[發(fā)明專利]一種盾構(gòu)機(jī)滾刀刀圈的防脫碳熱處理方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011021892.5
• 申請日: 2020-09-25
• 公開（公告）號: CN112143863B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 袁志鐘;韋家波;張琰琳;袁飛;曹赟;段旭斌;羅銳;程曉農(nóng)
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號: C21D1/70
• 分類號: C21D1/70;C21D1/72;C21D1/18;C21D9/22
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 劉奇

本發(fā)明屬于盾構(gòu)機(jī)刀具技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種盾構(gòu)機(jī)滾刀刀圈的防脫碳熱處理方法。本發(fā)明提供的盾構(gòu)機(jī)滾刀刀圈的防脫碳熱處理方法，包括以下步驟：將表面涂覆有氧化涂層的盾構(gòu)機(jī)滾刀刀圈置于熱處理設(shè)備腔體內(nèi)，常壓升溫至終溫保溫進(jìn)行熱處理，所述熱處理設(shè)備腔體內(nèi)放置有煤球，所述氧化涂層由內(nèi)到外依次為第一防氧化涂層和第二防氧化涂層；所述第一防氧化涂層包括Na₂O·2SiO₂、Al₂O₃、Cr₂O₃、NaF、TiO₂和V₂O₅；所述第二防氧化涂層包括SiC、石墨粉和聚內(nèi)烯烴。測試結(jié)果表明，由本發(fā)明提供的防脫碳熱處理方法處理得到的滾刀刀圈，表面組織為大量板條馬氏體，表面有明顯的浮凸，硬度達(dá)到54HRC。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于盾構(gòu)機(jī)刀具技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種盾構(gòu)機(jī)滾刀刀圈的防脫碳熱處理方法。

背景技術(shù)

盾構(gòu)機(jī)是專用于硬質(zhì)巖層掘進(jìn)的超大型機(jī)械設(shè)備。盾構(gòu)機(jī)刀盤上整齊裝備著可更換的盤形滾刀，通過刀盤的旋轉(zhuǎn)與推進(jìn)，利用滾刀最外側(cè)刀圈的碾壓與沖擊使巖石破碎剝落，進(jìn)而逐步貫通隧洞。作為盾構(gòu)機(jī)的關(guān)鍵耗材，盾構(gòu)機(jī)滾刀刀圈的加工性能直接決定著盾構(gòu)機(jī)的使用成本和工作效率。

目前，盾構(gòu)機(jī)滾刀刀圈的熱處理工藝分為兩種，分別是全硬熱處理和梯硬熱處理。滾刀刀圈通常采用模具鋼和工具鋼制造，此類鋼在600℃以上加熱保溫便會出現(xiàn)脫碳現(xiàn)象，而滾刀刀圈的淬火溫度通常高于1000℃，因此，不論采用哪種熱處理工藝，熱處理過后滾刀刀圈表面均會出現(xiàn)脫碳層，脫碳層的組織粗大，硬度低，降低滾刀刀圈強(qiáng)度，縮短滾刀刀圈壽命，導(dǎo)致?lián)Q刀頻率高、成本高。為改善脫碳層組織粗大的問題，行業(yè)內(nèi)多采用進(jìn)行真空條件下進(jìn)行淬火和回火的方式對滾刀刀圈進(jìn)行熱處理。如中國發(fā)明專利(CN107060789A)公開了一種盾構(gòu)刀具的刀圈材料和熱處理工藝，在真空爐對刀圈進(jìn)行整體分級加熱后淬火并回火兩次，解決了刀圈熱處理脫碳與強(qiáng)度差的問題。然而該方法中真空熱處理成本高，參數(shù)設(shè)計及操作復(fù)雜，增加了刀圈加工制造的成本，無法兼顧換刀成本和加工制造成本。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種盾構(gòu)機(jī)滾刀刀圈的防脫碳熱處理方法，本發(fā)明提供的方法可以抑制脫碳層的產(chǎn)生，工藝簡單、成本低，可以得到表面組織為大量板條馬氏體、硬度高、壽命長的滾刀刀圈。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明的目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了一種盾構(gòu)機(jī)滾刀刀圈的防脫碳熱處理方法，包括以下步驟：

將表面涂覆有氧化涂層的盾構(gòu)機(jī)滾刀刀圈置于熱處理設(shè)備腔體內(nèi)，常壓升溫至終溫保溫進(jìn)行熱處理，所述熱處理設(shè)備腔體內(nèi)放置有煤球，所述氧化涂層由內(nèi)到外依次為第一防氧化涂層和第二防氧化涂層；

所述第一防氧化涂層包括Na₂O·2SiO₂、Al₂O₃、Cr₂O₃、NaF、TiO₂和V₂O₅；所述第二防氧化涂層包括SiC、石墨粉和聚內(nèi)烯烴；

所述終溫的溫度≥1000℃，保溫的時間≥30min。

優(yōu)選的，以質(zhì)量百分含量計，所述第一防氧化涂層包括以下組分：

優(yōu)選的，以質(zhì)量百分含量計，所述第二防氧化涂層包括以下組分：

SiC 3～5％；

石墨粉 30～60％；

聚內(nèi)烯烴 30～40％；

余量的水。

優(yōu)選的，所述石墨粉的粒徑≥1000目。