一种合金、液压支架连接头及其制备方法技术领域
本发明属于煤矿综采设备液压支架制备技术领域，特别涉及一种连接头的制备方
法。
背景技术
液压支架是煤矿综采设备中的支护设备,其作用是支护和控制顶板,防止其冒落,
为工作面设备和人员提供安全的作业空间,具有支撑、切顶、推移输送机等一系列功能。推
移连接头是液压支架和刮板输送机的连接部件，在工作面推进过程中与推杆一同起推溜和
拉架的作用，使用条件恶劣，工作时受力比较复杂；除受正常的拉、压、扭弯交变载荷外，还
受到较大的冲击载荷；另外，由于煤矿作业环境较差，可能出现诸多不可预测因素，如蹩、卡
等现象使连接头的受力状况更加恶化。其性能的好坏对工作面的安全和正常推进起到了至
关重要的作用。
液压支架连接头有单耳和双耳两种结构，其中双耳结构具有更高的强度，为大多
数液压支架设备所采用。目前，双耳结构连接头主要采用铸钢件，具有制备工艺简单、成本
低的优点；但铸钢件在冶炼和结晶的过程中，存在内部组织不均匀性，晶粒粗大，塑性、韧性
恶化严重；而且铸钢件存在难以完全避免的铸造缺陷，例如缩松、气孔、砂眼等，必然导致连
接头强度下降；同时，由于合金元素添加不合理、热处理制度不科学等也导致连接头材料组
织中晶粒粗大等等，这些原因都是导致推拉头材料强度低、进而出现断裂失效的直接因素。
在徐矿集团张双楼煤矿、神华神东集团石圪台煤矿、大同煤矿等实际使用表明，铸钢件连接
头断裂现象比较严重，严重影响了正常生产。因此，急需采用新的制备方法、新的材料成分
设计和热处理工艺来提高液压支架连接头的强度。
发明内容
为了克服上述缺点，本发明的目的在于提供一种合金、液压支架连接头及其制备
方法，由本发明获得的液压支架连接头具有较高的强度和良好的塑韧性，可大大提高液压
支架的使用安全性和使用寿命。
根据上述发明目的的一个方面，本发明提供的合金采用以下技术方案：一种合金，
以质量计，包括以下组分：0.2～0.5％C、1.5～3.5％Cr、0.5～1.5％Mo、1.0～5.0％Ni、0.5
～1.5％V、0.6～1.2％Si、0.6～1.2％Mn、0.1～0.5％Ce，以及86～94％Fe。
根据本发明的合金，优选地，以质量计，所述合金中S含量<0.05％，P含量<0.05％。
根据本发明的合金，优选地，以质量计，所述合金由以下组分组成：0.2～0.5％C、
1.5～3.5％Cr、0.5～1.5％Mo、1.0～5.0％Ni、0.5～1.5％V、0.6～1.2％Si、0.6～1.2％Mn、
0.1～0.5％Ce、<0.05％S、<0.05％P，余量为Fe；其中S、P的含量可为0。
根据本发明的合金，优选地，以质量计，所述合金包括0.3～0.4％C、2.0～3.0％
Cr、0.8～1.2％Mo、2.5～4.0％Ni、0.8～1.2％V、0.8～1.0％Si、0.8～1.0％Mn、0.12～
0.2％Ce、<0.03％S、<0.03％P。
根据上述发明目的的另一个方面，本发明提供的液压支架连接头制备方法采用以
下技术方案：
一种液压支架连接头的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，利用权利要求1～4中任一项所述的合金浇注所述液压支架连接头，浇注温
度取1560±5℃；
步骤2，将浇注得到的铸造生坯进行清理、打磨后锻造成型；
步骤3，将所述锻造成型产品进一步加工、热处理得到液压支架连接头，其中，所述
热处理工艺包括淬火处理和回火处理，所述淬火处理的淬火温度：940～980℃，比如约为
950℃、960℃或970摄氏度，保温时间：4～6h，比如5h；淬火介质：机械油；所述回火处理的回
火温度：500～550℃，比如约为520℃、530℃或540℃，保温时间：4～6h，比如5h，回火介质：
空气。
根据本发明的制备方法，步骤1为浇注生坯，为本领域所熟知，优选地，浇注时间为
10～20s，浇注方式为开放式浇注。
根据本发明的制备方法，优选地，在步骤2中，所述锻造成型过程包括将打磨后的
生坯放入热处理炉中加热，加热温度为600～800℃,进一步优选为720～760℃，比如730或
750℃左右，保温1～1.5h；随后将生坯放入初锻模具中进行初段，锻压可以为2～5t，例如3
～4t；经初锻后的产品再次加热，加热温度为600～800℃，进一步优选为740～780℃，比如
750℃左右，保温1～1.5h，然后将连接头放入终锻模具中进行终锻成型；
根据上述发明目的的又一个方面，本发明提供的液压支架连接头为一种根据上述
制备方法制备得到的液压支架连接头。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明对合金的化学成分优化，其添加多
种合金元以强化基体、细化组织、提高试验材料的强韧性；同时在制备连接头时，先铸造后
锻造加工，细化了晶粒，减少了铸造缺陷，内部组织呈纤维状且纤维状方向与连接头受力方
向一致，大大提高了连接头的强度；另外，结合后续优化的热处理工艺，与传统铸造材料性
能相比(通常抗拉强度960MPa左右、冲击韧性48J/cm-2左右)，强度和韧性得到了较大提高
(抗拉强度1368MPa、冲击韧性63.8J/cm-2)，可大大提高液压支架的使用安全性和使用寿命。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明进行进一步说明，但本发明并不仅限于下述实施例。
以下实施例/对比例中，根据GBT228-2002标准对产品的抗拉强度和冲击韧性进行
表征。
实施例1
利用合金浇注所述液压支架连接头，其中，所述合金的质量百分比组成为：0.35％
C，2.5％Cr，1.2％Mo，3.5％Ni，1.0％V，0.8％Si，1.0％Mn，0～0.03％S，0～0.03％P，0.15％
Ce，余量为Fe；浇注温度为1560±5℃；浇注时间为10～20s，浇注方式为开放式浇注。
将浇注得到的铸造生坯进行清理、打磨后放入热处理炉中加热，加热温度约为740
～760℃，保温1.5h；随后把生坯放入初锻模具中进行初段，初锻后再次放入热处理炉中加
热，加热温度约为760～780℃，保温1.2h，再将产品放入终锻模具中进行终锻成型，打磨飞
边，然后机加工连接头上的销控。
将所述锻造成型产品进一步热处理得到液压支架连接头，其中，所述热处理工艺
包括淬火处理和回火处理，所述淬火处理的淬火温度：950～970℃，保温时间：5h，淬火介
质：机械油；所述回火处理的回火温度：520～540℃，保温时间：5h，回火介质：空气。
对上述液压支架连接头进行测试，其抗拉强度为1368MPa，冲击韧性为63.8J/cm-2。
实施例2
与实施例1的不同之处在于，所述合金的质量百分比组成为：0.3％C，3％Cr，1.0％
Mo，3.0％Ni，1.2％V，1.0％Si，0.8％Mn，0～0.03％S，0～0.03％P，0.12％Ce，余量为Fe。
对上述液压支架连接头进行测试，其抗拉强度为1340MPa，冲击韧性为62.5J/cm-2。
实施例3
与实施例1的不同之处在于，所述合金的质量百分比组成为：0.4％C，2.0％Cr，
1.4％Mo，4.0％Ni，0.8％V，0.8％Si，1.0％Mn，0～0.03％S，0～0.03％P，0.2％Ce，余量为
Fe。
对上述液压支架连接头进行测试，其抗拉强度为1348MPa，冲击韧性为60.9J/cm-2。
使用效果：从2013年9月ZY9000/25.5/55型液压支架双耳连接头的试制到2014年
12月，已生产连接头200多件，进行工业性试验，跟踪结果表明本发明方法制备的连接头性
能可靠，使用效果良好，在综采工作面推进的过程中双耳连接头没有出现断裂现象，保证了
设备的正常运转，提高了工作效率，降低了工人的劳动强度，连接头具有较好的推广使用和
发展前景。
对比例1
与实施例1的不同之处在于，不包括初锻和终锻过程。
对上述液压支架连接头进行测试，其抗拉强度为1045MPa，冲击韧性为43.2J/cm-2。
对比例2
与实施例1的不同之处在于，所述锻造成型产品进一步热处理得到液压支架连接
头，其中，所述热处理工艺包括淬火处理和回火处理，所述淬火处理的淬火温度：900～920
℃，保温时间：4h，淬火介质：机械油；所述回火处理的回火温度：560～580℃，保温时间：5h，
回火介质：空气。
对上述液压支架连接头进行测试，其抗拉强度为986MPa，冲击韧性为38.8J/cm-2。