[发明专利]高性能盘型滚刀刀圈材料及其生产工艺

说明书

技术领域

本发明属于刀圈加工制造技术领域，具体涉及一种高性能盘型滚刀刀圈材料及其生产工艺。

背景技术

目前隧道掘进机盘型滚刀刀圈的材料大部分采用美国H13(相当于国内的4Cr5MoSiV1)，其成分含量为：

C:0.32--0.45％,Si:0.8--1.2％,Mn:0.20--0.50％,P＜0.03％，S＜0.03％，Cr:4.75--5.50％,Mo:1.10--1.75％,V:0.80--1.20％,Ni＜0.30％；

用上述材料生产出的刀圈硬度基本在HRC54--56。具有良好的综合机械性能，利用电炉冶炼+LF精炼+真空脱气+电渣重熔的电渣锭加工出的滚刀刀圈，经过热处理后其硬度可以达到HRC54--56。此硬度值可以满足对软岩石的掘进，但遇到硬岩其硬度值达不到要求，刀圈的耐磨性差，刀圈易出现卷边失效缺陷。

盘型滚刀刀圈要求高硬度，高耐磨性和良好的冲击韧性，所以目前很多企业为了提高刀圈硬度、提高耐磨性，都在上述成分含量基础上，对部分元素含量进行调整，通过把碳含量的百分比调整为0.45％-0.51％，刀圈加工热处理后硬度可以提高到HRC56--58，刀圈的耐磨性相应的也有所提高，但其韧性下降，在硬岩中使用时刀圈的刃部会出现崩齿、崩裂，严重时会出现刀圈断裂现象。

发明内容

本发明的目的是提供高性能盘型滚刀刀圈材料及其生产工艺，解决现有技术中存在的韧性下降，在硬岩中使用时刀圈的刃部会出现崩齿、崩裂，严重时会出现刀圈断裂现象的技术问题。

本发明高性能盘型滚刀刀圈材料的成分及重量百分比为：

C:0.35--0.42％,Si:0.8--1.2％,Mn:0.20--0.50％,P＜0.010％，S＜0.005％，Cr:5.00--5.50％,Mo:1.80--2.50％,V:0.80--1.20％,Co:2.00--2.50％,Ni＜0.30％，Fe余量。

优选的，本发明高性能盘型滚刀刀圈材料的成分及重量百分比为：

C:0.39％,Si:0.98％,Mn:0.42％,P:0.009，S:0.004％，Cr:5.32％,Mo:2.14％,V:1.04％,Co:2.38％,Ni:0.23％，Fe余量。

优选的，本发明高性能盘型滚刀刀圈材料的成分及重量百分比为：

C:0.36％,Si:0.86％,Mn:0.31％,P：0.007％，S：0.005％，Cr:5.02％,Mo:1.84％,V:0.87％,Co:2.13％,Ni：0.27％，Fe余量。

优选的，本发明高性能盘型滚刀刀圈材料的成分及重量百分比为：

C:0.41％,Si:1.17％,Mn:0.45％,P：0.001％，S：0.004％，Cr:5.43％,Mo:2.46％,V:1.16％,Co:2.47％,Ni：0.18％，Fe余量。

用高性能盘型滚刀刀圈材料生产盘型滚刀刀圈的生产方法包括以下步骤：

步骤一：真空感应炉熔炼高性能盘型滚刀刀圈材料其化学成分及百分含量按C:0.35--0.42％,Si:0.8--1.2％,Mn:0.20--0.50％,P＜0.010％，S＜0.005％，Cr:5.0--5.50％,Mo:1.80--2.50％,V:0.80--1.20％,Co:2.00--2.50％,Fe余量进行配料；并熔炼出自耗电极棒；

步骤二：对自耗电极棒表面进行精整；

步骤三：通过真空电渣炉进行电渣重熔；

步骤四：真空电渣炉中生产出的电渣锭，脱模后立即进行高温均质化处理，把电渣锭加热到1260℃，保温24小时，保温结束后随炉冷却到500℃以下出炉空冷；经过高温均质化处理减少了晶内的成分偏析及组织偏析、细化了晶粒，改善和提高了材料的热缩性。

步骤五：将在步骤四中得到的电渣锭经初锻、精锻、加工热处理后得到高硬度、高耐磨及具有良好冲击韧性的滚刀刀圈。

在所述步骤一中，在真空感应炉熔炼出自耗电极棒具体为：对入炉前的H13废钢料全部进行喷砂处理及烘烤；在熔炼后期的精炼过程中进行多次扒渣、造渣；在出钢过程中进行脱氧；浇注前确保钢水在钢包内有充分的镇静时间，使钢水中的夹杂物得到充分上浮。