CN110465638A - 双金属复合滚刀刀圈生产工艺及其生产用电渣离心装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于滚刀刀圈设备领域，尤其涉及一种双金属复合滚刀刀圈生产工艺及其生产用电渣离心装置。包括以下有效步骤：将滚刀刀圈外圈所需的材料用有衬电渣炉熔炼成钢水，同时，使用另一有衬电渣炉将滚刀刀圈内圈所需要的材料也熔炼成钢水；将熔炼好的滚刀刀圈外圈钢水倒入离心旋转的滚刀刀圈模具中，离心成型；待滚刀刀圈外圈基本成型后，向滚刀刀圈模具中倒入熔炼好的滚刀刀圈内圈钢水，离心成型，即可得到双金属复合滚刀刀圈。本发明通过提供一种双金属复合滚刀刀圈生产工艺及其生产用电渣离心装置，有效的提高了生产效率，进而提高了企业效益。
Description
技术领域
本发明属于滚刀刀圈设备领域，尤其涉及一种双金属复合滚刀刀圈生产工艺及其生产用电渣离心装置。
背景技术
滚刀是地下岩石质隧道(洞)工程全断面施工的大型机械设备的重要部件，主要用于铁路公路交通隧道、煤矿巷道、城市地下通道、水电水利隧洞等全断面施工。滚刀的主要零部件为刀体、刀圈、刀圈卡环、密封、轴承、心轴和端盖等。开挖隧洞过程中，滚刀刀圈与岩石(磨料)间相互磨损和挤压引起刀圈的磨损、发热和变形，滚刀刀圈发热会降低其硬度，从而加快磨损。检查、更换、维修刀具，耗时费力，直接影响其施工工程的造价和工期。据统计，施工工程中，滚刀消耗费用约占工程造价的1/5-1/3，其中因滚刀磨损而更换的刀圈数量达80％，刀圈损耗最大。
目前，为了提高滚刀刀圈的使用寿命的主要方式有三种方式，第一种方式是在现有的滚刀刀圈上增加耐磨层，用于提高整个滚刀刀圈的使用寿命，但是加工难度大，时间较长；第二种方式是改变现有滚刀刀圈的材料，使用一些高耐磨材料作为滚刀刀圈的材料，此类方法虽然能够提高滚刀刀圈的使用寿命，但其使用成本远远高于普通材料的滚刀刀圈；第三种方式和第一种方式有相同之处，其采用组合结构的方式，内圈采用高韧性的合金钢材材料锻造而成，外圈采用耐磨合金材料浇铸而成，然后通过相互配合的卡口，将内圈和外圈组合起来，此种方式虽然降低了成本，但加工精度要求高，需要对内圈和外圈的卡口进行多次打磨、铣削后，才能够确保准确安装，成品率较低。
发明内容
本发明针对上述的滚刀刀圈所存在的技术问题，提出一种设计合理、结构简单、成本低廉且能够有效提高滚刀刀圈使用寿命、降低加工难度的双金属复合滚刀刀圈生产工艺及其生产用电渣离心装置。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为，本发明提供一种双金属复合滚刀刀圈生产工艺，包括以下有效步骤：
a、首先将电渣熔化，然后分别倒入到滚刀刀圈外圈熔化所需有衬电渣炉以及滚刀刀圈内圈熔化所需的有衬电渣炉内；
b、将滚刀刀圈外圈所需的材料用有衬电渣炉熔炼成钢水，同时，使用另一有衬电渣炉将滚刀刀圈内圈所需要的材料也熔炼成钢水；
c、将熔炼好的滚刀刀圈外圈钢水倒入离心旋转的滚刀刀圈模具中，离心成型；
d、待滚刀刀圈离心后的10～60s内向滚刀刀圈模具中倒入熔炼好的滚刀刀圈内圈钢水，离心成型，即可得到双金属复合滚刀刀圈。
作为优选，所述滚刀刀圈外圈的材料为高耐磨合金工具钢作为优选，所述滚刀刀圈内圈的材料为高韧性合金结构钢。
本发明还提供了实施上述方法所需要的双金属复合滚刀刀圈生产用电渣离心装置，包括有衬电渣炉以及离心旋转模具架，所述有衬电渣炉设置在离心旋转模具架的两侧，所述有衬电渣炉滑动设置在离心旋转模具架的两侧，所述有衬电渣炉的下方设置用于有衬电渣炉滑动的滑道，所述滑道的一端设置有电极架，所述电极架的一端设置有用于固定自耗电极的电极夹，所述电极夹滑动设置在电极架上，所述有衬电渣炉之间还设置有辅料添加装置，所述辅料添加装置包括设置在两个有衬电渣炉的固定座以及设置在固定座的辅料坩埚炉，所述辅料坩埚炉滑动设置在固定座上，所述固定座上设置有用于辅料坩埚炉行走的辅料滑道，所述辅料滑道与滑道垂直设置，所述辅料坩埚炉通过翻转机构设置在辅料滑道上，所述翻转机构包括设置在辅料滑道上的滑块以及设置在滑块上方的轴承座，所述辅料坩埚炉的两侧设置有与轴承座相配合的转轴，其中一侧的转轴连接有驱动电机，所述电极架的中部还设置有用于夹持石墨电极的辅料电极夹，所述辅料电极夹滑动设置在电极架上。
作为优选，所述辅料坩埚炉的两端设置有方便倒料的漏嘴，所述漏嘴处于转轴的垂直方向。
作为优选，所述电极夹包括套装在电机架上滑动座以及设置在滑动座一端的延伸杆，所述延伸杆远离滑动座的一端设置夹持座，所述夹持座与延伸杆轴接，所述延伸杆的一侧设置有用于驱动夹持座翻转的气缸，所述夹持座和延伸杆的相对面设置有用于夹持电极的夹持槽。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于，
1、本发明通过提供一种双金属复合滚刀刀圈生产工艺及其生产用电渣离心装置，首次将电渣离心浇铸技术应用到滚刀刀圈的生产工艺中，进而解决了现有滚刀刀圈所存在的技术问题，同时，通过电渣离心装置的研发，有效的提高了生产效率，进而提高了企业效益。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例2提供的双金属复合滚刀刀圈生产用电渣离心装置的结构示意图；
图2为实施例2提供的电极架的结构示意图；
图3为实施例2提供的辅料添加装置的结构示意图；
以上各图中，1、有衬电渣炉；11、滑道；2、离心旋转模具架；3、电极架；4、电极夹；41、滑动座；42、延伸杆；43、夹持座；44、气缸；5、自耗电极；6、固定座；61、辅料滑道；62、滑块；63、轴承座；7、辅料坩埚炉；71、转轴；72、漏嘴；8、辅助电极夹；9、石墨电极。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。
实施例1，本实施例提供一种双金属复合滚刀刀圈生产工艺
本实施例旨在解决现有滚刀刀圈在增加使用寿命所存在的技术问题，为此，本实施例整体采用电渣离心铸造的工艺来实现本实施例的目的。具体的说，首先将电渣熔化。电渣就是现有电渣重熔技术中常用的电渣，电渣熔化后，将其分别倒入到滚刀刀圈外圈熔化所需有衬电渣炉以及滚刀刀圈内圈熔化所需的有衬电渣炉内，这样做的目的，能够使内圈和外圈所用的材料在融化后，利用融化后的电渣去除合金钢中非金属夹杂物，使合金钢的质量和性能得到改进，提高合金钢的使用寿命。
然后，将滚刀刀圈外圈所需的材料用有衬电渣炉熔炼成钢水，滚刀刀圈的外圈需要耐磨性能，因此，需要具有高耐磨的特性，为此，选用高耐磨金属材料，在本实施例中，选用硬度为HRC60以上的耐磨合金工具钢，滚刀刀圈内圈的需要一定的韧性，为此，滚刀刀圈内圈的材料为高韧性合金材料，当然也可以选用现有常用材料。在本实施例中，为42CrMo。在将滚刀刀圈外圈所需的材料融化成钢水的同时，需要使用另一有衬电渣炉将滚刀刀圈内圈所需要的材料也熔炼成钢水。
接着，将熔炼好的滚刀刀圈外圈钢水倒入离心旋转的滚刀刀圈模具中，离心成型，在本实施例中，滚刀刀圈模具为空腔为滚刀刀圈形状，其余结构和现有常见的电渣离心浇铸模具一致，故在本实施例中，不加详细描述。
待滚刀刀圈外圈基本成型后，向滚刀刀圈模具中倒入熔炼好的滚刀刀圈内圈钢水，离心成型，即可得到双金属复合滚刀刀圈。
通过离心浇铸成型的双金属组合刀圈相较于传统的涂覆耐磨层的结构，其加工方便，不需要复杂繁琐的工艺，相较与整体的材料选用高耐磨材料的滚刀刀圈，其价格和现有常用的价格接近，且使用寿命和整体选用的高耐磨材料的滚刀刀圈相当；相较于双金属扣和而成的滚刀刀圈，其加工工艺简单，所需生产时间短，进而无论在成本还是在其他方便对优于双金属扣和而成的滚刀刀圈，综上，采用本实施例提供的工艺，有效的解决了现有滚刀刀圈生产所存在的技术问题。
实施例2，为了配合实施例1所提供的工艺，本实施例对现有的离心浇铸机进行改造，以达到优化生产的目的。
为了达到上述目的，如图1～图3所示，本实施例所提供的双金属复合滚刀刀圈生产用电渣离心装置，包括有衬电渣炉1以及离心旋转模具架2，有衬电渣炉1和离心旋转模具架2为现有成熟的设备，故在本实施例中，不加详细描述，本实施例重点改进的地方在于，有衬电渣炉1的位置，具体的说，有衬电渣炉设置在离心旋转模具架2的两侧，有衬电渣炉1滑动设置在离心旋转模具架2的两侧，更为具体的说，有衬电渣炉1的下方设置用于有衬电渣炉1滑动的滑道11，在本实施例中，有衬电渣炉1滑动的方式选用现有成熟的电机加链条的方式进行运动，这也是现有离心浇铸机常用的结构设计，故在本实施例中，不加详细描述，在滑道的一端设置有电极架3，在本实施例中，离心旋转模具架2靠近滑道11的另一端设置，在本实施例中，电极架3包括三个立柱，其中，在两端的立柱上设置有用于固定自耗电极的电极夹4，电极夹4滑动设置在电极架3上，具体的说，电极夹4包括套装在电极架3上滑动座41以及设置在滑动座41一端的延伸杆42，在本实施例中，在立柱的顶部设置有电机(图中未标注)以及丝杆(图中未标注)，采用现有常用的滚珠丝杆的结构，使滑动座41在立柱上上下滑动，当然，也可以采用液压缸或气缸驱动的方式，延伸杆42设置在靠近有衬电渣炉1的一侧，延伸杆42的主要目的就是将自耗电极5延伸到有衬电渣炉1内，方便熔炼，为此，在延伸杆42远离滑动座41的一端设置夹持座43，夹持座43的一侧与延伸杆42轴接，在延伸杆42的一侧设置有用于驱动夹持座43翻转的气缸44，夹持座43和延伸杆42的相对面设置有用于夹持自耗电极5的夹持槽(图中未示出)，这样，当气缸44的动力端伸出时，使夹持座43对自耗电极5进行夹紧，当气缸44动力端回缩时，夹持座43放松，方便放入自耗电极5。
考虑到在电极重熔的过程中，可能需要添加一些助剂提高产品的性能，在本实施例中，在有衬电渣炉1之间还设置有辅料添加装置，具体的说，辅料添加装置包括设置在两个有衬电渣炉1的固定座6以及设置在固定座6的辅料坩埚炉7，为了使辅料坩埚炉7能够往返与两个有衬电渣炉1之间，在本实施例中，辅料坩埚炉7滑动设置在固定座6上，具体的说，在固定座6上设置有用于辅料坩埚炉7行走的辅料滑道61，辅料滑道61与有衬电渣炉1所使用的滑道11呈垂直状态设置，为了方便将助剂加热到有衬电渣炉1内，在辅料坩埚炉7通过翻转机构设置在辅料滑道61上，具体的说，翻转机构包括设置在辅料滑道61上的滑块62以及设置在滑块62上方的轴承座63，辅料坩埚炉7的两侧设置有与轴承座63相配合的转轴71，其中一侧的转轴71连接有驱动电机(图中未示出)，这样，在驱动电机的作用，实现辅料坩埚炉7的左右翻转，在本实施例中，滑块62在辅料滑道61上行走的方式也是采用电机加链条驱动的方式。
为了方便辅料(电渣)的熔化，在电极架3的中部还设置有用于夹持石墨电极的辅料电极夹8，辅料电极夹8和电极夹4的结构一致，其主要区别在于，所夹持的电极为石墨电极9，其不属于耗材，可以具有上下移动的功能，也可以不可以，在本实施例，为了方便安装，采用可以上下移动的结构。
为了方便辅料坩埚炉7倒料，在本实施例中，在辅料坩埚炉7的两端设置有方便倒料的漏嘴72，漏嘴72处于转轴的垂直方向，通过这样的设置，方便辅料坩埚炉7倒入到坩埚内。
通过上述的结构设置，将传统的结构布局进行改变，有利于物料的倒入，进而提高生产效率，降低生产成本，综上，本实施例提供的结构布局合理、优化效果显著，适合大规模推广使用。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (6)
1.一种双金属复合滚刀刀圈生产工艺，其特征在于，包括以下有效步骤：
a、首先将电渣熔化，然后分别倒入到滚刀刀圈外圈熔化所需有衬电渣炉以及滚刀刀圈内圈熔化所需的有衬电渣炉内；
b、将滚刀刀圈外圈所需的材料用有衬电渣炉熔炼成钢水，同时，使用另一有衬电渣炉将滚刀刀圈内圈所需要的材料也熔炼成钢水；
c、将熔炼好的滚刀刀圈外圈钢水倒入离心旋转的滚刀刀圈模具中，离心成型；
d、在滚刀刀圈外圈钢水离心后的10～60s内向滚刀刀圈模具中倒入熔炼好的滚刀刀圈内圈钢水，离心成型，即可得到双金属复合滚刀刀圈。
2.根据权利要求1所述的双金属复合滚刀刀圈生产工艺，其特征在于，所述滚刀刀圈外圈的材料为高耐磨合金工具钢。
3.根据权利要求1所述的金属组合滚刀刀圈生产工艺，其特征在于，所述滚刀刀圈内圈的材料为高韧性合金钢结构钢。
4.一种双金属复合滚刀刀圈生产用电渣离心装置，包括有衬电渣炉以及离心旋转模具架，其特征在于，所述有衬电渣炉设置在离心旋转模具架的两侧，所述有衬电渣炉滑动设置在离心旋转模具架的两侧，所述有衬电渣炉的下方设置用于有衬电渣炉滑动的滑道，所述滑道的一端设置有电极架，所述电极架的一端设置有用于固定自耗电极的电极夹，所述电极夹滑动设置在电极架上，所述有衬电渣炉之间还设置有辅料添加装置，所述辅料添加装置包括设置在两个有衬电渣炉之间的固定座以及设置在固定座的辅料坩埚炉，所述辅料坩埚炉滑动设置在固定座上，所述固定座上设置有用于辅料坩埚炉行走的辅料滑道，所述辅料滑道与滑道垂直设置，所述辅料坩埚炉通过翻转机构设置在辅料滑道上，所述翻转机构包括设置在辅料滑道上的滑块以及设置在滑块上方的轴承座，所述辅料坩埚炉的两侧设置有与轴承座相配合的转轴，其中一侧的转轴连接有驱动电机，所述电极架的中部还设置有用于夹持石墨电极的辅料电极夹。
5.根据权利要求4所述的双金属复合滚刀刀圈生产用电渣离心装置，其特征在于，所述辅料坩埚炉的两端设置有方便倒料的漏嘴，所述漏嘴处于转轴的垂直方向。
6.根据权利要求5所述的双金属复合滚刀刀圈生产用电渣离心装置，其特征在于，所述电极夹包括套装在电机架上滑动座以及设置在滑动座一端的延伸杆，所述延伸杆远离滑动座的一端设置夹持座，所述夹持座与延伸杆轴接，所述延伸杆的一侧设置有用于驱动夹持座翻转的气缸，所述夹持座和延伸杆的相对面设置有用于夹持电极的夹持槽。
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