和較高的耐磨性、良好的耐蝕性、抗高溫氧化性和熱硬穩(wěn)定性。

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