[发明专利]一种高性能TBM刀盘刮渣板用材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高性能TBM刀盘刮渣板用材料及其制备方法，该材料的化学成分重量百分含量为：C为0.35%～0.45%，Si为0.80%～1.20%，Mn为1.10%～1.30%，Cr为1.80%～2.45%，Mo为0.70%～1.0%，S与P的总含量≤0.04%，余量为Fe。该材料硬度明显提高，采用该材料通过熔炼—浇铸—退火—淬火—回火步骤制备的TBM刀盘刮渣板韧性好、硬度高，有着良好得耐磨性能，延长了TBM刀盘刮渣板的使用寿命，延长了更换期限。

技术领域

本发明属于TBM部件技术领域，具体涉及一种高性能TBM刀盘刮渣板用材料及其制备方法。

背景技术

因掘进效率高、安全性好、经济环保、劳动强度低等优势，盾构机在隧道、管网、综合管廊等地下工程中的应用日益广泛，施工时，盾构机前端刀盘上的滚刀在推进力作用下，排列在刀盘上的盘形滚刀紧压岩面，随着刀盘旋转，将岩面碾出一系列同心圆，当受力超过岩石强度极限时，同心圆间的岩石裂缝贯通，岩片剥落。破碎的岩片如不能通过刮渣板刮起并及时排出到出渣口，将对刀盘与刀具产生二次冲击与磨损，加速其失效，刮渣板的性能直接影响施工效率与设备的寿命。

当前，刮渣板多采用EN-41钢制备，EN-41钢虽具有耐磨特性但是价格较高；目前，国内还没有可供替代的、高质量的标准牌号钢材，行业多是通过简单的仿制，质量参差不齐，在苛刻的服役工况条件下，常发生刮渣板严重磨损的问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种高性能TBM刮渣板用材料及其制备方法，该材料纯净度高、碳化物弥散分布，组织均匀，具有优秀的综合力学性能指标。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供一种高性能TBM刀盘刮渣板用材料，以重量百分含量表示，所述高性能TBM刀盘刮渣板用材料的化学成分组成为：C为0.35%～0.45%，Si为0.80%～1.20%，Mn为1.10%～1.30%，Cr为1.80%～2.45%，Mo为0.70%～1.0%，S与P的总含量≤0.04%，余量为Fe。

优选地，以重量百分含量表示，所述高性能TBM刀盘刮渣板用材料的化学成分组成为：C为0.35%，Si为0.85%，Mn为1.15 %，Cr为1.95%，Mo为0.74%，S与P的总含量≤0.04%，余量为Fe。

本发明还提供一种高性能TBM刀盘刮渣板用材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：按照上述的TBM刀盘刮渣板用材料的化学成分重量百分含量，计算原料配比并准备生铁、铬铁、锰铁和钼铁。

步骤2：熔炼、浇铸：

将步骤1准备的生铁与合金原料加热熔化，然后对钢液进行脱碳、脱硫和脱氧处理，接着将钢液温度调整在1580℃～1620℃之间，向钢液中加入锰铁、铬铁和钼铁进行熔炼并进行二次脱氧；调整得到的合金钢液的化学成分达到设计要求后进行浇铸形成钢锭，缓慢冷却至室温。

步骤3：电渣重熔：将步骤2获得的钢锭进行电渣重熔，得电渣钢锭。

步骤4：退火处理：将步骤3获得的电渣钢锭置于加热炉内，将加热炉内的温度升高至840℃～860℃，并在该温度下保温4～6小时；保温完成后，将炉内的温度降至500℃以下，钢锭出炉空冷至室温。

步骤5：锻造、退火：

将步骤4获得的钢锭进行拔长，模锻成型，然后将模锻件加热至750℃～780℃，保温3～5小时，保温结束后，钢锭出炉空冷至室温。

步骤6：淬火处理：

将步骤5获得的退火钢锭置于加热炉中，以8℃/min的升温速度将炉温升至900℃～950℃，并在该温度下保温1～1.5小时；保温完成后，进行油淬、冷却至室温。

步骤7：回火处理：