[發(fā)明專利]一種飛剪主傳動大齒輪鋼及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010112446.5
• 申請日: 2010-02-23
• 公開（公告）號: CN102162069A
• 公開（公告）日: 2011-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫大樂;范群;張健;姚利松
• 申請（專利權(quán)）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C22C38/44
• 分類號: C22C38/44;C21D1/28;C21D1/18;C21D8/00
• 代理公司: 上海東信專利商標(biāo)事務(wù)所 31228
• 代理人: 楊丹莉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于條鋼、熱軋等區(qū)域的軋制機械技術(shù)，涉及齒輪的制造工藝，尤其涉及一種飛剪主傳動大齒輪鋼及其制造方法。

背景技術(shù)

在條鋼、熱軋等區(qū)域，飛剪是對鋼坯進(jìn)行切頭、切尾或分段剪切的重要設(shè)備，飛剪主傳動機構(gòu)是傳遞扭矩、實現(xiàn)剪刃運動和剪切功能的關(guān)鍵部件，而大齒輪則是飛剪主傳動機構(gòu)的核心，除了要滿足重載、耐沖擊、耐磨損、抗接觸疲勞和抗彎曲疲勞之外，對傳動的精度和穩(wěn)定性也有嚴(yán)格的要求。

目前普遍采用的啟停式四連桿曲柄飛剪傳動機構(gòu)，2臺電機分別通過聯(lián)軸器帶動2個小齒輪，2個小齒輪共同帶動一個下曲軸大齒輪，下曲軸大齒輪通過直接嚙合方式帶動上曲軸大齒輪。

隨著產(chǎn)品品種和規(guī)格的不斷擴展，高碳、高合金鋼種比例逐漸增多，飛剪長期承受高溫、重載、沖擊等惡劣工況條件，主傳動大齒輪是飛剪的最薄弱環(huán)節(jié)，易產(chǎn)生大齒輪輻板開裂、齒面點蝕和磨損等失效，不僅影響傳動能力，也給生產(chǎn)安全帶來極大隱患。

在現(xiàn)有技術(shù)中，齒輪齒面有軟齒面、中硬齒面、硬齒面幾種類型。軟齒面齒輪一般采用40Cr、35CrMo、42CrMo等中碳低合金調(diào)質(zhì)鋼材料，熱處理工藝采用正火或正火+調(diào)質(zhì)處理，齒輪采用滾齒加工工藝，由于軟齒面齒輪無法保證齒輪的耐磨性和抗沖擊性能，使用壽命較短，已被中硬齒面、硬齒面齒輪替代。中硬齒面齒輪一般采用30CrNi₃Mo、37CrNi₂Mo、34Cr₂Ni₄Mo等中碳鎳鉻鉬表面淬火鋼材料，熱處理工藝采用正火+感應(yīng)淬火或火焰淬火+低溫回火處理，齒輪采用正火后滾齒、感應(yīng)淬火或火焰淬火+低溫回火后磨齒的加工工藝。硬齒面齒輪廣泛采用20CrMnTi、20CrMnMo、20CrNi₂Mo、15CrNi₃Mo、12CrNi₃Mo和12Cr₂Ni₄等低碳表面硬化鋼材料，熱處理工藝采用正火+滲碳淬火+低溫回火處理，齒輪采用正火后滾齒、滲碳淬火+低溫回火后磨齒的加工工藝。

直徑超過2米的飛剪大齒輪一般采用輻板焊接式結(jié)構(gòu)，大齒輪由輪轂、輻板和齒圈組焊而成，齒圈通常采用環(huán)形鍛件加工出輪齒。輻板焊接式中硬齒面、硬齒面大齒輪存在以下技術(shù)難題：

(1)輻板焊接部位存在焊接殘余應(yīng)力和應(yīng)力集中，易引起輻板開裂。

(2)齒圈為大直徑薄壁環(huán)形工件，加工時易產(chǎn)生變形，影響齒形加工精度。

(3)由于感應(yīng)淬火工藝的局限性，采用感應(yīng)淬火處理的大齒輪其齒面淬硬層均勻性難以保證，影響齒面接觸疲勞性能。

(4)大齒輪是由不同鋼的輪轂、輻板和齒圈拼焊在一起，整體滲碳淬火時容易產(chǎn)生焊縫等部位開裂以及齒輪畸變問題，而先滲碳淬火再實施拼焊和磨齒，拼焊變形再磨齒后造成齒面滲碳層不均勻，且焊后消應(yīng)力退火處理又容易破壞滲碳層組織。

綜上所述，現(xiàn)有的工藝很難保證輻板焊接式飛剪主傳動大齒輪的技術(shù)要求。

經(jīng)專利檢索，有多個國內(nèi)外專利與本發(fā)明相關(guān)，主要涉及輻板焊接式大齒輪、硬齒面齒輪材料和齒面硬化工藝技術(shù)。

中國專利，專利公開號CN200961674，專利名稱“轉(zhuǎn)爐傾動裝置二次減速機中的焊接大齒輪”，公開了一種轉(zhuǎn)爐傾動裝置二次減速機中的焊接大齒輪，涉及一種轉(zhuǎn)爐傾動裝置二次減速機中的焊接大齒輪，由輪轂、輻板和齒圈通過焊接而成，其特征在于：齒圈采用高強度優(yōu)質(zhì)合金鋼20CrNi₂MoA或20CrMnMo，滲碳淬火處理，齒面硬度為58～62HRC，20CrNi₂MoA的材料成份(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))是C?0.17-0.23％，Si?0.17-0.35％，Mn?0.4-0.7％，Cr?0.4-0.65％，Ni?1.6-2％，Mo?0.15-0.3％，P≤0.03％，S≤0.03％，其余為Fe。該專利由于采用輻板焊接式結(jié)構(gòu)，無法從根本上解決大齒輪輻板開裂問題。

美國專利，專利申請?zhí)朥S?20080145690，公開了一種直升機齒輪箱齒面硬化材料。材料成份(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))是C?0.21-0.25％，Cr?2.9-3.3％，Ni?11-12％，Co?13-14％，Mo?1.1-1.3％，Mn?0.1％，Si?0.1％，P?0.008％，S?0.005％，Ti?0.015％，Al?0.015％，其余為Fe，還提出了促進(jìn)碳化物顆粒析出分布的淬火工藝，通過表面滲碳提高齒面硬度，但該材料含有大量成本較高的Ni、Co合金元素，不適用于制造大型齒輪。