[发明专利]滚刀刀圈及制备方法

说明书

本发明提供了一种滚刀刀圈及制备方法，包括以下重量百分比的组分：C 0.48~0.52%，Si 0.30~0.50%，Mn 0.20~0.60%，Cr 4.00~4.40%，Mo 0.90~1.30%，V 0.80~1.20%，Ti 0~0.02%，B 0.0010~0.0025%，P≤0.020%，S≤0.020%，余量为Fe。本发明制备的盾构/TBM滚刀刀圈，基体硬度在57HRC以上，淬硬层深度达到20mm以上，淬硬层硬度可达60HRC以上，冲击韧性达到20J/cm²。

技术领域

本发明涉及盾构刀圈生产技术领域，具体涉及一种滚刀刀圈及制备方法。

背景技术

随着国内地下工程开发的加剧，盾构机以及全断面隧道掘进机（TBM）的应用越来越多。针对岩层，盾构机及TBM主要依靠滚刀进行破岩，但是滚刀刀圈很容易发生磨损。有研究表明，在某些项目中，用于刀具的费用占到掘进施工费用的1/3，刀具更换时间占总施工时间也达到了1/3。

目前用的较多的刀圈主要包括高碳H13类和DC53类。高碳H13类刀圈的冲击韧性较好，可达到20J/cm²以上，但是硬度仅为56~58HRC，硬度较低，耐磨性能不足，刀具磨损严重，换刀成本较高。而DC53类刀圈的C元素及合金元素含量明显增加，冶炼成本增加，虽然硬度有所提高，达到61~62HRC，但是冲击韧性下降明显，仅为5~6J/cm²，刀圈容易发生崩刃甚至断裂现象。以上两种刀圈都存在综合力学性能较差的问题。

发明内容

本发明提出了一种滚刀刀圈及制备方法，具有更好的耐磨性能，综合力学性能更好，提高了滚刀刀圈的使用寿命。

实现本发明的技术方案是：

一种滚刀刀圈，包括以下重量百分比的组分：C 0.48~0.52%，Si 0.30~0.50%，Mn0.20~0.60%，Cr 4.00~4.40%，Mo 0.90~1.30%，V 0.80~1.20%，Ti 0~0.02%，B 0.0010~0.0025%，P≤0.020%，S≤0.020%，余量为Fe。

所述滚刀刀圈的刃部硬度≥60HRC，刃部向内20mm处的硬度≥60HRC，基体硬度＞57HRC，冲击韧性≥20J/cm²。

所述的滚刀刀圈的制备方法，包括以下步骤：

（1）配置原材料进行电炉冶炼；

（2）炉外精炼及真空脱气处理；

真空脱气处理有效降低了钢材氢含量、提高了钢的纯度，炉外精炼实现脱硫、脱氧、脱气、去除金属夹杂物及调整成分；

（3）气体保护电渣重熔处理；

主要目的是提高金属的纯度，改善铸锭结晶组织；

（4）镦拔钢锭，下料镦粗并模锻加工；

所用加热温度为1200-1250℃，保温时间2-3h。初始锻造温度1150-1200℃，终锻温度900-950℃。提高锻件的横向力学性能并减少工件的各向异性，反复的镦粗和拔长有利于打碎钢件中的碳化物，减少疏松等缺陷，优化微观组织结构，保存完成的金属流线；

（5）对锻造后的刀圈开孔、碾环处理；

采用双导向辊卧式轧环机，对锻打后的刀圈进行碾环加工处理，刀圈毛坯初步成型；

（6）刀圈毛坯真空调质热处理；

对粗加工后的刀圈进行真空调质处理，1040~1080℃保温3小时后油淬，然后在500~550℃进行三次高温回火；

（8）刀圈刃部感应淬火处理；