由于普通的可伸缩带式输送机无法实现平面弯曲运输，运输顺槽只有每逢一个拐点增设一台可伸缩带式输送机，与前方的输送机首尾搭接，从而实现原煤的连续运输。由于可伸缩胶带机机头外形尺寸比较大，无形中增加了拐点处巷道断面，造成拐点处轨道运输困难。还有，当工作面推采到距拐点适当距离时，转载机前方的带式输送机将无法继续缩短，必须拆除原来安装在此的不可伸缩的普通胶带机机头、机尾，更换可弯曲、可伸缩的运输设备，以实现拐点前方胶带机与转载机之间的运输搭接。同时，当综采工作面转载机头推至拐点时，还必须进行工作面的调斜及液压支架的调向工作，以使工作面逐渐旋转，确保回采时转载机与工作面垂直而不致破坏转载机。所以，综采工作面过拐点的关键问题之一是运输设备的搭接问题。
1．1综采工作面过拐点时对主运输设备的要求
由于拐点前后运输顺槽方位不同且综采工作面多采用后退式开采方法，同时考虑到综放工作面单产高的特点，通过拐点的运输设备必须具备以下的基本性能。
可实现平面弯曲运输；具有可伸缩性；输送能力与工作面设备相配套。
1．2运输设备的搭接问题
拆除拐点处可伸缩胶带运输机（简称胶带机）机头、机尾时，拐点距工作面煤壁的最小距离可由下式确定：
S＝P＋L＋J－H
式中：S——拐点距煤壁的最短距离（拆换胶带机机头时）
P——可伸缩胶带机机头段长度（SSJ－1000／2×75型胶带机机头段长度为35m）
L——设备列车长度（一般为50～65m）
J——转载机机头到工作面煤壁的长度（一般为35～40m）
H——列车尾与转载机可交叉的最大距离（一般为15m）
据此可以计算出，工作面过拐点时拐点距煤壁的距离大约为110～130m，胶带机拆除后将有P＋L＝85～100m的距离需重新铺设可弯曲可伸缩的运输设备，以实现转载机与前部胶带机之间的搭接。
2可平面弯曲可伸缩带式输送机转角装置
可平面弯曲可伸缩带式输送机转角装置（简称可平面弯曲胶带转角装置）采用落地式组合门形框架结构，门形架与主梁通过销轴铰接固定。悬挂在主梁上的托辊架在胶带拉力的作用下可沿水平、垂直方向转动，以实现胶带的自动调偏，确保胶带在转弯时不跑偏、不洒煤。使用时只需将该装置加设在胶带机中部（运输顺槽拐点处）便可以实现胶带机的转向运输，同时该装置还可以充分利用原有设备可伸缩、运输能力大的特点而无需追加动力源。从而在低耗的前提下完全满足工作面过拐点时对主运输设备的基本要求。
2．1结构特点
由于主梁与门形架间采用销轴铰接结构，使主梁与门形架可以相对转动，可以实现拐点处胶带转弯折线模拟圆弧，达到平面转弯。
上托辊架（承载托辊组）与主梁之间采用了悬挂铰接结构，当托辊组因胶带张力作用而向弯曲半径中心偏移时，胶带、托辊组及物料的重力又产生一个向弯曲半径外侧的作用力矩，使托辊组为导正胶带而抬高的角度根据各力的作用而自行调整，自行调整的上托辊架能使胶带水平导向力处于最佳状态，当胶带张力和煤量发生变化时，胶带亦可实现自动调节，使胶带处于最佳运行状态。
上托辊组采用钢架结构，托辊槽角为60°，因在带式输送机中，胶带成槽角增大，可使胶带的居中自动调节能力增大，胶带跑偏程度降低，所以，这一结构增大了托辊组的刚度，同时也增加了胶带的自动调节能力。
承载托辊组和回程托辊组都采用了可以调节倾角的结构，使胶带在运行时偏向曲率半径中心，胶带的倾斜将会使胶带两边受力差减小，减小胶带因受力不均而产生的变形与损坏。
门形架每3m一组，承载托辊每1m一组，回程托辊每1．5m一组，门形架腿与梁之间用螺栓紧固连接，相邻门形架之间用胶带机中间架配合膨胀销轴连接，便于拆卸、安装、运输，弯曲段有较好的刚度，与原胶带机连接也十分方便。
由于胶带与托辊之间的摩擦反力的作用，使承载托辊组在水平方向发生偏转，根据斜置托辊的纠偏原理，胶带会有一个回到胶带输送机理论中心位置的运动趋势；当承载后摩擦反力增大时，纠偏效果越明显，胶带越接近理论中心位置，即胶带承载后会自动接近最佳的运行状态。
2．2基本原理
对承载托辊组进行受力分析：
胶带张力的分力产生的力矩F1L1作用于托辊组，使其产生以悬挂铰接点为圆心的旋转运动，偏向拐点曲率半径中心；与其平衡的力矩有G1X1＋G2X2＋F2L2＋G3X1＋F3L3。
即：G1X1＋G2X2＋F2L2＋G3X1＋F3L3＝F1L1
式中：G1——胶带的重力
G2——托辊组的重力
G3——广物料的重力
F1——胶带张力的水平分力
F2——胶带运行时产生的离心力
F3——物料运行时产生的离心力
X1、X2、L1、L2、L3——力臂
在空载状态下，由于胶带张力较大而离心力较小，物料重力与离心力为0，G1X1与G2X2较小，所以整个系统为了平衡胶带张力力距而产生的偏斜角较大，此时胶带存在一定程度的跑偏现象。即向拐点弯曲半径中心偏移。
在重载状态下，根据力矩平衡公式：
G1X1＋G2X2＋F2L2＋G3X1＋F3L3＝F1L1
由空载变为重载状态，F2L2＋G3X1＋F3L3的增量比F1L1的变化量大，所以系统的偏斜角在重载时比空载时要小，整个承载托辊组会向胶带机理论中心（拐点曲率半径外侧）偏移，接近胶带的最佳运行状态。
从理论上看，该装置用于综采工作面过拐点的运输设备上是符合要求的。
3可平面弯曲胶带转角装置在砚北煤矿的应用
砚北煤矿自1998年12月联合试运转以来，综采工作面过大角度拐点已达17次，其中有15个拐点应用了可平面弯曲胶带转角装置，达到了预期的使用效果并取得了圆满成功。
3．1在工作面过拐点时的应用
S1 103工作面位于南一采区南翼＋1120水平，运输顺槽实际走向长度1277m，受煤层底板等高线起伏等限制，工作面分三段布置，运输顺槽2（上标＃）拐点前方位为358°33′，拐点后方位为343°13′，拐点转角为15°10′。在工作面通过2（上标＃）拐点时，安装胶带转角装置30m，顺利实现了胶带机的平面弯曲转角运输，输送能力与转载机匹配。
3．1．1拆除拐点处胶带机机头时工作面的最佳位置
拆除拐点处胶带机机头时工作面与拐点的最小距离（即最佳位置）可由下式确定：
S＝P＋L＋J－H（单位均为m）
在S1 103工作面，上式中P＝35m；L＝58m；J＝38m；H＝15m。
据此可计算出S1 103工作面过2（上标＃）拐点时拆除拐点处胶带机机头的最晚时间应当是煤壁距拐点35＋58＋38－15＝116m时。实际操作为S＝126m。
3．1．2胶带转角装置的优缺点
优点：胶带转角装置结构简单、重量轻，安装与拆卸都特别容易，工人劳动强度小；安装过程中，弯曲段模拟圆弧时无需精确定位，安装比较简单；承载托辊组和空载托辊组可以实现前、后倾斜，调整方便；由于采用了悬置托辊架结构，使胶带水平导向力始终保持最佳状态，可得到较小的弯曲半径（60m）和较大的转弯角度；由于采用了钢结构，弯曲段整体刚度较大，系统调偏能力强；使用转角装置后，可实现拐点前后胶带机的直接对接，可减少拆卸、运输拐点后部胶带，减少安装、拆卸拐点后部胶带机机尾各一次，省力省时；工作面生产过程中，胶带自动拆缩，工人劳动强度小。拐角装置与转载机输送能力匹配，对工作面设备运行和生产影响小。
缺点与不足：拐点处由于安设了转角装置，对工作面运输有一定影响；当煤量小时有跑偏及洒煤现象；转弯时胶带两边受力不均，会使胶带变形而影响其使用寿命。
3．2在最大限度地发挥运输设备效能时的应用
砚北煤矿S1 201工作面位于南一采区北翼＋1185水平，运输顺槽实际走向长度1081．1m，受煤层底板等高线起伏限制，工作面分三段布置：
第Ⅰ段，全长292．2m，方位341；第Ⅱ段，全长571．3m，方位343。
由于第Ⅱ段在掘进过程中破底。为甩掉底板岩石，本段在01／11点里236．3m至01／19点里26m段进行爬坡，坡度＋17‰，全长130m。
第Ⅲ段，全长217．6m，方位328。
按照巷道布置的实际情况，同时考虑选用设备的输送性能（SSJ—1000／2 75胶带输送机输送长度为800m左右），该工作面运输顺槽安设可伸缩胶带机时有两种方案：
3．2．1方案1
每逢一个拐点安设一台，共设置三台胶带机。但在此方案中，由于用了三台胶带机运输，增加了工作面的装机容量与设备数量，增加了一个配电点，因1（上标＃）、3（上标＃）胶带机输送距离过短，使设备无法达到其最佳效能，从而降低了工作面的综合效益。
3．2．2方案2
在2（上标＃）拐点安设可平面弯曲胶带转角装置，将2（上标＃）胶带机机头布置在运输顺槽爬坡段起始处，（避免1（上标＃）胶带机因爬坡影响其性能），工作面共安设两台胶带机。这样可以克服方案1存在的问题，使运输顺槽运输设备达到高效低耗的运行状态，少安装一台胶带机，少设一个配电点，可以节约相当一部分劳动力和生产时间，简化了供电系统，减小了维护量，降低了材料消耗。
3．2．3经济效益
我们通过两种方案的比较可以看到，使用可平面弯曲转角装置可以节约设备材料费用42万元，节约设备安装、运输、拆卸及人工费用8．5万元，节约电费7．5万元；可节约生产时间96小时，间接效益150万元；这样，每使用一次创造的综合经济效益在200万元以上。
4结论
经过几年来共十五个拐点的实践证明，可平面弯曲胶带转角装置结构简单，费用低廉，性能稳定，技术含量高。目前，转角在15°10′及以下时，完全可以满足综放工作面过拐点对主运输设备的基本要求，对综采面乃至全矿井的高效低耗开采都具有巨大的推动作用，值得进一步推广使用。
作者简介：
乔中栋，男，1965年出生。1984年毕业于阜新矿业学院，学士学位，高级工程师，现任甘肃华亭煤电股份有限公司砚北煤矿总工程师。
高速线材预精轧高铬钢辊环的试制开发
张宇翔 冯文华 于忠武 邹晓伟
（酒钢机械制造公司 嘉峪关 735100）
摘要：本文通过对高铬钢特性的研究，总结出高铬钢在辊环生产中的应用特点，确定合理的化学成分要求，结合酒钢自身的特点，确定了合理的离心铸造和热处理工艺方法，生产合格的高铬钢辊环，应用在高线生产，替代贝氏体辊环，解决高速钢辊环的热裂和贝氏体辊环的耐磨问题。
关键词：高铬钢 辊环 化学成分 热处理
1前言
高铬钢是20世纪80年代欧洲主要轧辊生产厂在综合分析高铬铸铁工作辊技术特性和使用实践的基础上，参照Cr12MoV（SKD－11）冷作模具钢材质特性，经过试验研究开发的含铬量为8％～14％，含碳量为0．7％～1．4％，以及含有钼、镍和适量铌、钛等合金元素的铸钢轧辊新材质。这种材料具有优良的抗热裂性能和高的耐磨性能。宝钢从法国和比利时引进了高铬钢轧辊应用在热轧带钢连轧粗轧机架。经过使用结果证明，在热轧带钢连轧机组粗轧机架上使用高铬钢轧辊时，由于高铬钢比高铬铸铁材质更加富集铬的集体组织，它的耐磨性极好，比其他材质的轧辊提高轧制量一倍以上，不仅使生产效率明显提高，而且可以为精轧机组提供具有严格尺寸公差的坯料。此外，由于高铬钢工作层基体组织中的碳化物含量低，促使高铬钢轧辊较之铸钢或无限冷硬铸铁轧辊具有更好的抗热裂能力。
酒钢宏兴股份有限公司线棒工序一高线预精轧K14～K17机架采用高速钢辊环生产，正常使用寿命单槽轧制量为3000～3600吨。随着生产的强化和轧机老化，K13机架轧制公差变大，给预精轧K14机架造成强大的冲击力，严重影响了K14机架高速钢辊环的使用寿命，往往在单槽轧制量500～700吨左右造成高速钢辊环纵向裂纹，增加了换辊次数，严重影响了高线的正常生产。为适应粗轧机架老化，钢坯冲击力变大给预精轧机架带来的不利影响，曾一度使用高镍铭钼球墨铸铁针状贝氏体辊环替代高速钢辊环以消除纵向裂纹，延长换辊周期，但由于耐磨度提高有限，轧制量依然维持在600吨左右，并无明显改善。为适应高速轧钢的要求，酒钢机械制造公司依据高铬钢轧辊在粗轧机架使用的抗热裂性能和高的耐磨性能优势，试制开发高铬钢辊环应用在K14预精轧机架，消除裂纹影响提高轧制量，延长换辊周期，取得明显效果。
2辊环失效形式分析
2．1高速钢辊环失效形式分析