我国矿用高强度圆环链行业概述及产业链上下游发展现状及趋势分析

煤炭是我国能源构成的重要部分，井下采煤在我国煤炭生产中占有很大比重。矿用高强度圆环链是煤矿采煤设备不可或缺的重要传动部件。圆环链具有承载能力大、传动紧凑简单、工作可靠、可长距离传动、传动效率高、拆装方便等优点，长期以来在煤矿生产中被广泛于刮板输送机、刮板转载机、刨煤机、滚筒采煤机及巷道掘进机等。对目前我国的煤炭工业来说，矿用高强度圆环链也是井下采煤机及刮板输送机牵引机构的首选。

——矿用高强度圆环链的标准要求

基于矿用圆环链的使用工况，矿用圆环链在使用中的主要失效形式有下面几种：

1）疲劳失效：圆环链在拉应力的作用下易萌生小裂纹，小裂纹在外应力不断作用下逐渐扩展，导致最终疲劳断裂。

2）塑性变形失效：圆环链在使用中会发生塑性变形，链环伸长，使得链环与链轮不能很好的啮合，造成跳链与脱落，影响使用，需及时更换失效的圆环链。如果这样继续使用，会引起圆环链在顶部与肩部发生断裂。

3）磨损失效：圆环链在使用过程中，磨损无处不在，不仅存在链环与链环、链环与链轮、链环与槽箱之间的磨损，还有煤炭料流冲击在链环表面产生的磨损，这些磨损都会使链条截面逐渐变小、链条逐渐伸长，从而链条失效，更换新的链条。

4）腐蚀失效：圆环链在采煤工作时，受到井下腐蚀介质的作用，会在链条表面出现许多腐蚀坑，使链环断裂、链条失效加速。

根据煤矿生产使用情况及圆环链失效形式，矿用圆环链应该满足以下要求：

（1）每个链环的外观、几何尺寸都符合标准要求，并且没有目视可见的缺陷；

（2）有较大的破断负荷, 破断时还要有较大的延伸率；（3）在承受的大载荷时，变形不能大，只能有较小的变形,否则会影响与链轮的啮合；（4）疲劳强度较高、耐磨性好；（5）在相同的材质和规格直径下, 要有较高的承载能力；（6）韧性好、吸收冲击负荷的能力强。

矿用高强度圆环链执行GB/T12718-2009标准，链环尺寸要求，见下表。

矿用高强度圆环链常用规格尺寸要求（mm）

资料来源：GB/T12718-2009，立鼎产业研究中心

矿用高强度圆环链机械性能要求应符合下两个表的规定。

试验负荷（test force）:成品圆环链，在不超过规定伸长量情况下应能承受的规定负荷。圆环链在正常使用中的负荷一般不超过试验负荷。

破断负荷（breaking force）: 成品圆环链在拉伸试验中能承受的最大负荷。

静拉伸强度的检验包括：试验负荷下伸长率、破断负荷、破断总伸长率三项要求。

矿用高强度圆环链机械性能要求

资料来源：GB/T12718-2009，立鼎产业研究中心

机械性能下的试验力

资料来源：GB/T12718-2009，立鼎产业研究中心

伸长率（percentage elongation）：试验链条的伸长与试验链条原长度的百分比。

试验负荷下的伸长率：标准有试验负荷下的最大伸长率的要求，B 级不超过1.4%，C 级不超过1.6%，D 级不超过1.9%。

破断总伸长率：破断时最小总伸长率的要求12%。

——矿用高强度圆环链上、下游产业发展

1、矿用高强度圆环链行业上游产业

1）矿用高强度圆环链用原材料的技术要求

标准（GB/T12718-2009）要求矿用高强度圆环链用钢必须是全镇静钢，组织均匀、奥氏体晶粒度要≥5 级[8]，同时具有较高的纯净度，合理的硬度。圆环链用钢的硬度一般控制在HB180—250 之间，硬度过高，剪切困难容易损坏设备，也容易在端面产生裂纹影响焊接质量，硬度过低，剪切后端面的形状会有椭圆和不平整，下料质量不好会影响后续编结、焊接工序。

根据生产实践，矿用高强度圆环链用钢的含C 量应该在0.20-0.26%，同时必须添加Cr、Ni、Mn、Mo 等元素，Cr、Ni、Mn、Mo 在钢中合理搭配使用可大大提高过冷奥氏体的稳定性，从而可以通过合理的淬火、回火工艺显著提高钢的淬透性，获得好的综合机械性能。

圆环链用钢最重要的是应该具有良好的弯曲成形性、焊接性、淬透性及回火稳定性。

2）矿用高强度圆环链用原材料的发展状况

长期以来，25MnV在国内矿用高强度圆环链的生产中使用最普遍，其主要用来制造直径18 及以下较小规格的圆环链产品，而大规格矿用高强度圆环链目前普遍使用的是23MnNiMoCr54钢（简称54钢），主要是因为25MnV 的淬透性比较差，采用其生产22×86以上较大规格的C 级圆环链，心部容易出现非马氏体组织，影响圆环链的力学性能，三项性能试验达不到标准要求。而23MnNiMoCr54 钢是德国DIN17115—1987标准规定的高级优质圆环链用钢，是比较成熟的圆环链生产专用钢，在淬透性上完全能够满足大规格圆环链用钢的技术要求。23MnNiMoCr54 钢属于低合金钢，合金含量约3.82%，经国内外各大制链企业批量生产和使用，效果很好。54 钢经过合理的焊接、热处理后所生产的矿用圆环链具有很高的强度，屈服强度（σs）可达1210MPa，充分满足GB/T12718-2009 标准中各规格C 级链的要求。 期间国家标准GB10560-89 也推荐了一些钢种， 有23Mn2NiCrMo 、25MnSiNiMoA 及25SiMnMoV 等，23Mn2NiCrMo、25MnSiNiMoA 由于与54 钢类似，在生产、工艺及经济性方面也没有什么明显优势，没有得到推广应用。25SiMnMoV 曾经用于D 级小规格链条的生产，由于D 级链条应用不广泛，因此也未得到推广应用。

近年来，国外知名的链条公司研制出一些新钢种，如德国JDT 公司研制出了“HO”钢，相比54钢，可提高15%的强度；英国Parsons公司研制的防腐链条钢，具有较高的KISCC值，强度、韧性也较高。

2、矿用高强度圆环链行业下游产业

1）2018年，全国原煤产量同比增长4.5%至36.8亿吨；净进口同比増长5.2%至2.76亿吨，为近四年来最高水平。

2018年，全国规模以上煤炭企业主营业务收入2.27万亿元，同比増长5.5%；实现利润2888.2亿元，同比增长5.2%。

2018年，中国煤炭开采和洗选业固定资产投资迎近六年首次上升。该项投资自2013年以来连续下降，2018年投资同比增长5.9%，其中民间投资增长14.8%。

2）根据招商证券调整数据，2018-2020年投产产能为2.1、1.2、1.4亿吨。

2014-2020年我国煤炭新增投产产能汇总

资料来源：招商证券，立鼎产业研究中心