[发明专利]一种盾构机滚刀刀圈的防脱碳热处理方法

说明书

本发明属于盾构机刀具技术领域，具体涉及一种盾构机滚刀刀圈的防脱碳热处理方法。本发明提供的盾构机滚刀刀圈的防脱碳热处理方法，包括以下步骤：将表面涂覆有氧化涂层的盾构机滚刀刀圈置于热处理设备腔体内，常压升温至终温保温进行热处理，所述热处理设备腔体内放置有煤球，所述氧化涂层由内到外依次为第一防氧化涂层和第二防氧化涂层；所述第一防氧化涂层包括Na₂O·2SiO₂、Al₂O₃、Cr₂O₃、NaF、TiO₂和V₂O₅；所述第二防氧化涂层包括SiC、石墨粉和聚内烯烃。测试结果表明，由本发明提供的防脱碳热处理方法处理得到的滚刀刀圈，表面组织为大量板条马氏体，表面有明显的浮凸，硬度达到54HRC。

技术领域

本发明属于盾构机刀具技术领域，具体涉及一种盾构机滚刀刀圈的防脱碳热处理方法。

背景技术

盾构机是专用于硬质岩层掘进的超大型机械设备。盾构机刀盘上整齐装备着可更换的盘形滚刀，通过刀盘的旋转与推进，利用滚刀最外侧刀圈的碾压与冲击使岩石破碎剥落，进而逐步贯通隧洞。作为盾构机的关键耗材，盾构机滚刀刀圈的加工性能直接决定着盾构机的使用成本和工作效率。

目前，盾构机滚刀刀圈的热处理工艺分为两种，分别是全硬热处理和梯硬热处理。滚刀刀圈通常采用模具钢和工具钢制造，此类钢在600℃以上加热保温便会出现脱碳现象，而滚刀刀圈的淬火温度通常高于1000℃，因此，不论采用哪种热处理工艺，热处理过后滚刀刀圈表面均会出现脱碳层，脱碳层的组织粗大，硬度低，降低滚刀刀圈强度，缩短滚刀刀圈寿命，导致换刀频率高、成本高。为改善脱碳层组织粗大的问题，行业内多采用进行真空条件下进行淬火和回火的方式对滚刀刀圈进行热处理。如中国发明专利(CN107060789A)公开了一种盾构刀具的刀圈材料和热处理工艺，在真空炉对刀圈进行整体分级加热后淬火并回火两次，解决了刀圈热处理脱碳与强度差的问题。然而该方法中真空热处理成本高，参数设计及操作复杂，增加了刀圈加工制造的成本，无法兼顾换刀成本和加工制造成本。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种盾构机滚刀刀圈的防脱碳热处理方法，本发明提供的方法可以抑制脱碳层的产生，工艺简单、成本低，可以得到表面组织为大量板条马氏体、硬度高、寿命长的滚刀刀圈。

为了实现上述发明的目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种盾构机滚刀刀圈的防脱碳热处理方法，包括以下步骤：

将表面涂覆有氧化涂层的盾构机滚刀刀圈置于热处理设备腔体内，常压升温至终温保温进行热处理，所述热处理设备腔体内放置有煤球，所述氧化涂层由内到外依次为第一防氧化涂层和第二防氧化涂层；

所述第一防氧化涂层包括Na₂O·2SiO₂、Al₂O₃、Cr₂O₃、NaF、TiO₂和V₂O₅；所述第二防氧化涂层包括SiC、石墨粉和聚内烯烃；

所述终温的温度≥1000℃，保温的时间≥30min。

优选的，以质量百分含量计，所述第一防氧化涂层包括以下组分：

优选的，以质量百分含量计，所述第二防氧化涂层包括以下组分：

SiC 3～5％；

石墨粉 30～60％；

聚内烯烃 30～40％；

余量的水。

优选的，所述石墨粉的粒径≥1000目。