技术领域
[0001] 本
发明涉及盘形滚刀刀圈技术领域，具体为一种高耐磨的盘形滚刀刀圈 研制。
背景技术
[0002] 盘形滚刀是一种可更换刀圈的刀具，通常有单刃、双刃和多刃之分，常 以
辐射状或螺旋状分布装在盾构机刀盘上，盾构机在千斤顶的压
力下向前掘 进，同时盾构机刀盘作旋转运动，安装在盾构机刀盘上的刀具在随刀盘公转 同时，自己在
摩擦力和压力下作自转，从而利用刀圈刃口对
岩石表面产生滚 动切削作用，盘形滚刀破岩工作原理可以理解为：掘进时盘形滚刀刀圈先在 岩石内
挤压出一个槽，并在槽周围生成初始的张拉破坏的裂纹，井随着刀具 不断惯入，刀圈的楔形面对刀圈两边的岩石起剪切破坏作用，初始的张拉破 坏裂纹会在剪切力作用下沿岩石切线方向持续快速扩张，相临刀具间的岩石 裂纹会产生相互影响，产生进一步的张拉破坏，使相临切槽之间的岩脊在这 种张拉破坏下产生较大的岩
块剥落下来，盘形滚刀工作时除了要承受刀圈周 向的
正压力之外，还受到刀圈切向的摩擦力、以及侧向方向上交变
应力的作 用，受力复杂，工作环境恶劣，
地层以及剥落的岩石对刀圈、刀体有着磨削、 冲蚀效应，极易造成刀具的早期失效，对刀具的破岩效果和刀具对工作环境 的耐受性能以及刀具
质量的
稳定性提出了极高的要求，刀具的质量直接决定 了工程的质量、成本、安全和效率，是隧道及地
铁盾构法施工中的核心技术 之一。
[0003] 盘形滚刀刀圈的工作环境恶劣，受力环境复杂，现有的盘形滚刀刀圈受 到
钢材的限制，硬度和
耐磨性不高，在工作一段时间后容易被坚硬的石块磨 损，导致刀圈因磨损而损坏，限制了盘形滚刀刀圈的使用寿命，降低了盘形 滚刀刀圈的实用性。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于提供一种高耐磨的盘形滚刀刀圈研制，具备高耐磨的 优点，解决了现有的盘形滚刀刀圈不耐磨的问题。
[0005] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高耐磨的盘形滚刀刀 圈研制，包括高耐磨盘形滚刀刀圈配方和制作工艺，所述高耐磨盘形滚刀刀 圈的配方如下：
[0006]
碳元素含量为0.65％-1.21％；
[0007]
硅元素含量为1.54％-2.23％；
[0008] 钼元素含量为0.73％-1.27％；
[0009] 镁元素含量为1.23％-2.25％；
[0010] 铬元素含量为3.89％-4.85％；
[0011]
钒元素含量为1.54％-2.38％；
[0012] 杂元素质含量小于0.03％；
[0013] 硫元素的含量小于0.01％；
[0014] 余量为铁元素含量。
[0015] 根据
权利要求1所述的一种高耐磨的盘形滚刀刀圈研制，其特征在于： 所述高耐磨盘形滚刀刀圈制作工艺如下：
[0016] 步骤一：将原料放入电炉中
冶炼，直至原料熔融；
[0017] 步骤二：将电炉中的炉渣取出，在
铜制
水冷结晶器内盛有熔融的炉渣， 自耗
电极一端插入
熔渣内，
自耗电极、渣池、金属熔池、钢锭、底水箱通过 短网
导线和
变压器形成回路，在通电过程中，渣池放出
焦耳热，将自耗电极 端头逐渐
熔化，熔融金属汇聚成液滴，穿过渣池，落入结晶器，形成金属熔 池，受水冷作用，迅速
凝固形成钢锭；
[0018] 步骤三：将钢锭进行预锻，使钢锭
变形到接近锻件的形状和尺寸；
[0019] 步骤四：将预锻后的锻件，放入模具，在外力的作用下使锻件在模具内 产生塑性变形并充满模膛以获得所需形状和尺寸的锻件；
[0020] 步骤五：将高温锻件运入缓冷容器内，在保温状态下让其缓慢地冷却到 一百五十摄氏度以下；
[0021] 步骤六：将锻件放入
真空炉中缓慢加热到较低
温度，保温一段时间，使 金属内部发生弛豫，然后缓冷下来；
[0022] 步骤七：对
退火完成的锻件进行粗加工，以获得高耐磨盘形滚刀刀圈粗 胚；
[0023] 步骤八：将进行粗加工的盘形滚刀刀圈粗胚放入真空炉中进行高温真空 淬火；
[0024] 步骤九：将淬火完成后的盘形滚刀刀圈粗胚进行高温回火；
[0025] 步骤十：将高温回火后的盘形滚刀刀圈粗胚进行低温去应力；
[0026] 步骤十一：将处理完成收的盘形滚刀刀圈粗胚进行打磨、
抛光等精处理。
[0027] 优选的，所述步骤五中缓冷的时间不能超过二十四小时，所述步骤五中 出炉温度不能大于一百五十摄氏度。
[0028] 优选的，所述步骤六中将锻件加热到八百五十摄氏度，所述步骤五中保 温时间不少于六小时。
[0029] 优选的，所述步骤八真空炉中的温度首先升到八百五十摄氏度，保持两 个小时后，迅速加热到一千一百摄氏度后，保持一个半小时后，进行真空淬 火。
[0030] 优选的，所述步骤九中高温回火的温度不得大于六百摄氏度，所述步骤 九中高温回火时应在充满惰性气体的环境中进行。
[0031] 与
现有技术相比，本发明的有益效果如下：
[0032] 本发明提供的一种高耐磨的盘形滚刀刀圈研制，具备高耐磨的优点，解 决了现有的盘形滚刀刀圈不耐磨的问题，从根本上解决了现有的盘形滚刀刀 圈硬度低，不耐磨的现状，提高了盘形滚刀刀圈在受力复杂，工作环境恶劣 情况下的使用寿命，保证了盾构机的工作效率，提高了盘形滚刀刀圈的实用 性。
具体实施方式
[0033] 下面所描述的
实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。 基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下 所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0034] 本发明提供一种技术方案：实施例1：
[0035] 一种高耐磨的盘形滚刀刀圈研制，包括高耐磨盘形滚刀刀圈配方和制作 工艺，所述高耐磨盘形滚刀刀圈的配方如下：
[0036] 碳元素含量为0.69％；
[0037] 硅元素含量为1.73％；
[0038] 钼元素含量为0.73％；
[0039] 镁元素含量为2.25％；
[0040] 铬元素含量为4.52％；
[0041] 钒元素含量为2.11％；
[0042] 杂元素质含量小于0.03％；
[0043] 硫元素的含量小于0.01％；
[0044] 余量为铁元素含量。
[0045] 根据权利要求1所述的一种高耐磨的盘形滚刀刀圈研制，其特征在于： 所述高耐磨盘形滚刀刀圈制作工艺如下：
[0046] 步骤一：将原料放入电炉中冶炼，直至原料熔融；
[0047] 步骤二：将电炉中的炉渣取出，在铜制水冷结晶器内盛有熔融的炉渣， 自耗电极一端插入熔渣内，自耗电极、渣池、金属熔池、钢锭、底水箱通过 短网导线和变压器形成回路，在通电过程中，渣池放出焦耳热，将自耗电极 端头逐渐熔化，熔融金属汇聚成液滴，穿过渣池，落入结晶器，形成金属熔 池，受水冷作用，迅速凝固形成钢锭；
[0048] 步骤三：将钢锭进行预锻，使钢锭变形到接近锻件的形状和尺寸；
[0049] 步骤四：将预锻后的锻件，放入模具，在外力的作用下使锻件在模具内 产生塑性变形并充满模膛以获得所需形状和尺寸的锻件；
[0050] 步骤五：将高温锻件运入缓冷容器内，在保温状态下让其缓慢地冷却到 一百五十摄氏度以下，步骤五中缓冷的时间不能超过二十四小时，所述步骤 五中出炉温度不能大于一百五十摄氏度；
[0051] 步骤六：将锻件放入真空炉中缓慢加热到较低温度，保温一段时间，使 金属内部发生弛豫，然后缓冷下来，步骤六中将锻件加热到八百五十摄氏度， 所述步骤五中保温时间不少于六小时；
[0052] 步骤七：对退火完成的锻件进行粗加工，以获得高耐磨盘形滚刀刀圈粗 胚；
[0053] 步骤八：将进行粗加工的盘形滚刀刀圈粗胚放入真空炉中进行高温真空 淬火，步骤八真空炉中的温度首先升到八百五十摄氏度，保持两个小时后， 迅速加热到一千一百摄氏度后，保持一个半小时后，进行真空淬火；
[0054] 步骤九：将淬火完成后的盘形滚刀刀圈粗胚进行高温回火，步骤九中高 温回火的温度不得大于六百摄氏度，所述步骤九中高温回火时应在充满惰性 气体的环境中进行；
[0055] 步骤十：将高温回火后的盘形滚刀刀圈粗胚进行低温去应力；
[0056] 步骤十一：将处理完成收的盘形滚刀刀圈粗胚进行打磨、抛光等精处理。
[0057] 实施例2：本实施例与实施例1的区别在于：
[0058] 一种高耐磨的盘形滚刀刀圈研制，包括高耐磨盘形滚刀刀圈配方和制作 工艺，所述高耐磨盘形滚刀刀圈的配方如下：
[0059] 碳元素含量为1.20％；
[0060] 硅元素含量为2.20％；
[0061] 钼元素含量为1.12％；
[0062] 镁元素含量为1.56％；
[0063] 铬元素含量为3.99％；
[0064] 钒元素含量为2.22％；
[0065] 杂元素质含量小于0.03％；
[0066] 硫元素的含量小于0.01％；
[0067] 余量为铁元素含量。
[0068] 根据权利要求1所述的一种高耐磨的盘形滚刀刀圈研制，其特征在于： 所述高耐磨盘形滚刀刀圈制作工艺如下：
[0069] 步骤一：将原料放入电炉中冶炼，直至原料熔融；
[0070] 步骤二：将电炉中的炉渣取出，在铜制水冷结晶器内盛有熔融的炉渣， 自耗电极一端插入熔渣内，自耗电极、渣池、金属熔池、钢锭、底水箱通过 短网导线和变压器形成回路，在通电过程中，渣池放出焦耳热，将自耗电极 端头逐渐熔化，熔融金属汇聚成液滴，穿过渣池，落入结晶器，形成金属熔 池，受水冷作用，迅速凝固形成钢锭；
[0071] 步骤三：将钢锭进行预锻，使钢锭变形到接近锻件的形状和尺寸；
[0072] 步骤四：将预锻后的锻件，放入模具，在外力的作用下使锻件在模具内 产生塑性变形并充满模膛以获得所需形状和尺寸的锻件；
[0073] 步骤五：将高温锻件运入缓冷容器内，在保温状态下让其缓慢地冷却到 一百五十摄氏度以下，步骤五中缓冷的时间不能超过二十四小时，所述步骤 五中出炉温度不能大于一百五十摄氏度；
[0074] 步骤六：将锻件放入真空炉中缓慢加热到较低温度，保温一段时间，使 金属内部发生弛豫，然后缓冷下来，步骤六中将锻件加热到八百五十摄氏度， 所述步骤五中保温时间不少于六小时；
[0075] 步骤七：对退火完成的锻件进行粗加工，以获得高耐磨盘形滚刀刀圈粗 胚；
[0076] 步骤八：将进行粗加工的盘形滚刀刀圈粗胚放入真空炉中进行高温真空 淬火，步骤八真空炉中的温度首先升到八百五十摄氏度，保持两个小时后， 迅速加热到一千一百摄氏度后，保持一个半小时后，进行真空淬火；
[0077] 步骤九：将淬火完成后的盘形滚刀刀圈粗胚进行高温回火，步骤九中高 温回火的温度不得大于六百摄氏度，所述步骤九中高温回火时应在充满惰性 气体的环境中进行；
[0078] 步骤十：将高温回火后的盘形滚刀刀圈粗胚进行低温去应力；
[0079] 步骤十一：将处理完成收的盘形滚刀刀圈粗胚进行打磨、抛光等精处理。
[0080] 实施例3：本实施例与实施例1和实施例2的区别在于：
[0081] 一种高耐磨的盘形滚刀刀圈研制，包括高耐磨盘形滚刀刀圈配方和制作 工艺，所述高耐磨盘形滚刀刀圈的配方如下：
[0082] 碳元素含量为1.19％；
[0083] 硅元素含量为1.98％；
[0084] 钼元素含量为1.12％；
[0085] 镁元素含量为1.56％；
[0086] 铬元素含量为4.42％；
[0087] 钒元素含量为1.86％；
[0088] 杂元素质含量小于0.03％；
[0089] 硫元素的含量小于0.01％；
[0090] 余量为铁元素含量。
[0091] 根据权利要求1所述的一种高耐磨的盘形滚刀刀圈研制，其特征在于： 所述高耐磨盘形滚刀刀圈制作工艺如下：
[0092] 步骤一：将原料放入电炉中冶炼，直至原料熔融；
[0093] 步骤二：将电炉中的炉渣取出，在铜制水冷结晶器内盛有熔融的炉渣， 自耗电极一端插入熔渣内，自耗电极、渣池、金属熔池、钢锭、底水箱通过 短网导线和变压器形成回路，在通电过程中，渣池放出焦耳热，将自耗电极 端头逐渐熔化，熔融金属汇聚成液滴，穿过渣池，落入结晶器，形成金属熔 池，受水冷作用，迅速凝固形成钢锭；
[0094] 步骤三：将钢锭进行预锻，使钢锭变形到接近锻件的形状和尺寸；
[0095] 步骤四：将预锻后的锻件，放入模具，在外力的作用下使锻件在模具内 产生塑性变形并充满模膛以获得所需形状和尺寸的锻件；
[0096] 步骤五：将高温锻件运入缓冷容器内，在保温状态下让其缓慢地冷却到 一百五十摄氏度以下，步骤五中缓冷的时间不能超过二十四小时，所述步骤 五中出炉温度不能大于一百五十摄氏度；
[0097] 步骤六：将锻件放入真空炉中缓慢加热到较低温度，保温一段时间，使 金属内部发生弛豫，然后缓冷下来，步骤六中将锻件加热到八百五十摄氏度， 所述步骤五中保温时间不少于六小时；
[0098] 步骤七：对退火完成的锻件进行粗加工，以获得高耐磨盘形滚刀刀圈粗 胚；
[0099] 步骤八：将进行粗加工的盘形滚刀刀圈粗胚放入真空炉中进行高温真空 淬火，步骤八真空炉中的温度首先升到八百五十摄氏度，保持两个小时后， 迅速加热到一千一百摄氏度后，保持一个半小时后，进行真空淬火；
[0100] 步骤九：将淬火完成后的盘形滚刀刀圈粗胚进行高温回火，步骤九中高 温回火的温度不得大于六百摄氏度，所述步骤九中高温回火时应在充满惰性 气体的环境中进行；
[0101] 步骤十：将高温回火后的盘形滚刀刀圈粗胚进行低温去应力；
[0102] 步骤十一：将处理完成收的盘形滚刀刀圈粗胚进行打磨、抛光等精处理。
[0103] 需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来 将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示 这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、 “包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系 列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明 确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有 的要素。
[0104] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而 言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行 多种变化、
修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限 定。
