專利名稱：裝卸粒料的斗子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種物料裝卸轉(zhuǎn)運(yùn)裝置，更具體地說，本發(fā)明涉及一種顆粒粉料的裝 卸轉(zhuǎn)運(yùn)裝置。
背景技術(shù)：
礦山和冶煉企業(yè)中，大量堆放有各種粒度不一相當(dāng)堅硬的顆粒粉料，為了對這些 堅硬的顆粒粉料進(jìn)行裝卸轉(zhuǎn)運(yùn)，通常采用動力鋼臂帶動的斗子來挖掘堆放的顆粒粉料、并 逐斗地將盛于其中的粒料進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)移位。取料的過程中，斗子要頻繁地以很大的沖擊力挖掘堆實(shí)程度不同的顆粒粉料，相 應(yīng)地，礦石或硬金屬屑類的顆粒粉料也會持續(xù)地沖擊斗子整體和切入斗子的金屬表面，因 此，斗子破損的原因包括整體受到?jīng)_擊震蕩、疲勞損壞、表面受到磨損和切割，嚴(yán)重的會產(chǎn) 生明顯的變形和溝槽；其失效的形式多是斗子整體及其取料口嚴(yán)重磨損變形，終至不能取 料。目前，冶金、礦山企業(yè)的堆取料機(jī)上的斗子形成一種主要的生產(chǎn)消耗件，單個斗子 的使用壽命僅三個月，已經(jīng)成為相關(guān)企業(yè)提高生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益的嚴(yán)重制約因素。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的是要提供一種裝卸粒料的斗子，該斗子 具有如下優(yōu)點(diǎn)斗子的整體結(jié)構(gòu)以及斗齒的結(jié)構(gòu)都更加合理，斗齒的抗變形能力和抗磨損 能力均大幅提高，因而能大幅增加斗子的使用壽命。為此，本發(fā)明的技術(shù)解決方案之一是一種裝卸粒料的斗子，其包括弧形的長板、兩 邊的側(cè)板、連接兩塊側(cè)板后端及長板頂端并向上延伸的安裝板，在長板和側(cè)板底部形成有 多個斗齒，斗齒包括齒底、齒頂，而所述兩邊側(cè)板底部斗齒的齒頂向外展開成喇叭狀，這些 斗齒與所述側(cè)板間的傾角為5 8度，所述長板的厚度與其對角弧長之比為1. 15-1. 30%, 所述側(cè)板的厚度為長板厚度的90-110% ；所述斗齒包括板體的基材和基材表面上堆焊的 2-3層耐磨合金，所述基材的材質(zhì)為低合金結(jié)構(gòu)鋼，所述耐磨合金為高碳高鉻鎳材質(zhì)。分析傳統(tǒng)的堆取料斗子，其失效主要原因包括斗子整體，在板體的厚度搭配上不 甚合理；斗齒的結(jié)構(gòu)形狀，在齒形及其角度設(shè)計上也有問題。盡管斗齒表面材料已做了耐磨 處理，但由于其力學(xué)結(jié)構(gòu)不甚合理，加上其耐磨合金中的碳鉻鎳的含量仍然偏低，導(dǎo)致其斗 齒容易變形、耐磨性不夠，不能有效保證斗子的使用壽命，也極大影響了企業(yè)的生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì) 效益。本發(fā)明裝卸粒料的斗子，在側(cè)板底部斗齒的結(jié)構(gòu)形狀上，采取相對側(cè)板外展的喇 叭狀的設(shè)計，并且優(yōu)化采取5-8度的外傾角，這樣一來，即使斗子頻繁不斷地以很大的沖擊 力挖掘堅硬顆粒粉料時，斜向外展斗齒的既能夠保證斗齒對顆粒粉料作有效的挖掘沖擊、 其斜面又能夠有效減緩顆粒粉料對于斗齒的齒頂、齒底乃至斗子主體的正面對撞沖擊破壞 和磨損；而且，與傳統(tǒng)斗子的基材板體厚度相比，本發(fā)明相應(yīng)增加了 30%左右即長板厚度
3與長板對角弧長之比增至1. 15-1. 30%、且側(cè)板厚度相應(yīng)增為長板厚度的90-110%。這樣 厚度搭配的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，能降低斗子在沖擊及反作用中振動的諧振頻率、相對運(yùn)動磨損的頻 率和幅度，同時，厚度增加還增加了耐磨損、抗沖擊、抗變形的富余量，進(jìn)而，本發(fā)明斗子采 用專門定制的高碳高鉻鎳焊條堆焊在基材板體外表形成耐磨合金層，這樣綜合作用的結(jié) 果，大幅增加了斗子主體和斗齒抵抗變形和抵抗磨損的能力，因而大幅增加了斗子的使用 壽命，試用證明本發(fā)明裝卸粒料的斗子在總體成本上相對傳統(tǒng)的提高僅約3%，但工作壽 命卻大幅增加為3年，提高了 12倍，由此可見本發(fā)明斗子的結(jié)構(gòu)改進(jìn)效果非常顯著、性價 比非常高。為進(jìn)一步優(yōu)化高碳高鉻鎳耐磨合金的材質(zhì)、優(yōu)化合金材質(zhì)的固溶強(qiáng)化及合金硬度 同時，增進(jìn)合金的析出強(qiáng)化效果和耐磨性，確保在高含碳量情況下，既有高耐磨性又有良好 的沖擊韌性，從而防止脆性斷裂，本發(fā)明包括如下的具體改進(jìn)所述耐磨合金材質(zhì)的重量組 成為 C 3. 0-3. 5%, Mn 0. 8-1. 0%, Cr 26-32%, Ni 3-5%, Fe :54_63%，余量為雜質(zhì)。為進(jìn)一步克服齒高比上的薄弱性而增加其粗短率和結(jié)實(shí)性，提高斗子工作壽命， 本發(fā)明包括如下的具體結(jié)構(gòu)改進(jìn)所述斗齒的總厚度為所述長板厚度的1. 80-2. 10倍，所述斗齒的高度為長板立高 的 6. 5-7. 5%。為進(jìn)一步提高斗齒的硬度和機(jī)械強(qiáng)度、提高斗子整體的機(jī)械強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)合理性， 有的放矢地堆焊合金和增加厚度，保證較高回報地增加工作性能和工作壽命，本發(fā)明包括 如下的具體結(jié)構(gòu)改進(jìn)每層耐磨合金厚度為2_5mm。所述堆焊的耐磨合金層區(qū)高度為所述斗齒齒高的 1. 3-1. 5倍，堆焊耐磨合金層區(qū)的總厚度與斗齒總厚度相等。為進(jìn)一步從結(jié)構(gòu)力學(xué)上提高斗齒的機(jī)械強(qiáng)度和挖掘性能，避免斗齒過高而致易 損、減少齒頂寬度以提高效率減小磨損，增加斗齒密度和斗齒起伏波動比率以提高斗子工 作性能和效率、相應(yīng)增加斗子和斗齒工作壽命，本發(fā)明包括如下的具體結(jié)構(gòu)改進(jìn)相鄰斗齒的齒底距是其齒底寬度的15-25%。所述斗齒的齒底寬為50-55mm，相鄰斗齒的齒底距為9-llmm，每個斗齒占距為 59-66mm。所述斗齒的齒高是其齒底距的4-6倍；所述齒頂寬為齒底距的1. 5-2. 5倍。所述長板的對角弧長為1350-1390mm，所述長板的厚度為16mm，所述安裝板的厚 度為所述長板厚度的70-80%。本發(fā)明斗齒的上述結(jié)構(gòu)改進(jìn)可以在確保斗齒所受沖擊磨損減小、提高斗齒強(qiáng)度、 延長斗齒壽命前提下，減少斗齒及取料口的堆焊范圍，降低堆焊成本，提高改進(jìn)效率。相應(yīng)地，本發(fā)明的另一技術(shù)解決方案是一種如上所述裝卸粒料的斗子的制造方 法，該方法包括如下步驟下料切板、板件組焊、堆焊斗齒，而所述下料切板步驟中，斗齒的 下料尺寸為設(shè)計斗齒的尺寸減去堆焊厚度；所述堆焊斗齒步驟包括如下操作清除板體基 材表面的污銹、烘干焊條、分層堆焊、層間緩冷；堆焊所用焊條為高碳高鉻鎳材質(zhì)。本發(fā)明的斗子的制造方法在試驗(yàn)摸索基礎(chǔ)上優(yōu)化結(jié)構(gòu)選擇板材、確定厚度，對斗 子整體結(jié)構(gòu)加以改進(jìn)，而且采用專門定制的高碳高鉻鎳材質(zhì)焊條對斗齒外表加以堆焊強(qiáng)化 處理。
4
為進(jìn)一步從提高定制焊條的機(jī)械強(qiáng)化性能，從焊接過程各環(huán)節(jié)充分發(fā)揮定制焊條 的潛在性能，本發(fā)明方法包括如下的具體改進(jìn)堆焊采用直流焊機(jī)以反極性接法連接焊條和斗子；堆焊前預(yù)熱斗齒至90-110°C ； 烘干焊條的溫度為350-400°C，持續(xù)保溫2h或以上，所述焊條的焊芯材質(zhì)與堆焊層材質(zhì)具 有完全相同或基本相同的重量組成。試用證明，本發(fā)明的制造方法對斗子的改造效果非常顯著，工作壽命提高10倍以 上而改造成本增加微乎其微。以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。


圖1為傳統(tǒng)斗子結(jié)構(gòu)主視角度的局部剖視示意圖。圖2、3分別為圖1斗子的右視、俯視角度的局部剖視示意圖。圖4為本發(fā)明斗子結(jié)構(gòu)實(shí)施例主視角度的局部剖視示意圖。圖5、6分別為圖4斗子實(shí)施例的右視、俯視角度的局部剖視示意圖。如圖1、2、3，所示分別為傳統(tǒng)斗子結(jié)構(gòu)的主視、右視、和俯視角度局部剖視的示意 圖。其包括弧形的長板10、連接兩塊側(cè)板后端及長板頂端并向上延伸的安裝板20、兩邊的 側(cè)板30，在長板10和側(cè)板30底部形成有多個斗齒40，斗齒40包括齒底B、齒頂T，由圖上 尺寸標(biāo)注(單位均為mm)可見，傳統(tǒng)斗子主要缺陷如下主體包括長板10、側(cè)板30、安裝板20，各板厚度均為12mm，強(qiáng)度不夠(其它尺寸見 圖上標(biāo)注，不逐一引述)，工作沖擊下自身和斗齒40都易變形磨損；斗齒40結(jié)構(gòu)也不合理 斗齒的高度為長板立高710mm的9-10%比例過大、結(jié)構(gòu)較單薄，斗齒40上下表面與主體鋼 板表面在同一平面，無傾角，齒頂寬32mm、齒底寬75mm、齒頂距75mm，齒形粗大稀疏，取料阻 力大，礦料對撞斗齒40和主體鋼板，沖擊、磨損都很大，半齒及主體磨損快；斗齒40 堆焊材料成分為(wt% )C 1. 2-1. 5,Mn 0. 8-1. OXr :15_19、Ni 0. 7-1. 0、 余量成分主要為Fe。此堆焊材料成分設(shè)計存在問題合金強(qiáng)化效果達(dá)不到要求，堆焊層區(qū) S金屬硬度、耐磨性不夠，容易被磨損；堆焊層區(qū)S高度為取料口上IOOmm以內(nèi)，堆焊工作量 大，成本高。由于以上系列原因，造成傳統(tǒng)斗子成本不低、但使用壽命卻很短。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明斗子制作實(shí)例1 本實(shí)施例1制作過程包括如下操作1)參照附圖4、5、6的結(jié)構(gòu)，放樣后采用數(shù)控切割板料，然后組焊板件，其中斗齒40 下料尺寸為圖中尺寸減去堆焊厚度，斗齒外傾角度5度，板體基材的齒頂寬度10. 5mm ；2)斗齒堆焊前，嚴(yán)格清除板體基材表面的鐵銹、油污等，適當(dāng)預(yù)熱斗齒至100°C ；3)定制焊條的直徑4mm，焊條使用前必須烘干，烘干溫度350-400°C，保溫2h，隨取 隨用；4)采用直流焊機(jī)，其電源輸出端以反極性接法分別連接焊條和斗齒；選取焊接電 流 130-180A ；
5)在斗子取料口即斗齒處進(jìn)行堆焊操作，第一層電流略小，往后逐層增加，每層焊 后緩冷，堆焊3層，得到堆焊耐磨層的化學(xué)成分(wt% )為=C 3. 2，Mn :0· 91，Cr :28· 5，Ni 4. 3，F(xiàn)e :56，余量為雜質(zhì)；堆焊后齒頂寬度21. 5mm。本發(fā)明斗子制作實(shí)例2:本實(shí)施例2制作過程與實(shí)施例1類似但取斗齒外傾角度6度，板體基材的齒頂 寬度取為IOmm;然后在斗子取料口即斗齒處進(jìn)行堆焊處理，得到堆焊耐磨層的化學(xué)成分為 (wt% ) =C 3. 3，Mn :0. 88，Cr :30· 5，Ni :4· 1，F(xiàn)e :60，余量為雜質(zhì)；堆焊后齒頂寬度 22mm。本發(fā)明斗子結(jié)構(gòu)實(shí)施例如圖4、5、6，所示分別為采用制作實(shí)例1或2類似方法制得的本發(fā)明斗子實(shí)施例 結(jié)構(gòu)在主視、左視、和俯視角度的局部剖視示意圖(本實(shí)施例結(jié)構(gòu)未標(biāo)明尺寸與圖1、2、3中 相應(yīng)尺寸相同，單位均為mm)。本發(fā)明斗子實(shí)施例結(jié)構(gòu)，其包括弧形的長板10、兩邊的側(cè)板 30、連接兩塊側(cè)板后端及長板頂端并向上延伸的安裝板20，所述長板10、兩邊側(cè)板30的材 質(zhì)為低合金結(jié)構(gòu)鋼。在長板10和側(cè)板30底部形成有多個斗齒40，斗齒40包括齒底B、齒 頂T，而所述兩邊側(cè)板30底部斗齒40的齒頂T向外展開成喇叭狀，這些斗齒40與所述側(cè)板 30間的外傾角為7度；由圖1、4可見，本發(fā)明斗子實(shí)施例的半徑為840mm，長板10弧長約為1/4圓周長， 概算可得其弧長840mmX Π /2 = 1319mm，則其對角弧長=〔13192+4002〕1/2 = 1378mm ；而 所述長板10的厚度為16mm，與其對角弧長1378之比約為1. 16%;所述側(cè)板30的厚度為長 板10厚度的100%。所述安裝板20的厚度12mm為所述長板厚度的75%。所述斗齒40包括板體的基材和基材表面上堆焊的3層高碳高鉻鎳材質(zhì)耐磨合 金層S(層構(gòu)未予詳示)，所述基材的材質(zhì)為低合金結(jié)構(gòu)鋼；堆焊的每層耐磨合金厚度為 3. 5mm,斗齒40的總厚度d = 30mm約為長板厚度的2倍。所述斗齒40的高度50mm為長板 立高710mm的7%，斗齒40的高度比例更粗短、結(jié)構(gòu)更結(jié)實(shí)，然而斗齒40的齒高卻達(dá)其齒底 距IOmm的5倍，較之傳統(tǒng)齒高70mm為其齒底距32mm的2. 2倍而言，本實(shí)施斗齒的波動起 伏率大增；相鄰斗齒40的齒底距IOmm是其齒底寬度53mm的19%，這樣每個斗齒40占距 為63mm、較傳統(tǒng)每個斗齒占距107mm(即75+32)減少40%，因此排齒更密，本實(shí)施例齒頂寬 約22mm為齒底距的1. 5-2. 5倍，齒頂距40. 7mm,齒頂寬也遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)的，齒形更尖銳，挖掘 效果更強(qiáng)、磨損更小。本發(fā)明耐磨合金堆焊層區(qū)S的合金材質(zhì)重量百分組成為C: (3. 0-3. 5)，Mn: (0. 8-1. 0), Cr (26-32)，Ni (3-5)，F(xiàn)e (54-63)，余量為雜質(zhì)，雜質(zhì)中 Si (0. 8-1. 0)，B (0. 9-1. 2), V (0. 6-0. 8)，應(yīng)避免的雜質(zhì)P 彡0. 02，S 彡0. 03 ；比傳統(tǒng)材質(zhì)而言，本發(fā)明耐 磨合金堆焊層大幅提高的碳含量可增加固溶強(qiáng)化及合金硬度，大幅提高的鉻含量可增進(jìn)合 金的析出強(qiáng)化效果和耐磨性，更高的鎳含量，可確保在高含碳量情況下，既有高耐磨性又有 良好的沖擊韌性，更能防脆性斷裂；以上的化學(xué)成分改進(jìn)達(dá)到了更高硬度、更高耐磨性及更 好沖擊韌性的綜合優(yōu)化效果，具備了較好的合金綜合性能。堆焊的耐磨合金層區(qū)S高度為 所述斗齒40齒高的1. 4倍達(dá)到70mm，堆焊層區(qū)S的總厚度與斗齒總厚度d相等，較之傳統(tǒng) 斗齒堆焊的耐磨合金層區(qū)高度低30mm，減少了約30%的耐磨合金堆焊量。
權(quán)利要求
一種裝卸粒料的斗子，其包括弧形的長板、兩邊的側(cè)板、連接兩塊側(cè)板后端及長板頂端并向上延伸的安裝板，在長板和側(cè)板底部形成有多個斗齒，斗齒包括齒底、齒頂，其特征在于所述兩邊側(cè)板底部斗齒的齒頂向外展開成喇叭狀，這些斗齒與所述側(cè)板間的傾角為5～8度，所述長板的厚度與其對角弧長之比為1.15 1.30％，所述側(cè)板的厚度為長板厚度的90 110％；所述斗齒包括板體的基材和基材表面上堆焊的2 3層耐磨合金，所述基材的材質(zhì)為低合金結(jié)構(gòu)鋼，所述耐磨合金為高碳高鉻鎳材質(zhì)。
2.如權(quán)利要求1所述的裝卸粒料的斗子，其特征在于所述耐磨合金材質(zhì)的重量組成 為 C 3. 0-3. 5%, Mn 0. 8-1. 0%,Cr :26-32%,Ni :3-5%,Fe :54_63%，余量為雜質(zhì)；每層耐 磨合金厚度為2-5mm。
3.如權(quán)利要求1所述的裝卸粒料的斗子，其特征在于所述斗齒的總厚度為所述長板 厚度的1.80-2. 10倍，所述斗齒的高度為長板立高的6. 5-7.5%。
4.如權(quán)利要求1所述的裝卸粒料的斗子，其特征在于所述堆焊的耐磨合金層區(qū)高度 為所述斗齒齒高的1. 3-1. 5倍，堆焊耐磨合金層區(qū)的總厚度與斗齒總厚度相等。
5.如權(quán)利要求1所述的裝卸粒料的斗子，其特征在于所述長板的對角弧長為 1350-1390mm，所述長板的厚度為16mm，所述安裝板的厚度為所述長板厚度的70_80%。
6.如權(quán)利要求1所述的裝卸粒料的斗子，其特征在于相鄰斗齒的齒底距是其齒底寬 度的 15-25% ο
7.如權(quán)利要求1所述的裝卸粒料的斗子，其特征在于所述斗齒的齒底寬為50-55mm， 相鄰斗齒的齒底距為9-11mm，每個斗齒占距為59_66mm。
8.如權(quán)利要求1所述的裝卸粒料的斗子，其特征在于所述斗齒的齒高是其齒底距的 4-6倍；所述齒頂寬為齒底距的1. 5-2. 5倍。
9.一種如權(quán)利要求1-9之一所述裝卸粒料的斗子的制造方法，該方法包括如下步驟 下料切板、板件組焊、堆焊斗齒，其特征在于所述下料切板步驟中，斗齒的下料尺寸為設(shè)計 斗齒的尺寸減去堆焊厚度；所述堆焊斗齒步驟包括如下操作清除板體基材表面的污銹、 烘干焊條、分層堆焊、層間緩冷；堆焊所用焊條為高碳高鉻鎳材質(zhì)。
10.如權(quán)利要求9所述裝卸粒料的斗子的制造方法，其特征在于堆焊采用直流焊機(jī)以 反極性接法連接焊條和斗子；堆焊前預(yù)熱斗齒至90-110°C ；烘干焊條的溫度為350-400°C， 持續(xù)保溫2h或以上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種裝卸粒料的斗子，其包括弧形的長板、兩邊的側(cè)板、連接兩塊側(cè)板后端及長板頂端并向上延伸的安裝板，在長板和側(cè)板底部形成有多個斗齒，斗齒包括齒底、齒頂，而所述兩邊側(cè)板底部斗齒的齒頂向外展開成喇叭狀，這些斗齒與所述側(cè)板間的傾角為5～8度，所述長板的厚度與其對角弧長之比為1.15-1.30％，所述側(cè)板的厚度為長板厚度的90-110％；所述斗齒包括板體的基材和基材表面上堆焊的2-3層耐磨合金，所述基材的材質(zhì)為低合金結(jié)構(gòu)鋼，所述耐磨合金為高碳高鉻鎳材質(zhì)。本發(fā)明裝卸粒料的斗子整體結(jié)構(gòu)以及斗齒的結(jié)構(gòu)都更加合理，斗齒的抗變形能力和抗磨損能力均大幅提高，因而能大幅增加斗子的使用壽命。
文檔編號B65G65/04GK101974919SQ20101028751
公開日2011年2月16日 申請日期2010年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月16日
發(fā)明者劉學(xué)文, 吳治國, 李祥勝, 王孝偉, 石仕平, 簡軍 申請人:廣東韶鋼松山股份有限公司