[發明專利]一種高性能TBM刀盤刮渣板用材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201811381592.0
• 申請日: 2018-11-20
• 公開（公告）號: CN109338226B
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 魏金;李勝永;郭浩;楊愛軍;李英發
• 申請（專利權）人: 中鐵工程裝備集團隧道設備制造有限公司
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/22;C22C33/06;C21D1/26;C21D1/18;C21C7/06;C21C7/064;C21C7/068;B08B1/00
• 代理公司: 鄭州大通專利商標代理有限公司 41111
• 代理人: 陳勇

本發明公開了一種高性能TBM刀盤刮渣板用材料及其制備方法，該材料的化學成分重量百分含量為：C為0.35%～0.45%，Si為0.80%～1.20%，Mn為1.10%～1.30%，Cr為1.80%～2.45%，Mo為0.70%～1.0%，S與P的總含量≤0.04%，余量為Fe。該材料硬度明顯提高，采用該材料通過熔煉—澆鑄—退火—淬火—回火步驟制備的TBM刀盤刮渣板韌性好、硬度高，有著良好得耐磨性能，延長了TBM刀盤刮渣板的使用壽命，延長了更換期限。

技術領域

本發明屬于TBM部件技術領域，具體涉及一種高性能TBM刀盤刮渣板用材料及其制備方法。

背景技術

因掘進效率高、安全性好、經濟環保、勞動強度低等優勢，盾構機在隧道、管網、綜合管廊等地下工程中的應用日益廣泛，施工時，盾構機前端刀盤上的滾刀在推進力作用下，排列在刀盤上的盤形滾刀緊壓巖面，隨著刀盤旋轉，將巖面碾出一系列同心圓，當受力超過巖石強度極限時，同心圓間的巖石裂縫貫通，巖片剝落。破碎的巖片如不能通過刮渣板刮起并及時排出到出渣口，將對刀盤與刀具產生二次沖擊與磨損，加速其失效，刮渣板的性能直接影響施工效率與設備的壽命。

當前，刮渣板多采用EN-41鋼制備，EN-41鋼雖具有耐磨特性但是價格較高；目前，國內還沒有可供替代的、高質量的標準牌號鋼材，行業多是通過簡單的仿制，質量參差不齊，在苛刻的服役工況條件下，常發生刮渣板嚴重磨損的問題。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供了一種高性能TBM刮渣板用材料及其制備方法，該材料純凈度高、碳化物彌散分布，組織均勻，具有優秀的綜合力學性能指標。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明提供一種高性能TBM刀盤刮渣板用材料，以重量百分含量表示，所述高性能TBM刀盤刮渣板用材料的化學成分組成為：C為0.35%～0.45%，Si為0.80%～1.20%，Mn為1.10%～1.30%，Cr為1.80%～2.45%，Mo為0.70%～1.0%，S與P的總含量≤0.04%，余量為Fe。

優選地，以重量百分含量表示，所述高性能TBM刀盤刮渣板用材料的化學成分組成為：C為0.35%，Si為0.85%，Mn為1.15 %，Cr為1.95%，Mo為0.74%，S與P的總含量≤0.04%，余量為Fe。

本發明還提供一種高性能TBM刀盤刮渣板用材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟1：按照上述的TBM刀盤刮渣板用材料的化學成分重量百分含量，計算原料配比并準備生鐵、鉻鐵、錳鐵和鉬鐵。

步驟2：熔煉、澆鑄：

將步驟1準備的生鐵與合金原料加熱熔化，然后對鋼液進行脫碳、脫硫和脫氧處理，接著將鋼液溫度調整在1580℃～1620℃之間，向鋼液中加入錳鐵、鉻鐵和鉬鐵進行熔煉并進行二次脫氧；調整得到的合金鋼液的化學成分達到設計要求后進行澆鑄形成鋼錠，緩慢冷卻至室溫。

步驟3：電渣重熔：將步驟2獲得的鋼錠進行電渣重熔，得電渣鋼錠。

步驟4：退火處理：將步驟3獲得的電渣鋼錠置于加熱爐內，將加熱爐內的溫度升高至840℃～860℃，并在該溫度下保溫4～6小時；保溫完成后，將爐內的溫度降至500℃以下，鋼錠出爐空冷至室溫。

步驟5：鍛造、退火：

將步驟4獲得的鋼錠進行拔長，模鍛成型，然后將模鍛件加熱至750℃～780℃，保溫3～5小時，保溫結束后，鋼錠出爐空冷至室溫。

步驟6：淬火處理：

將步驟5獲得的退火鋼錠置于加熱爐中，以8℃/min的升溫速度將爐溫升至900℃～950℃，并在該溫度下保溫1～1.5小時；保溫完成后，進行油淬、冷卻至室溫。

步驟7：回火處理：