[发明专利]一种隧道掘进机重载滚刀刀圈

说明书

本发明提供的是一种隧道掘进机重载滚刀刀圈。采用中频感应加热设备进行退火方式处理，首先，制作适合于刀圈尺寸感应器，伸入刀圈内壁间隔5mm～8mm,制作刀圈退火托架及升降台；其次，采用激光测温仪定点测温，加热温度700℃保温10min，电流从50～100A逐级加热；再其次，采用保温缓冷，然后进行2小时的去应力回火；最后经过处理的刀圈刃部硬度不变，耐磨性不受影响，刀圈硬度由内径向刀圈刃部45～60HRC逐级过渡。本发明高强韧性过共析钢制作刀圈，并增加刀圈的直径，相应扩充刀毂内的空间，能够选用重型载荷轴承来满足承载能力的要求；同时退火处理后刀圈硬度逐级过渡，刀圈刃部具备耐磨性、刀圈内径具备韧性，避免崩刃损坏。适宜作为滚刀刀圈应用。

技术领域

本发明涉及隧道掘进机滚刀，特别是涉及隧道掘进机滚刀的刀圈。

背景技术

隧道掘进机施工中滚刀承载能力不足是失效的主要问题。当掘进机推力过大时滚刀刀圈等与岩石间的磨损加大，刃部的顶力和横向切应力易造成蹦刃情况，国内目前滚刀常用的为17吋和19吋滚刀，掘进时推力过大时，滚刀轴承负载增加，工作中会产生大量的热，恶化轴承环境，造成滚动体破坏、漏油等。要想增加掘进效率就要选用大型载荷轴承。大直径滚刀也是大断面硬岩TBM的发展方向。

但是，加大轴承载荷，盾构机推力就要加大，刀圈的承载力就会增加；因此对滚刀刀圈整体的综合性能要求较高；选材和热处理方法对刀圈的性能发挥影响很大。

发明内容

为了能够选用重型载荷轴承提高滚刀承载能力，将整体淬火回火后的刀圈再进行内圈退火；退火后刀圈硬度由外向内逐级降低过渡，增加了刀圈和刀体的弹性配合，减少了裂纹开裂倾向避免崩刃，本发明提供了一种隧道掘进机重载滚刀刀圈。该刀圈通过采用高强韧性过共析钢制作，增加刀圈的直径，合理利用刀毂内的空间来选用重载轴承，并将刀圈退火后的硬度逐级过渡，降低了滚刀刀圈开裂机率；解决隧道掘进机滚刀承载不足不能加大推力，效率低的技术问题。

本发明解决技术问题所采用的方案是：

先将刀圈毛坯预先球化退火热处理，850±10℃烧透，以≤40℃/h控温冷至500℃出炉空冷；机加工后采用真空炉加热淬火550℃、850℃两次预热；1000～1150℃油冷，淬后硬度HRC62～64,采用真空炉回火530～570℃2h，三次回火硬度可达到59～62HRC。

然后采用200KW以上中频感应加热设备进行退火方式处理，首先，制作适合于刀圈尺寸感应器，伸入刀圈内壁间隔5mm～8mm,制作刀圈退火托架及升降台；其次，采用激光测温仪定点测温，加热温度700℃保温10min，电流从50～100A逐级加热；再其次，采用保温缓冷，然后进行2小时的去应力回火；最后经过处理的刀圈刃部硬度不变，耐磨性不受影响，刀圈硬度由内径向刀圈刃部45～60HRC逐级过渡，阻止表面形成的微裂纹向内径扩展的作用。

优选的，所述刀圈采用的高强韧性过共析钢，成分含量C：0.65～0.75%；Mn≤0.40%；Si0：7～1.2%；Cr：6.50～7.50%；Mo：1.9～2.5%；V：1.7～2.2%；P≤0.02%；S≤0.02%。

积极效果，由于本发明采用高强韧性的过共析钢制作刀圈，并增加刀圈的直径，合理利用刀毂内的空间，能够选用重型载荷轴承来满足承载能力的要求；同时退火处理后刀圈硬度逐级过渡，刀圈刃部具备耐磨性、刀圈内径具备韧性，避免裂纹扩展造成崩刃损坏。经过试验，内径部位取样做冲击试验，达到30J/cm²以上，是刀圈整体淬火冲击韧性的3倍，本处理工艺会阻止表面形成的微裂纹向内径扩展的作用；刀圈刃部的耐磨性不受影响。由于采用大直径滚刀推力大，破岩能力强，掘进速度快，降低刀具损耗，延长滚刀寿命，降低工作成本。适宜作为滚刀刀圈应用。

附图说明

图1为中频退火后刀圈横断面洛氏硬度检测点及硬度分布图。

具体实施方式