CN111424220B

CN111424220B - 一种隧道掘进机刀箱内刀座板材料及其制备方法和刀箱

Info

Publication number: CN111424220B
Application number: CN202010269032.7A
Authority: CN
Inventors: 张凌; 戈强; 马文超; 张爱武; 方亮
Original assignee: Jilin Weierte Tunnel Equipment Co ltd
Current assignee: Lingyuan Technology Co ltd
Priority date: 2020-04-08
Filing date: 2020-04-08
Publication date: 2021-09-07
Anticipated expiration: 2040-04-08
Also published as: CN111424220A

Abstract

本发明涉及一种隧道掘进机刀箱内刀座板材料及其制备方法和刀箱，本发明的内刀座板材料的化学成分含量范围如下：C：0.38‑‑0.45％，Si：0.50‑‑0.70％，Mn：0.70‑‑1.20％，P：＜0.010％，S：＜0.005％，Cr：0.90‑‑1.20％，Mo：0.25‑‑0.40％，Ce：0.15‑‑0.25％，La：0.15‑‑0.25％，余量：Fe。本发明的内刀座板材料的制备方法通过对元素成分的调整与电渣重熔精炼工艺的应用，生产出了具有硬度高、强度高、可淬性好，冲击韧性优良等特点的新型内刀座板材料XT‑DZ。该材料经过锻造和性能热处理后，其Rm≥1450MPa，最终调质后的表面硬度50～55HRC。本发明的刀箱通过将现有的旧型刀箱设计中刀座单元内外刀座板之间的焊接固定结构改成新型的楔装机械式固定结构，完全避免了异种钢焊接固有的各类不利影响。

Description

一种隧道掘进机刀箱内刀座板材料及其制备方法和刀箱

技术领域

本发明涉及一种新型材料，具体涉及一种隧道掘进机刀箱内刀座板材料及其制备方法和刀箱。

背景技术

刀箱是承载隧道掘进机滚刀与掘进机刀盘之间连接的载体。按照滚刀的破岩机理，在滚刀破岩过程中，产生的较大冲击及震动作用力，通过滚刀的刀轴、端盖、支架或卡块等零部件传递到刀箱上，再通过刀箱传递到掘进机刀盘。因此，在掘进机刀盘-刀箱-滚刀的综合受力结构中，刀箱发挥着关键作用，刀箱的强度和稳定刚性水平是否满足要求，直接影响该系统末端(滚刀)能否正常工作。

一个典型的单刃滚刀的刀箱，由左右互为镜面对称的一对(2个)刀座单元组成。按目前现有的设计结构，单侧的一个刀座单元，主体包括一块外刀座板12(材质为碳素结构钢，如Q345)和一块内刀座板11(材质为高强度合金调质钢锻件，如42CrMo)。二者之间采取焊接方式牢固连接，其焊接工属于典型的异种钢焊接，如图1所示。

图1所示的典型刀座单元设计结构(焊接结构)，必须分为材质不同的外刀座板12和内刀座板11的原因是：内刀座板11在性能上本身要求有高强度、高耐磨性(表面具有高硬度)，因此选用42CrMo等高强度合金调质钢制造；而外刀座板12除了要具备基本的强度性能外，还必须具备在掘进机刀盘现场组装工位条件下和刀盘主体结构(碳素结构钢焊接结构)不预热直接焊的优良焊接工艺性，因此选用碳素结构钢类的材料；如此，则内刀座板11和外刀座板12需要在工厂内完成组装和焊接(二者的异种钢焊接过程必须进行预热和后热)，在现场组装刀盘时，外刀座板12就可直接与掘进机刀盘冷焊，碳素结构钢之间同种材质焊接的焊缝质量容易得到保证。综上所述，外刀座板12的实际功能意义相当于充当内刀座板11和刀盘主体结构之间的焊接过渡垫板兼承力托架。

图1所示的典型刀座单元设计结构(焊接结构)，为了保证内刀座板11、外刀座板12的异种钢焊接充分牢靠，所有焊缝13截面必须具有充分的强度，因此对内刀座板11和外刀座板12之间的焊接坡口设计得既宽且深；同时，因异种钢焊接本身的工艺特点，焊接过程中很容易出现以下问题：

a)焊接残余变形：焊接工艺是一个焊缝熔池局部逐步快速加热和冷却的动态过程，由于不断发生局部膨胀和收缩而导致整体形状、尺寸的变化，变形不协调和彼此之间相互约束，将产生焊后的内应力。由于内外刀箱的结构形状特点，焊接过程受热膨胀状态下拘束作用强烈，加上属于异种钢焊接(材料线胀系数差异)所导致的影响，使内刀座板11和外刀座板12的焊接残余变形很不好控制，往往焊后应力逐渐释放将导致若干毫米程度的变形，为此不得不采取焊前留余量、焊后再精加工的工艺路线，使整体制造效率难以提升。

b)焊接接头缺陷，如裂纹、夹渣、未熔透、未熔合、焊瘤、内/外部气孔、咬边等。由于焊缝两侧的材料焊接特性不同，异种钢焊接出现缺陷的几率较大。

c)焊接裂纹：由于焊件结构拘束影响，焊后工件内部残余应力大，如图1所示，各条焊缝13(全部是单面成型)的根部自然容易出现局部的应力集中，根部存在的上述缺陷在集中应力作用下，将更容易成为裂纹扩展源，严重时将产生贯穿性裂纹缺陷，导致焊缝13无法通过无损检测、必须返工。

图1所示的典型刀座单元的设计(焊接结构及选材)，除了上述焊接原因带来的不利因素外，还存在以下不利因素：

(1)现场更换拆装麻烦。按现有的刀座结构设计，隧洞内现场更换刀箱，需要使用碳弧气刨的方式，将各损坏的刀座单元的内刀座板11从外刀座板12中移除，由于内刀座板11、外刀座板12的焊接量较大且焊道较深，刨除一个内刀座板11，大致需要4～5个小时，一个刀箱往往两侧刀座都需要拆换处理，则一共需要8～10个小时；刨除内刀座板11后，还要对割除位置残余毛刺进行修磨平缓、打磨抛光清理，现场空间狭窄、操作困难，还需要数小时；在此之后，方可安装新的内刀座板11就位，大致又需要1～2小时；安装就位后进行新的内刀座板11和原外刀座板12的焊接，焊接需要预热(否则极易出现冷裂纹)，现场此类工艺实施困难，大致完成焊接需要6～7小时/个，一套刀箱两个内刀座板11焊妥需要12～14小时。综上，现场隧洞中完成一套刀箱的更换，总共将需要22～25小时(这是理想情况下的作业速度，实际肯定更慢)，而且更主要的问题是：焊接一次合格率较低，返工概率非常高。由于现场施工条件(环境因素、人员耐力等)均远不如工厂条件，异种钢焊接问题固有的种种缺陷风险无疑更容易出现，整体效率更低且焊缝13质量更加难以保证。

(2)内刀座板11的耐用度性能不够理想。原刀座材料为42CrMo，其调质后硬度为：28～32HRC，但由于刀箱在掘进机破岩过程中承受剧烈频繁的交变载荷，要求其必须有很高的硬度、强度和耐冲击性能(韧性)，工作面的硬度要求为50～55HRC，工艺上是通过局部表面高频淬火来实现的。局部表面高频淬火工艺更能够保证出厂时工作面的硬度指标，但硬化层深度相对不足(长期耐磨性能不如常规整体淬火获得的硬化层，后者淬透深度高于前者)，淬硬层的质量实际也经常不够稳定。然而按现有的(如图1所示的)焊接式刀座设计结构，对内刀座板11不可能应用整体工件调质(淬火+高温回火)硬化工艺，这是因为：内外刀座板11、12的焊接必然存在残余变形，焊接后必须精铣加工(尺寸及形位精度要求较高的)各个工作面，这导致在工艺路线上就使内刀座板11整体调质硬化工艺不可行，另外也不可能将完成精加工后的刀座单元做整体调质处理，因而也就只能在精加工后对工作面应用局部表面高频淬火工艺；上述固有矛盾带来的限制，使目前内刀座板11的耐用度难以达到其材料本身应有的理论性能极限。

发明内容

本发明要解决现有技术中的技术问题，提供一种隧道掘进机刀箱内刀座板材料及其制备方法和刀箱。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：

本发明提供一种隧道掘进机刀箱内刀座板材料，其化学成分及重量百分比如下：

C：0.38--0.45％，Si：0.50--0.70％，Mn：0.70--1.20％，P：＜0.010％，S：＜0.005％，Cr：0.90--1.20％，Mo：0.25--0.40％，Ce：0.15--0.25％，La：0.15--0.25％，余量：Fe。

在上述技术方案中，优选的是：所述隧道掘进机刀箱内刀座板材料，其化学成分及重量百分比为：

C：0.39％，Si：0.50％，Mn：0.80％，P：＜0.005％，S：＜0.002％，Cr：0.95％，Mo：0.25％，Ce：0.15％，La：0.15％，余量：Fe。

在上述技术方案中，优选的是：所述隧道掘进机刀箱内刀座板材料，其化学成分及重量百分比为：C：0.44％，Si：0.70％，Mn：1.18％，P：＜0.008％，S：＜0.004％，Cr：1.15％，Mo：0.39％，Ce：0.25％，La：0.25％，余量：Fe。

C：0.42％，Si：0.60％，Mn：1.00％，P：＜0.006％，S：＜0.003％，Cr：1.05％，Mo：0.32％，Ce：0.20％，La：0.20％，余量：Fe。

本发明还提供一种隧道掘进机刀箱内刀座板材料的制备方法，包括以下步骤：

准备废42CrMo钢材一吨投到中频炉中，加入高碳铬铁(Cr％≥57％)、钼铁(Mo≥60.17％)开始融化，融化到八百公斤左右，进行炉前分析，得出钢的化学成分，把剩余的废钢加入炉中，当炉温到1600～1650℃加入高碳锰铁(Mn≥65％)，一分钟后加入硅铁(Si％≥75.12％)，当炉温达到1650～1680℃之间开始倒钢水，根据钢水的多少，加入稀土铈镧合金(Ce≥45％、La≥17％)和所需要的铝线，之后把钢水倒入钢水包中，开始浇铸，钢水浇铸到钢水模具中，冷却十二小时至十六小时后，打开模具倒出XT-DZ钢棒；用真空中频感应炉熔炼出自耗电极棒，对自耗电极棒表面进行精整，去除表面氧化皮及其他夹杂物，再通过真空电渣炉进行电渣重熔，通过电渣精炼工艺保证熔炼钢液的纯净度及更低的杂质含量；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处理；使其有害元素磷P的含量小于0.01％、硫S的含量小于0.005％；得到具有硬度高、强度高、可淬性好，冲击韧性优良的新型内刀座板材料(XT-DZ)。

本发明还提供一种刀箱，由左右互为镜面对称的一对刀座单元组成；

每个所述刀座单元包括：一个第一内刀座板、一个第一外刀座板、及2个楔块；

所述第一内刀座板固定在所述第一外刀座板上，再使用2个楔块将所述第一内刀座板压紧在所述第一外刀座板上；

所述内刀座板的材料为本发明的内刀座板材料。

在上述技术方案中，所述第一内刀座板、第一外刀座板、及2个楔块之间是通过螺栓固定的。

在上述技术方案中，所述第一内刀座板上设置有8个螺孔，且第一外刀座板上设置有与之相适应的8个螺孔；每个所述楔块上设置有3个螺孔，且所述第一外刀座板上设置有与之相适应的6个螺孔；所述第一内刀座板使用8颗螺栓通过螺孔定位固定在所述第一外刀座板上，再使用另外6颗螺栓通过2个楔块上的螺孔将所述第一内刀座板压紧在所述第一外刀座板上。

本发明的有益效果是：

本发明的隧道掘进机刀箱内刀座板材料在原有42CrMo材料成分的基础上，适量添加了Si、Mn、Mo和稀土元素Ce、La，并严格控制熔炼的生产工艺，同时将内刀座板的表面硬化工艺改为内刀座板整体调质(因为内外刀座板不再需要焊接，避免了因焊接带来的所有问题)，获得一种新的内刀座板材料XT-DZ。该材料具有高硬度、高耐磨性及良好冲击韧性。

本发明的隧道掘进机刀箱内刀座板材料是在原有的42CrMo牌号成分的基础上，适当提高硅、锰的含量以提高冲击韧性，适当提高钼的含量，用以细化组织晶粒，提高强度、淬透性和回火稳定性；保持材料的碳含量不变的基础上，补加一定量稀土元素Ce、La，以提高淬透性等性能；在熔炼过程中，最大幅度降低非金属夹杂物的含量和有害元素磷、硫、氧的含量。

本发明的隧道掘进机刀箱内刀座板材料的制备方法通过对元素成分的调整与电渣重熔精炼工艺的应用，生产出了具有硬度高、强度高、可淬性好，冲击韧性优良等特点的新型内刀座板材料XT-DZ。该材料经过锻造和性能热处理后，其Rm≥1450MPa，最终调质后的表面硬度50～55HRC。

本发明的刀箱以本发明的材料XT-DZ作为内刀座板的材料，并通过将现有的旧型刀箱设计中刀座单元内外刀座板之间的焊接固定结构改成新型的楔装机械式固定结构，完全避免了异种钢焊接固有的各类不利影响，如焊接残余应力变形问题、焊缝可能存在缺陷和返工率高的问题、工艺路线较为复杂的问题等，大幅度简化了工艺路线，极大提升了产品一次合格率，显著降低了刀箱生产企业的综合生产成本，且应用门槛非常低，适宜业内大规模推广应用。

本发明的刀箱通过将现有的旧型刀箱设计中刀座单元内外刀座板之间的焊接固定结构改成新型的楔装机械式固定结构，使内刀座板的选材与工艺路线的制定完全不需要再考虑材料的可焊性能与焊接缺陷等因素，只需要直接考虑如何优化其使用性能：强度(材料成分影响)、硬度(材料成分和淬火热处理工艺影响)、持续耐磨性(硬化层厚度、由材料的淬透性和淬火热处理工艺影响)、抗冲击韧性(主要由材料成分影响)，降低了对材料本身优化改进和应用的难度。本发明通过对内刀座板的材料进行成分和工艺优化，得到了新型改性材料XT-DZ，结合以电渣精炼重熔工艺的应用，和内刀座板整体调质热处理(这一硬化工艺的应用正得益于本发明提出的结构改进，按原先的刀座焊接结构就只能采取局部高频淬火方式进行硬化，其淬硬层厚度、淬硬层质量稳定性等明显不如整体调质热处理工艺达到的效果)，这些改进显著提升了内刀座板的使用性能。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1为现有的典型刀座单元结构(焊接式结构)示意图。

图2为改进后的新型刀座单元结构(楔装式结构)示意图。

图3为本发明的第二内刀座板的结构示意图。

图4为本发明的第二外刀座板的结构示意图。

图5为本发明的楔块的结构示意图。

图中的附图标记表示为：

11-内刀座板，12-外刀座板，13-焊缝；

1-第一内刀座板，2-第一外刀座板，3-楔块；

具体实施方式

本发明的发明思想为：本发明在原有42CrMo材料成分的基础上，适量添加了Si、Mn、Mo和稀土Ce、La，并严格控制熔炼的生产工艺，同时将内刀座板的表面硬化工艺改为内刀座板整体调质(因为内外刀座板不再需要焊接，避免了因焊接带来的所有问题)，获得一种新的内刀座板XT-DZ。该材料具有高硬度、高耐磨性及良好冲击韧性，是在原有的42CrMo牌号成分的基础上，适当提高硅、锰的含量(提高冲击韧性)，适当提高钼的含量(以细化组织晶粒，提高强度、淬透性和回火稳定性)；保持材料的碳含量不变的基础上，补加一定量稀土元素(提高淬透性等性能)；在熔炼过程中，最大幅度降低非金属夹杂物的含量和有害元素磷、硫、氧的含量。

本发明提供的隧道掘进机刀箱内刀座板材料，其化学成分及重量百分比如下：

优选的是：所述隧道掘进机刀箱内刀座板材料，其化学成分及重量百分比

C：0.44％，Si：0.70％，Mn：1.18％，P：＜0.008％，S：＜0.004％，Cr：1.15％，Mo：0.39％，Ce：0.25％，La：0.25％，余量：Fe。

为了提高材料的纯净度，从而有利于提高冲击韧性，在材料的熔炼工艺上采取了如下措施：

本发明提供的一种隧道掘进机刀箱内刀座板材料的制备方法，包括以下步骤：

准备废42CrMo钢材一吨投到中频炉中，加入高碳铬铁(Cr％≥57％)、钼铁(Mo≥60.17％)开始融化，融化到八百公斤左右，进行炉前分析，得出钢的化学成分，把剩余的废钢加入炉中，当炉温到1600～1650℃加入高碳锰铁(Mn≥65％)，一分钟后加入硅铁(Si％≥75.12％)，当炉温达到1650～1680℃之间开始倒钢水，根据钢水的多少，加入稀土铈镧合金(Ce≥45％、La≥17％)和所需要的铝线，之后把钢水倒入钢水包中，开始浇铸，钢水浇铸到钢水模具中，冷却十二小时至十六小时后，打开模具倒出XT-DZ钢棒；用真空中频感应炉熔炼出自耗电极棒，对自耗电极棒表面进行精整，去除表面氧化皮及其他夹杂物，再通过真空电渣炉进行电渣重熔，通过电渣精炼工艺保证熔炼钢液的纯净度及更低的杂质含量；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处理；使其有害元素磷P的含量小于0.01％、硫S的含量小于0.005％；通过对元素成分的调整与电渣重熔精炼工艺的应用，生产出了具有硬度高、强度高、可淬性好，冲击韧性优良等特点的新型内刀座板材料XT-DZ。该材料经过锻造和性能热处理后，其Rm≥1450MPa，最终调质后的表面硬度50～55HRC。上述制备方法中，各原料高碳铬铁、钼铁、高碳锰铁、硅铁、稀土铈镧合金的加入量要能够保证各元素的含量为最终材料中各元素所需达到的重量百分含量。

在对内刀座板所使用的材料和冶炼工艺本身进行改进的同时，将内刀座板的表面硬化工艺改为工件整体调质(因为内外刀座板不再需要焊接，避免了因焊接带来的所有问题)，使其物理性能有了较大的提高，体现为：调质后达到的表面硬度更高，改进后的工艺使表面硬化层厚度(调质热处理的淬透深度)更深、硬化范围更大(全工件表面全部硬化)，工作面耐磨性表现更稳定，工件寿命显著提高。

本发明的刀箱将现有的刀座单元设计结构(内刀座板和外刀座板的固定方式)从焊接式固定改为楔装式固定。改进后的一套刀箱包括由左右互为镜面对称的两个改进后的刀座单元，每个改进后的刀座单元则包括：外刀座板1个、内刀座板1个、楔块2个、M24×110-12.9螺栓14颗。改进后的内刀座板使用8颗螺栓定位固定在外刀座板上，再使用另外6颗螺栓通过2个楔块将内刀座板压紧在外刀座板上，实现牢靠的楔装固定。

在实际使用中，新型刀座单元的尺寸可以根据具体设备需要进行针对性设计，其锁紧力可根据具体的锁紧要求，采用不同的锁紧楔块和锁紧螺栓等办法来实现。本发明的楔装式刀座单元采用M24×110-12.9高强度螺栓14颗，螺栓符合GB/T 5782—2000要求，其预紧力≮230KN，拧紧力矩≮1200N·m。对于各种不同类型的隧道掘进机刀盘，该新型刀座单元的设计结构均能有效适应匹配，只需根据刀座尺寸修改对应的螺栓锁紧点位置、数量、螺栓螺孔规格即可。

与结构设计改进对应，大幅度简化改进了刀座单元的生产流程，完全回避了焊接作业及其相关的一切不利因素影响，且大幅度提高了生产加工、装配、现场安装、维修拆换各个环节的效率，大幅度有效压缩工期，降低各环节成本。

新型刀座单元的生产流程是：

以下通过具体实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1

本发明的隧道掘进机刀箱内刀座板材料，其化学成分及重量百分比为：

实施例2

与实施例1不同的是，采用以下配方制备的本发明的隧道掘进机刀箱内刀座板材料；其化学成分及重量百分比为：

实施例3

将本发明实施例3制备的隧道掘进机刀箱内刀座板材料XT-DZ与现有内刀座板材料42CrMo的性能指标进行对比，见表1。

本发明改进后的内刀座板材料(实施例3材料)，(性能与原先材料性能的指标对比见表1。可见，在42CrMo成分基础上改进得到的该新型材料XT-DZ具有比普通42CrMo调质钢明显更高的强度、更好的韧性和显著增加的调质硬度。

表1本发明改进后的内刀座板材料性能与原先材料性能的指标对比

由于XT-DZ材料具有比42CrMo更好的物理性能，材料制造成本方面并没有明显增加，因此在掘进机刀箱等应用领域推广采用XT-DZ替代42CrMo材料，将取得良好的综合效益。

实施例4

结合图2-5具体说明本发明的刀箱，由左右互为镜面对称的一对刀座单元组成；每个所述刀座单元包括：1个第一内刀座板1、1个第一外刀座板2、及2个楔块3；所述第一内刀座板1是由本发明实施例3制备的材料制成的；

所述第一内刀座板1上设置有8个螺孔，且第一外刀座板2上设置有与之相适应的8个螺孔；每个所述楔块3上设置有3个螺孔，且所述第一外刀座板2上设置有与之相适应的6个螺孔；所述第一内刀座板1使用8颗螺栓通过螺孔定位固定在所述第一外刀座板2上，再使用另外6颗螺栓通过2个楔块3上的螺孔将所述第一内刀座板1压紧在所述第一外刀座板2上。

本发明通过将现有的旧型刀箱设计中刀座单元内外刀座板之间的焊接固定结构改成新型的楔装机械式固定结构，使改进后的掘进机刀箱(主要是刀座单元)的生产流程大幅度简化。

以往焊接式的刀座单元，每个单元的拼装大概需要1.5～2小时，然后需要预热——焊接——后热，反复多次，一个刀座单元从组对到完成焊接，至少需要6小时，还不包括焊缝探伤和超标缺陷挖除焊补等检验和质量问题处理的耗时。由于焊接变形不可避免，焊后还要对内刀座板的预留余量部位进行精加工，最后进行局部高频淬火等表面处理，工艺路线复杂、工序繁多，生产效率难以有效提升。

新型的楔装式刀座单元，由于采取纯粹机械方式连接，制造拼装工艺流程大幅度简化：内刀座板可以不留任何工艺余量、直接加工到最终尺寸并单独做整体的调质热处理(淬火+高温回火)，得到充分淬透且全表面均匀分布的淬硬层；将加工完成的内刀座板和外刀座板各一个直接对准拼装成对，先用8颗螺栓将内刀座板一侧定位钉固在外刀座板上，再使用2个楔块通过6颗螺栓将两个刀座板楔紧，最后所有螺栓按目标紧固力矩旋紧，所需时间不到0.5小时。

综合估算，生产一套本发明所述的新型刀座单元所需的工时，将比生产原先的一套焊接式刀座单元对应所需工时减少50％以上，综合生产效率至少提高一倍；同时，100％回避了焊接所带来的相关的质量问题，预期可能的质量损失(焊缝缺陷挖除和补焊返工所增加的成本)与焊缝无损探伤的成本则得以全部免除；综合经济效益优势明显。

使用本发明所述的新型刀箱，在施工现场组装刀盘或隧洞内拆除更换内刀座板时，不再需要进行焊接，只需要对各紧固螺栓和锁紧楔块进行清理和安装/拆除，即可轻松完成对内刀座板的安装/拆除，显著提高现场维修作业的工效。经估算，现场条件下维修更换一组刀箱(两个刀座单元)所需要的总时间不超过2小时。而传统的焊接式结构刀箱在同等条件下要完成内刀座板更换作业，总共将至少需要21小时(这是理想情况下的速度，实际肯定更慢，还不包括对焊缝探伤检测与返工时间)，效率相差10倍以上。本发明的新型结构刀箱在效率和质量上无疑具有明显的双重优势。

相比焊接式结构刀箱，本发明所述的新型刀箱还拥有的一项优势在于，内/外刀座板上由于增设了安装定位螺孔，其起吊与安装定位比原先更加方便且安全。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims

1.一种隧道掘进机刀箱内刀座板材料，其特征在于，其化学成分及重量百分比如下：

C：0.42％，Si：0.60％，Mn：1.00％，P：＜0.006％，S：＜0.003％，Cr：1.05％，Mo：0.32％，Ce：0.20％，La：0.20％，余量：Fe；

所述隧道掘进机刀箱内刀座板材料的抗拉强度Rm大于等于1450MPa，屈服强度大于等于1380MPa，调质后洛氏硬度50~55HRC。

2.一种权利要求1所述的隧道掘进机刀箱内刀座板材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

准备废42CrMo钢材一吨投到中频炉中，加入高碳铬铁、钼铁开始融化，融化到八百公斤，进行炉前分析，得出钢的化学成分，把剩余的废钢加入炉中，当炉温到1600～1650℃加入高碳锰铁，一分钟后加入硅铁，当炉温达到1650～1680℃之间开始倒钢水，根据钢水的多少，加入稀土铈镧合金和所需要的铝线，之后把钢水倒入钢水包中，开始浇铸，钢水浇铸到钢水模具中，冷却十二小时至十六小时后，打开模具倒出钢棒；用真空中频感应炉熔炼出自耗电极棒，对自耗电极棒表面进行精整，去除表面氧化皮及其他夹杂物，再通过真空电渣炉进行电渣重熔，通过电渣精炼工艺保证熔炼钢液的纯净度及更低的杂质含量；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处理；使其有害元素磷P的含量小于0.01％、硫S的含量小于0.005％；得到具有硬度高、强度高、可淬性好，冲击韧性优良的内刀座板材料。

3.一种刀箱，其特征在于，由左右互为镜面对称的一对刀座单元组成；

每个所述刀座单元包括：一个第一内刀座板（1）、一个第一外刀座板（2）、及2个楔块（3）；

所述第一内刀座板（1）固定在所述第一外刀座板（2）上，再使用2个楔块（3）将所述第一内刀座板（1）压紧在所述第一外刀座板（2）上；

所述内刀座板（1）的材料为权利要求1所述的隧道掘进机刀箱内刀座板材料；

所述第一内刀座板（1）上设置有8个螺孔，且第一外刀座板（2）上设置有与之相适应的8个螺孔；每个所述楔块（3）上设置有3个螺孔，且所述第一外刀座板（2）上设置有与之相适应的6个螺孔；所述第一内刀座板（1）使用8颗螺栓通过螺孔定位固定在所述第一外刀座板（2）上，再使用另外6颗螺栓通过2个楔块（3）上的螺孔将所述第一内刀座板（1）压紧在所述第一外刀座板（2）上。

4.根据权利要求3所述的刀箱，其特征在于，所述第一内刀座板（1）、第一外刀座板（2）、及2个楔块（3）之间通过螺栓固定。