[发明专利]一种提高支护钢支架强度的方法

说明书

所属技术领域：

本发明涉及煤矿支护支架，更确切地说涉及提高钢支架强度的方法。

背景技术：

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，成型过程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。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种提高支护钢支架强度的方法，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。

本发明所述的方法，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℃。

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。

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，一般在500-800mm/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。

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、废旧工字钢支架采用闪光对接工艺焊接。

有益效果：

采用本发明所述的先成型、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。

具体实施方式

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查。

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--1300℃；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600mm/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℃。

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℃，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，举例如下：

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《煤矿用型钢可缩性支架企业标准》(Q/HBKJ012-2008)的要求，可全面替代新U型钢。