CN110983183B - 一种铸造tbm刀箱及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种铸造TBM刀箱及制备方法，刀箱为上刀座、中间刀座和下刀座三层复合形式，上刀座采用高韧性耐磨钢材料，中间刀座采用高强度合金钢材料，下刀座采用结构钢材料；上、中、下刀座采用多金属复合材料的铸造方法结合在一起。本发明将刀箱分为上、中、下三层刀座的复合形式，采用铸造的工艺完成，与传统锻造、焊接方式相比，减少了刀箱的加工余量，消除了焊接应力的影响。上刀座浇注采用高碳、高铬材料，冷却后形成高硬度的耐磨层，减少刀箱表面的磨损；中间刀座采用高强度合金钢材料，热处理调质后抗拉强度可达1100‑1200Mpa，可以有效抵抗刀箱受到的交变应力，增强寿命；下刀座采用普通结构钢材料，有效降低刀箱成本。

Description

一种铸造TBM刀箱及制备方法
技术领域
本发明涉及隧道掘进机技术领域，具体涉及一种铸造TBM刀箱及制备方法。
背景技术
目前隧道硬岩TBM掘进机，主要是依靠盘型滚刀挤压岩石达到破碎岩体的目的，滚刀是破岩的“牙齿”，刀箱是牙床，承载着破岩时的交变载荷。随着岩石强度的增加，滚刀挤压破岩的效率逐步下降，滚刀刀箱异常磨损和更换频率也随之增加。由于滚刀刀箱焊接在刀盘上，滚刀刀箱出现裂纹需要维修更换时，需要刨除原有焊接刀箱，再隧道内焊接新刀箱。此过程需要两天甚至更长时间，造成盾构掘进效率的降低，掘进成本增加。传统刀箱采用锻件形式，刀箱受力部位材料多选用30CrNiMo、30CrMo等中碳合金钢材料，表面堆焊耐磨层，工艺路线多采用锻造、粗加工、UT探伤、调质、表面淬火+回火、铆焊等工艺完成，为了便于制造，刀箱分为左右两部分，最后左右两部分通过铆焊方式连接，左右两部分焊接后，出现了焊后应力集中现象，刀箱受力部位掘进时容易出现压溃、裂纹等问题。
发明内容
本发明提出了一种铸造TBM刀箱及制备方法，解决现有刀箱工艺步骤较多，粗加工余量大、易压溃和裂纹的问题。
实现本发明的技术方案是：
一种铸造TBM刀箱，所述刀箱为上刀座、中间刀座和下刀座三层复合形式，上刀座采用高韧性耐磨钢材料，中间刀座采用高强度合金钢材料，下刀座采用普通结构钢材料，上、中、下刀座采用多金属复合材料的铸造方法结合在一起。
所述上刀座包括以下重量百分比的组分：C：2.0-2.5%，Si：0.2-0.4%，Mn：0.4-0.6%，Cr：17-20%，W：0.9-1.3%，V：0.07-0.12%，S：≤0.02%，P：≤0.02%，余量为铁。
所述中间刀座包括以下重量百分比的组分：C：0.3-0.38%，Si：0.2-0.4%，Mn：0.4-0.6%，Cr：1.5-2.5%，Ni：2-3.2%，W：0.9-1.3%，V：0.2-0.4%，Ti：0.2-0.4%，S：≤0.02%，P：≤0.02%，余量为铁。
所述下刀座包括以下重量百分比的组分：C：0.12-0.18%，Si：0.2-0.4%，Mn：0.38-0.58%，V：0.07-0.12%，S：≤0.02%，P：≤0.02%，余量为铁。
所述上刀座、中间刀座和下刀座采用铸造工艺制备。
所述的铸造TBM刀箱的制备方法，步骤如下：
（a）采用水玻璃砂型工艺制作刀箱铸模，浇注下刀座金属液；
（b）在下刀座金属液表面覆盖一层硼砂添加剂，浇注中间刀座金属液；
（c）在中间刀座金属液表面覆盖一层硼砂添加剂，浇注上刀座金属液；
（d）上刀座金属液冷却后刀箱整体退火去应力处理；
（e）刀箱整体调质处理；
（f）刀箱受力部位表面淬火处理及回火处理。
所述步骤（a）中水玻璃采用海砂做原材料，砂型内表面涂MgCr2O4的铸造涂料；下刀座金属液在中频炉内以150-160℃/h的速度从室温加热至500-550℃，保温20min，再以100-110℃/h的速度加热至1050±10℃，在1050±10℃保温10-20min，浇注到下砂型中。
所述步骤（b）中硼砂添加剂为50%的硼砂+50%的石墨粉，在下刀座金属液温度降至980-1000℃时覆盖至下刀座金属液的表面；中间刀座金属液在中频炉内以130-140℃/h的速度从室温加热至600-650℃，保温40min，再以90-95℃/h的速度加热至1020±10℃，在1020±10℃保温10-20min，浇注到中砂型中。
所述步骤（c）中硼砂添加剂为50%的硼砂+50%石墨粉，在中间刀座金属液温度降至950-970℃时覆盖至中间刀座金属液的表面；上刀座金属液在中频炉内以130-140℃/h的速度从室温加热至600-650℃，保温40min，再以70-75℃/h的速度加热至1080±10℃，在1080±10℃保温10-20min，浇注到上砂型中。
所述步骤（d）中退火去应力处理的具体过程为：在气氛保护炉中进行去应力处理，炉温为300±10℃，回火时间30-50min。
所述步骤（e）中调质处理具体步骤为：刀箱整体于550-650℃加热，保温时间120-180min，之后空气中冷却。
所述步骤（f）表面淬火处理的具体过程为：采用中频加热的方式加热刀箱受力部位，加热温度为850±10℃，加热时间3-5min，喷淋方式淬火；回火处理过程为：回火炉中加热温度为350±10℃，回火时间60-80min。
所述步骤（f）回火处理后深度大于20mm，表面硬度大于HRC45。
以刀箱的整体高度为基准，下刀座金属液浇注的高度占总高度的0.5-0.6倍，中间刀座金属液浇注高度占总高度的0.3-0.4倍，上刀座金属液浇注高度占总高度的0.05-0.1倍。
本发明的有益效果是：
（1）本发明将刀箱分为上、中、下三层刀座的复合形式，采用铸造的工艺完成，与传统锻造、焊接方式相比，减少了刀箱的加工余量，消除了焊接应力的影响。上刀座浇注采用高碳、高铬材料，冷却后形成高硬度的耐磨层，减少刀箱表面的磨损；中间刀座采用高强度合金钢材料，热处理调质后抗拉强度可达1100-1200Mpa，可以有效抵抗刀箱受到的交变应力，增强寿命；下刀座采用普通结构钢材料，有效降低刀箱成本；
（2）刀箱整体退火去应力处理可降低铸造过程中应力集中的影响，消除上、中、下不同金属液之间热膨胀、收缩带来的应力集中现象；
（3）刀箱受力部位进行表面淬火处理的强化处理，能增加受力处的强度，改善刀箱疲劳寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明刀箱主视图。
图2为本发明刀箱俯视图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种铸造TBM刀箱，所述刀箱为上刀座101、中间刀座102和下刀座103三层复合形式，上刀座101采用高韧性耐磨钢材料，中间刀座102采用高强度合金钢材料，下刀座103采用普通结构钢材料。
所述上刀座101包括以下重量百分比的组分：C：2.0%，Si：0.2%，Mn：0.4%，Cr：17%，W：0.9%，V：0.07%，S：≤0.02%，P：≤0.02%，余量为铁。
所述中间刀座102包括以下重量百分比的组分：C：0.3%，Si：0.2%，Mn：0.4%，Cr：1.5%，Ni：2%，W：0.9%，V：0.2%，Ti：0.2%，S：≤0.02%，P：≤0.02%，余量为铁。
所述下刀座103包括以下重量百分比的组分：C：0.12%，Si：0.2%，Mn：0.38%，V：0.07%，S：≤0.02%，P：≤0.02%，余量为铁。
铸造TBM刀箱的制备方法，步骤如下：
（a）采用水玻璃砂型工艺制作刀箱铸模，水玻璃采用海砂做原材料，砂型内表面涂MgCr2O4的铸造涂料，下刀座103金属液在中频炉内以150℃/h的速度从室温加热至500℃，保温20min，再以100℃/h的速度加热至1040℃，在1040℃保温10min，浇注到下砂型中；
（b）在下刀座103金属液表面覆盖一层硼砂添加剂，硼砂添加剂为50%的硼砂+50%的石墨粉，在下刀座103金属液温度降至980℃时覆盖至下刀座金属液的表面；中间刀座102金属液在中频炉内以130℃/h的速度从室温加热至600℃，保温40min，再以90℃/h的速度加热至1010℃，在1010℃保温20min，浇注到中砂型中；
（c）在中间刀座102金属液表面覆盖一层硼砂添加剂，硼砂添加剂为50%的硼砂+50%石墨粉，在中间刀座102金属液温度降至950℃时覆盖至中间刀座102金属液的表面；上刀座101金属液在中频炉内以130℃/h的速度从室温加热至600℃，保温40min，再以70℃/h的速度加热至1070℃，在1070℃保温20min，浇注到上砂型中；
（d）上刀座101金属液冷却后刀箱整体退火去应力处理，退火去应力处理的具体过程为：在气氛保护炉中进行去应力处理，炉温为290℃，回火时间50min；
（e）刀箱整体调质处理；
（f）刀箱受力部位表面淬火处理及回火处理；表面淬火处理的具体过程为：采用中频加热的方式加热刀箱受力部位104，加热温度为840℃，加热时间4min喷淋方式淬火；回火处理过程为回火炉中加热温度为340℃，回火时间80min。
所述步骤（f）回火处理深度大于20mm，表面硬度大于HRC45。
刀箱的整体高度X为基准，下刀座103金属液浇注的高度X1占总高度X的0.5倍，中间刀座102金属液浇注高度X2占总高度X的0.4倍，上刀座101金属液浇注高度X3占总高度X的0.1倍。
实施例2
一种铸造TBM刀箱，所述刀箱为上刀座101、中间刀座102和下刀座103三层复合形式，上刀座101采用高韧性耐磨钢材料，中间刀座102采用高强度合金钢材料，下刀座103采用结构钢材料。
所述上刀座101包括以下重量百分比的组分：C：2.3%，Si：0.3%，Mn：0.5%，Cr：18%，W：1.1%，V：0.10%，S：≤0.02%，P：≤0.02%，余量为铁。
所述中间刀座102包括以下重量百分比的组分：C：0.35%，Si：0.3%，Mn：0.5%，Cr：2.0%，Ni：2.8%，W：1.1%，V：0.3%，Ti：0.3%，S：≤0.02%，P：≤0.02%，余量为铁。
所述下刀座103包括以下重量百分比的组分：C：0.15%，Si：0.3%，Mn：0.45%，V：0.10%，S：≤0.02%，P：≤0.02%，余量为铁。
铸造TBM刀箱的制备方法，步骤如下：
（a）采用水玻璃砂型工艺制作刀箱铸模，水玻璃采用海砂做原材料，砂型内表面涂MgCr2O4的铸造涂料，下刀座103金属液在中频炉内以150-160℃/h的速度从室温加热至500-550℃，保温20min，再以100-110℃/h的速度加热至1050±10℃，在1050±10℃保温10-20min，浇注到下砂型中；
（b）在下刀座103金属液表面覆盖一层硼砂添加剂，硼砂添加剂为50%的硼砂+50%的石墨粉，在下刀座103金属液温度降至990℃时覆盖至下刀座金属液的表面；中间刀座102金属液在中频炉内以135℃/h的速度从室温加热至630℃，保温40min，再以95℃/h的速度加热至1020℃，在1020℃保温15min，浇注到中砂型中；
（c）在中间刀座102金属液表面覆盖一层硼砂添加剂，硼砂添加剂为50%的硼砂+50%石墨粉，在中间刀座102金属液温度降至960℃时覆盖至中间刀座102金属液的表面；上刀座101金属液在中频炉内以135℃/h的速度从室温加热至635℃，保温40min，再以75℃/h的速度加热至1080℃，在1080℃保温10-20min，浇注到上砂型中；
（d）上刀座101金属液冷却后刀箱整体退火去应力处理，退火去应力处理的具体过程为：在气氛保护炉中进行去应力处理，炉温为300℃，回火时间40min；
（e）刀箱整体调质处理；
（f）刀箱受力部位表面淬火处理及回火处理；表面淬火处理的具体过程为：采用中频加热的方式加热刀箱受力部位104，加热温度为850℃，加热时间3.5min喷淋方式淬火；回火处理过程为回火炉中加热温度为350℃，回火时间75min。
所述步骤（f）回火处理深度大于20mm，表面硬度大于HRC45。
以刀箱的整体高度X为基准，下刀座103金属液浇注的高度X1占总高度X的0.6倍，中间刀座102金属液浇注高度X2占总高度X的0.35倍，上刀座101金属液浇注高度X3占总高度X的0.05倍。
实施例3
一种铸造TBM刀箱，所述刀箱为上刀座101、中间刀座102和下刀座103三层复合形式，上刀座101采用高韧性耐磨钢材料，中间刀座102采用高强度合金钢材料，下刀座103采用结构钢材料。
所述上刀座101包括以下重量百分比的组分：C：2.5%，Si：0.4%，Mn：0.6%，Cr：20%，W：1.3%，V：0.12%，S：≤0.02%，P：≤0.02%，余量为铁。
所述中间刀座102包括以下重量百分比的组分：C：0.38%，Si：0.4%，Mn：0.6%，Cr：2.5%，Ni：3.2%，W：1.3%，V：0.4%，Ti：0.4%，S：≤0.02%，P：≤0.02%，余量为铁。
所述下刀座103包括以下重量百分比的组分：C：0.18%，Si：0.4%，Mn：0.58%，V：0.12%，S：≤0.02%，P：≤0.02%，余量为铁。
铸造TBM刀箱的制备方法，步骤如下：
（a）采用水玻璃砂型工艺制作刀箱铸模，水玻璃采用海砂做原材料，砂型内表面涂MgCr2O4的铸造涂料，下刀座103金属液在中频炉内以160℃/h的速度从室温加热至550℃，保温20min，再以110℃/h的速度加热至1060℃，在1060℃保温20min，浇注到下砂型中；
（b）在下刀座103金属液表面覆盖一层硼砂添加剂，硼砂添加剂为50%的硼砂+50%的石墨粉，在下刀座103金属液温度降至1000℃时覆盖至下刀座金属液的表面；中间刀座102金属液在中频炉内以140℃/h的速度从室温加热至650℃，保温40min，再以95℃/h的速度加热至1030℃，在1030℃保温10min，浇注到中砂型中；
（c）在中间刀座102金属液表面覆盖一层硼砂添加剂，硼砂添加剂为50%的硼砂+50%石墨粉，在中间刀座102金属液温度降至970℃时覆盖至中间刀座102金属液的表面；上刀座101金属液在中频炉内以140℃/h的速度从室温加热至650℃，保温40min，再以75℃/h的速度加热至1090℃，在1090℃保温10min，浇注到上砂型中；
（d）上刀座101金属液冷却后刀箱整体退火去应力处理，退火去应力处理的具体过程为：在气氛保护炉中进行去应力处理，炉温为310℃，回火时间30min；
（e）刀箱整体调质处理；
（f）刀箱受力部位表面淬火处理及回火处理；表面淬火处理的具体过程为：采用中频加热的方式加热刀箱受力部位104，加热温度为860℃，加热时间3min喷淋方式淬火；回火处理过程为回火炉中加热温度为360℃，回火时间60min。
所述步骤（f）回火处理深度大于20mm，表面硬度大于HRC45。
以刀箱的整体高度X为基准，下刀座103金属液浇注的高度X1占总高度X的0.55倍，中间刀座102金属液浇注高度X2占总高度X的0.38倍，上刀座101金属液浇注高度X3占总高度X的0.07倍。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种铸造TBM刀箱，其特征在于：所述刀箱为上刀座（101）、中间刀座（102）和下刀座（103）三层复合形式，上刀座（101）采用高韧性耐磨钢材料，中间刀座（102）采用高强度合金钢材料，下刀座（103）采用结构钢材料；
所述上刀座（101）包括以下重量百分比的组分：C：2.0-2.5%，Si：0.2-0.4%，Mn：0.4-0.6%，Cr：17-20%，W：0.9-1.3%，V：0.07-0.12%，S：≤0.02%，P：≤0.02%，余量为铁；
所述中间刀座（102）包括以下重量百分比的组分：C：0.3-0.38%，Si：0.2-0.4%，Mn：0.4-0.6%，Cr：1.5-2.5%，Ni：2-3.2%，W：0.9-1.3%，V：0.2-0.4%，Ti：0.2-0.4%，S：≤0.02%，P：≤0.02%，余量为铁；
所述下刀座（103）包括以下重量百分比的组分：C：0.12-0.18%，Si：0.2-0.4%，Mn：0.38-0.58%，V：0.07-0.12%，S：≤0.02%，P：≤0.02%，余量为铁。
2.根据权利要求1所述的铸造TBM刀箱，其特征在于：所述上刀座（101）、中间刀座（102）和下刀座（103）采用铸造工艺制备。
3.一种如权利要求2所述的铸造TBM刀箱的制备方法，其特征在于步骤如下：
（a）采用水玻璃砂型工艺制作刀箱铸模，浇注下刀座（103）金属液；
（b）在下刀座（103）金属液表面覆盖一层硼砂添加剂，浇注中间刀座（102）金属液；
（c）在中间刀座（102）金属液表面覆盖一层硼砂添加剂，浇注上刀座（101）金属液；
（d）上刀座（101）金属液冷却后刀箱整体退火去应力处理；
（e）刀箱整体调质处理；
（f）刀箱受力部位表面淬火处理及回火处理。
4.根据权利要求3所述的铸造TBM刀箱的制备方法，其特征在于，所述步骤（a）中水玻璃采用海砂做原材料，砂型内表面涂MgCr2O4的铸造涂料；下刀座（103）金属液在中频炉内以150-160℃/h的速度从室温加热至500-550℃，保温20min，再以100-110℃/h的速度加热至1050±10℃，在1050±10℃保温10-20min，浇注到下砂型中。
5.根据权利要求3所述的铸造TBM刀箱的制备方法，其特征在于，所述步骤（b）中硼砂添加剂为50%的硼砂+50%的石墨粉，在下刀座（103）金属液温度降至980-1000℃时覆盖至下刀座金属液的表面；中间刀座（102）金属液在中频炉内以130-140℃/h的速度从室温加热至600-650℃，保温40min，再以90-95℃/h的速度加热至1020±10℃，在1020±10℃保温10-20min，浇注到中砂型中。
6.根据权利要求3所述的铸造TBM刀箱的制备方法，其特征在于，所述步骤（c）中硼砂添加剂为50%的硼砂+50%石墨粉，在中间刀座（102）金属液温度降至950-970℃时覆盖至中间刀座（102）金属液的表面；上刀座（101）金属液在中频炉内以130-140℃/h的速度从室温加热至600-650℃，保温40min，再以70-75℃/h的速度加热至1080±10℃，在1080±10℃保温10-20min，浇注到上砂型中。
7.根据权利要求3所述的铸造TBM刀箱的制备方法，其特征在于，所述步骤（d）中退火去应力处理的具体过程为：在气氛保护炉中进行去应力处理，炉温为300±10℃，去应力处理时间30-50min。
8.根据权利要求3所述的铸造TBM刀箱的制备方法，其特征在于，所述步骤（e）中调质处理具体步骤为：刀箱整体于550-650℃加热，保温时间120-180min，之后空气中冷却。
9.根据权利要求3所述的铸造TBM刀箱的制备方法，其特征在于，所述步骤（f）表面淬火处理的具体过程为：采用中频加热的方式加热刀箱受力部位（104），加热温度为850±10℃，加热时间3-5min，喷淋方式淬火；回火处理过程为：回火炉中加热温度为350±10℃，回火时间60-80min。
10.根据权利要求3-9任一项所述的铸造TBM刀箱的制备方法，其特征在于，所述步骤（f）回火处理后深度大于20mm，表面硬度大于HRC45。
11.根据权利要求10所述的铸造TBM刀箱的制备方法，其特征在于，以刀箱的整体高度为基准，下刀座（103）金属液浇注的高度占总高度的0.5-0.6倍，中间刀座（102）金属液浇注高度占总高度的0.3-0.4倍，上刀座（101）金属液浇注高度占总高度的0.05-0.1倍。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113930666B (zh) * 2021-09-02 2022-09-23 中铁工程装备集团有限公司 一种tbm用刀座材料的制备方法及应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003328078A (ja) * 2002-05-10 2003-11-19 Komatsu Ltd 高硬度高靭性鋼およびその鋼材を使用した装軌部品、耐土砂摩耗部品、締結ボルト、高靭性歯車、高靭性高耐面圧歯車、耐摩耗鋼板
CN103205639A (zh) * 2013-03-14 2013-07-17 长安大学 一种装载机铲刀刃及其制备方法
CN103484783A (zh) * 2013-10-18 2014-01-01 株洲硬质合金集团有限公司 一种盘形滚刀刀圈合金及其制备方法
CN108098894A (zh) * 2017-12-19 2018-06-01 安徽华天机械股份有限公司 一种自锁式分切圆盘刀刀座及其加工方法
CN108817398A (zh) * 2018-07-17 2018-11-16 中铁工程装备集团有限公司 一种喷射成形复合材料tbm刀圈的生产工艺

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101285107B1 (ko) * 2011-12-23 2013-07-17 한국건설기술연구원 Ｔｂｍ용 고경도 디스크 커터링의 다상 복합주강 조성물 및 이를 이용한 디스크 커터링의 제조방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003328078A (ja) * 2002-05-10 2003-11-19 Komatsu Ltd 高硬度高靭性鋼およびその鋼材を使用した装軌部品、耐土砂摩耗部品、締結ボルト、高靭性歯車、高靭性高耐面圧歯車、耐摩耗鋼板
CN103205639A (zh) * 2013-03-14 2013-07-17 长安大学 一种装载机铲刀刃及其制备方法
CN103484783A (zh) * 2013-10-18 2014-01-01 株洲硬质合金集团有限公司 一种盘形滚刀刀圈合金及其制备方法
CN108098894A (zh) * 2017-12-19 2018-06-01 安徽华天机械股份有限公司 一种自锁式分切圆盘刀刀座及其加工方法
CN108817398A (zh) * 2018-07-17 2018-11-16 中铁工程装备集团有限公司 一种喷射成形复合材料tbm刀圈的生产工艺

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