高性能盘型滚刀刀圈材料及其生产工艺制造技术

高性能盘型滚刀刀圈材料及其生产工艺,属于刀圈加工制造技术领域，解决了现有技术中增加碳含量，提高硬度造成的韧性下降，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；本发明专利技术刀圈材料的化学成分百分含量为：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；通过本发明专利技术的滚刀刀圈的材料加工出的滚刀刀圈具有高硬度、高耐磨及具有良好冲击韧性的优点。

High performance disk type hob cutter ring material and production method thereof

High performance disc cutter ring material and its production process, and belongs to the technical field of cutter machining, solves the increase of carbon content in the existing technology, improve the hardness caused by the toughness decreased, when used in hard rock cutter blade will collapse, tooth crack, the technical problems will be serious phenomenon of knife ring fracture the chemical composition content; the invention of cutter ring material: 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 margin through the cutter ring; the invention of the material processed by the cutter ring with high hardness, high wear resistance and has the advantages of good impact toughness.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于刀圈加工制造
，具体涉及一种高性能盘型滚刀刀圈材料及其生产工艺。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术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，本专利技术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，本专利技术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，本专利技术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。用本专利技术中的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。本专利技术的有益技术效果：本专利技术的新型刀圈材料在保证原有H13钢中碳、硅、锰的含量保持不变，铬的百分含量为5.0--5.50％，钼的百分含量在原有1.10--1.75％的基础上调整到1.80--2.30％，提高钼的含量可以进一步提高材料的淬透性、降低钢材的回火脆性、改善钢的延展性、韧性并提高耐磨性；加入新的元素钴，其百分含量为2.00--2.50％，改善和提高钢材的热强性及高温硬度，并与钢中较高含量的钼等相互作用得到良好的综合力学性能，使其具有超强韧性；用此材料加工出的滚刀刀圈的硬度由HRC54-HRC56，提高到了HRC58-HRC60；滚刀刀圈的冲击功由8J--10J提高到14J-16J；新型材料严格控制了P、S等杂质含量(P＜0.01％、S＜0.005％),提高了材料的纯净度，从而有利于改善和提高刀圈的冲击韧性；钴的加入显著提高耐氧化性和红硬性，大大提高材料的耐磨性；改善和提高了刀圈的综合力学性能，延长了刀圈的使用寿命；本发专利技术的新型滚刀刀圈材料生产出的盘型滚刀刀圈具有高硬度、高耐磨性及良好冲击韧性的滚刀刀圈材料；本生产方法中废钢料全部使用H13废模具料，并对入炉前的废钢料全部进行喷砂处理及烘烤，使入炉废钢料保证干燥、表面无锈及其他泥沙等杂物，从而保证熔炼钢液的纯净度及低的杂质含量；感应炉出钢前化学成分的百分含量控制在步骤1中的规定范围，严格控制P、S含量；在熔炼后期的精炼过程中要做到多次扒渣、造渣提高钢水的纯净度；在出钢过程中要做好终脱氧；浇注前钢水在钢包内确保充分的镇静时间，使钢水中的夹杂物得到充分上浮；经过真空感应炉熔炼和真空电渣重熔后得到的电渣锭，其有害元素P的含量小于0.01％、S的含量小于0.005％；真空电渣炉中生产出的电渣锭，在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；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。附图说明图1为本专利技术新型滚到刀圈生产工艺的流程图；图2为本专利技术在具体实施例中代号为1的盘型滚刀刀圈材料的金相组织图；图3为本专利技术在具体实施例中代号为2的盘型滚刀刀圈材料的金相组织图；图4为本专利技术在具体实施例中代号为3的盘型滚刀刀圈材料的金相组织图；图5为本专利技术在具体实施例中H13钢的盘型滚刀刀圈材料的金相组织图；具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步阐述。参见附图1，本专利技术的目的是提供新型滚到刀圈材料及其生产工艺，解决现有技术中增加碳含量，提高硬度造成的韧性下降，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。本专利技术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，本专利技术高性能盘型滚刀刀圈材料的成本文档来自技高网...

【技术保护点】
高性能盘型滚刀刀圈材料，其特征在于，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。

【技术特征摘要】
1.高性能盘型滚刀刀圈材料，其特征在于，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。2.根据权利要求1所述的新型盘型滚刀刀圈材料，其特征在于，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。3.根据权利要求1所述的新型盘型滚刀刀圈材料，其特征在于，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。4.根据权利要求1所述的新型盘型滚刀刀圈材料，其特征在于，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....

【专利技术属性】
技术研发人员：张凌，黄石起，李相吉，
申请(专利权)人：吉林省维尔特隧道装备有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林;22