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CN114293108A - 一种盾构机滚刀合金材料及其制备工艺 - Google Patents

一种盾构机滚刀合金材料及其制备工艺 Download PDF

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CN114293108A
CN114293108A CN202111681342.0A CN202111681342A CN114293108A CN 114293108 A CN114293108 A CN 114293108A CN 202111681342 A CN202111681342 A CN 202111681342A CN 114293108 A CN114293108 A CN 114293108A
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CN
China
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furnace
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steel
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CN202111681342.0A
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English (en)
Inventor
夏生鹏
谢黎君
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Guangzhou Shen Tuo Technology Co ltd
Original Assignee
Guangzhou Shen Tuo Technology Co ltd
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    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25Process efficiency

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Abstract

本发明涉及滚刀技术领域,且公开了一种盾构机滚刀合金材料,所述的合金的元素组成及各成分的重量百分比含量为:C:0.34%~0.45%;Si:0.90%~1.20%;Mn:0.30%~0.45%;Cr:4.85%~5.50%;Mo:1.10%~1.65%;V:0.95%~1.20%;Al:0.001%~0.05%;N:0.004%~0.03%;S≤0.03%;P≤0.03%;其余为铁元素,本发明,成分设计合理,合理的控制了碳元素的配入量,可使得H13钢具有较高的硬度,即提高了滚刀的硬度;合理的控制了铬元素的配入量,可使得H13钢具有高的韧度,即提高了滚刀的韧度;在冶炼后采用电渣重熔,电渣重熔可提高金属的纯度,避免金属中的气体使得金属被氧化。

Description

一种盾构机滚刀合金材料及其制备工艺
技术领域
本发明涉及滚刀技术领域,特别是涉及一种盾构机滚刀合金材料及其制备工艺。
背景技术
刀齿沿圆柱或圆锥作螺旋线排列的齿轮加工刀具﹐用于按展成法加工圆柱齿轮﹑蜗轮和其他圆柱形带齿的工件(见齿轮加工﹑齿轮)。根据用途的不同﹐滚刀分为齿轮滚刀﹑蜗轮滚刀﹑非渐开线展成滚刀和定装滚刀等。
目前常用的滚刀材料为H13以及以H13钢为基开发的系列钢等材料,滚刀在使用过程中对其硬度和韧性有一定要求,H13中各种元素的配入量控制不好,会影响合金的性能,特别是碳元素和铬元素的配入量控制不好,会影响滚刀的硬度和韧性,同时合金材料在冶炼后,金属中会含有少量的气体,使其被氧化,导致金属不纯。
发明内容
针对上述技术问题,本发明的目的是提供一种盾构机滚刀合金材料及其制备工艺。
为达到本发明的目的,本发明的一种盾构机滚刀合金材料,所述的合金的元素组成及各成分的重量百分比含量为:C:0.34%~0.45%;Si:0.90%~1.20%;Mn:0.30%~0.45%;Cr:4.85%~5.50%;Mo:1.10%~1.65%;V:0.95%~1.20%;Al:0.001%~0.05%;N:0.004%~0.03%;S≤0.03%;P≤0.03%其余为铁元素。
优选地,所述的合金的元素组成及各成分的重量百分比含量为:C:0.40%;Si:1.10%;Mn:0.39%;Cr:5.40%;Mo:1.15%;V:1.10%;Al:0.002%;N:0.02%;S:0.03%;P:0.02%;其余为Fe。
优选地,所述的合金的元素组成及各成分的重量百分比含量为:C:0.39%;Si:1.15%;Mn:0.37%;Cr:5.30%;Mo:1.25%;V:1.15%,Al:0.04%;N:0.004%;S:0.01%;P:0.01%;其余为Fe。
优选地,所述的合金的元素组成及各成分的重量百分比含量为:C:0.44%;Si:0.95%;Mn:0.42%;Cr:4.90%;Mo:1.60%;V:0.99%,Al:0.01%;N:0.04%;S:0.02%;P:0.03%;其余为Fe。
一种盾构机滚刀合金材料及其制备工艺,所述合金的生产工艺包括以下步骤:
a、冶炼:
(1)所有金属材料应符合质量标准,按照制度烘烤后使用,配料严格控制各元素的配入量,进行加热熔炼;
(2)待原料完全熔化后,调节炉内温度为1540℃~1560℃,在该温度下保温20~30min;
b、精炼
(1)初炼炉钢水入炉后,通过向炉内吹入Ar+O2或N2+O2混合气体,在精炼期钢水温度控制在1680±10℃。
(2)精炼结束,然后将溶液置于模具中浇铸成为钢锭,再切除钢锭表面缺陷
c、电渣重熔
(1)切除铸锭表面缺陷,采用真空感应炉冶炼,电极尺寸φ250×1500~1600mm,冶炼电压54~56V,冶炼电流7000~7500A,形成铸锭;
(2)精炼期采用不少于两次的高温瞬时精炼和一次低温长时精炼,提钢温到1630℃/1-2min,降钢温到1520℃,精炼时间≥25min;
(3)精炼温度1650℃,全过程可不充氩气,出钢温度1680℃;
d、均匀化退火
(1)重熔之后的钢锭置于加热炉中,将加热炉内的温度调制至1230℃,并在该温度下保温6小时;
(2)保温完成后,炉内温度由1230℃降至530℃,降温完成,钢锭出炉空冷至室温;
e、锻造:
(1)钢锭装炉,锻造加热温度1130-1230℃,保温应≥80min;
(2)开锻温度≥1030℃,终锻温度≥930℃;
f、球化退火处理
(1)将锻造后的钢锭置于加热炉中,炉内温度由室温加热至830℃~880℃,并在该温度下保温3~5小时;
(2)保温完成后,将温度降低至730℃~780℃,并在740℃~760℃条件下保温4~6小时;
(3)保温完成后,将炉内的温度降至500℃;降温之后、钢锭出炉空冷至室温;
g、淬火处理
(1)球化退火处理后的钢锭置于加热炉中,将炉内温度升至630℃,保温1~2小时;
(2)保温完成后,炉内温度升至830℃~880℃,保温1~2小时;
(3)保温完成后,炉内温度升至1030℃~1130℃,保温1.5~2小时,保温完成后,冷却至室温;
(9)回火处理:将淬火处理之后的铁合金铸锭置于加热炉中,进行回火处理,回火完成,即得到滚刀用材料。
采用本发明所设计的盾构机滚刀合金材料及其制备工艺与现有技术相比,具有如下优点:
1.该种盾构机滚刀合金材料及其制备工艺,在冶炼后采用电渣重熔,电渣重熔可提高金属的纯度,避免金属中的气体使得金属被氧化。
2.该种盾构机滚刀合金材料及其制备工艺,合理的控制了碳元素的配入量,可使得H13钢具有高的硬度,使得滚刀在使用过程中硬度较高。
3.该种盾构机滚刀合金材料及其制备工艺,合理的控制了铬元素的配入量,可使得H13钢具有高的韧度,使得滚刀在使用过程中韧度较高。
附图说明
无。
具体实施方式
为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解,兹配合实施例详细说明如下。
实施例1:
一种盾构机滚刀合金材料,包括以下组成元素及各成分的重量百分比含量为:C:0.40%;Si:1.10%;Mn:0.39%;Cr:5.40%;Mo:1.15%;V:1.10%;Al:0.002%;N:0.02%;S:0.03%;P:0.02%;其余为Fe。
实施例2:
一种盾构机滚刀合金材料,包括以下组成元素及各成分的重量百分比含量为:C:0.39%;Si:1.15%;Mn:0.37%;Cr:5.30%;Mo:1.25%;V:1.15%,Al:0.04%;N:0.004%;S:0.01%;P:0.01%;其余为Fe。
实施例3:
一种盾构机滚刀合金材料,包括以下组成元素及各成分的重量百分比含量为:C:0.44%;Si:0.95%;Mn:0.42%;Cr:4.90%;Mo:1.60%;V:0.99%,Al:0.01%;N:0.04%;S:0.02%;P:0.03%;其余为Fe。
一种盾构机滚刀合金材料及其制备工艺,包括以下步骤:
a、冶炼:
(1)所有金属材料应符合质量标准,按照制度烘烤后使用,配料严格控制各元素的配入量,进行加热熔炼;
(2)待原料完全熔化后,调节炉内温度为1540℃~1560℃,在该温度下保温20~30min;
b、精炼
(1)初炼炉钢水入炉后,通过向炉内吹入Ar+O2或N2+O2混合气体,在精炼期钢水温度控制在1680±10℃。
(2)精炼结束,然后将溶液置于模具中浇铸成为钢锭,再切除钢锭表面缺陷
c、电渣重熔
(1)切除铸锭表面缺陷,采用真空感应炉冶炼,电极尺寸φ250×1500~1600mm,冶炼电压54~56V,冶炼电流7000~7500A,形成铸锭;
(2)精炼期采用不少于两次的高温瞬时精炼和一次低温长时精炼,提钢温到1630℃/1-2min,降钢温到1520℃,精炼时间≥25min;
(3)精炼温度1650℃,全过程可不充氩气,出钢温度1680℃;
d、均匀化退火
(1)重熔之后的钢锭置于加热炉中,将加热炉内的温度调制至1230℃,并在该温度下保温6小时;
(2)保温完成后,炉内温度由1230℃降至530℃,降温完成,钢锭出炉空冷至室温;
e、锻造:
(1)钢锭装炉,锻造加热温度1130-1230℃,保温应≥80min;
(2)开锻温度≥1030℃,终锻温度≥930℃;
f、球化退火处理
(1)将锻造后的钢锭置于加热炉中,炉内温度由室温加热至830℃~880℃,并在该温度下保温3~5小时;
(2)保温完成后,将温度降低至730℃~780℃,并在740℃~760℃条件下保温4~6小时;
(3)保温完成后,将炉内的温度降至500℃;降温之后、钢锭出炉空冷至室温;
g、淬火处理
(1)球化退火处理后的钢锭置于加热炉中,将炉内温度升至630℃,保温1~2小时;
(2)保温完成后,炉内温度升至830℃~880℃,保温1~2小时;
(3)保温完成后,炉内温度升至1030℃~1130℃,保温1.5~2小时,保温完成后,冷却至室温;
(9)回火处理:将淬火处理之后的铁合金铸锭置于加热炉中,进行回火处理,回火完成,即得到滚刀用材料。
本发明,成分设计合理,合理的控制了碳元素的配入量,可使得H13钢具有较高的硬度,即提高了滚刀的硬度;合理的控制了铬元素的配入量,可使得H13钢具有高的韧度,即提高了滚刀的韧度;在冶炼后采用电渣重熔,电渣重熔可提高金属的纯度,避免金属中的气体使得金属被氧化。
本发明已由上述相关实施例加以描述,然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是,已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地,在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰,均属本发明的专利保护范围。

Claims (5)

1.一种盾构机滚刀合金材料,其特征在于,所述的合金的元素组成及各成分的重量百分比含量为:C:0.34%~0.45%;Si:0.90%~1.20%;Mn:0.30%~0.45%;Cr:4.85%~5.50%;Mo:1.10%~1.65%;V:0.95%~1.20%;Al:0.001%~0.05%;N:0.004%~0.03%;S≤0.03%;P≤0.03%;其余为铁元素。
2.根据权利要求1所述的一种盾构机滚刀合金材料,其特征在于,所述的合金的元素组成及各成分的重量百分比含量为:C:0.40%;Si:1.10%;Mn:0.39%;Cr:5.40%;Mo:1.15%;V:1.10%;Al:0.002%;N:0.02%;S:0.03%;P:0.02%;其余为Fe。
3.根据权利要求1所述的一种盾构机滚刀合金材料,其特征在于,所述的合金的元素组成及各成分的重量百分比含量为:C:0.39%;Si:1.15%;Mn:0.37%;Cr:5.30%;Mo:1.25%;V:1.15%,Al:0.04%;N:0.004%;S:0.01%;P:0.01%;其余为Fe。
4.根据权利要求1所述的一种盾构机滚刀合金材料,其特征在于,所述的合金的元素组成及各成分的重量百分比含量为:C:0.44%;Si:0.95%;Mn:0.42%;Cr:4.90%;Mo:1.60%;V:0.99%,Al:0.01%;N:0.04%;S:0.02%;P:0.03%;其余为Fe。
5.根据权利要求1所述的一种盾构机滚刀合金材料及其制备工艺,其特征在于,所述合金的生产工艺包括以下步骤:
a、冶炼:
(1)所有金属材料应符合质量标准,按照制度烘烤后使用,配料严格控制各元素的配入量,进行加热熔炼;
(2)待原料完全熔化后,调节炉内温度为1540℃~1560℃,在该温度下保温20~30min;
b、精炼
(1)初炼炉钢水入炉后,通过向炉内吹入Ar+O2或N2+O2混合气体,在精炼期钢水温度控制在1680±10℃。
(2)精炼结束,然后将溶液置于模具中浇铸成为钢锭,再切除钢锭表面缺陷
c、电渣重熔
(1)切除铸锭表面缺陷,采用真空感应炉冶炼,电极尺寸φ250×1500~1600mm,冶炼电压54~56V,冶炼电流7000~7500A,形成铸锭;
(2)精炼期采用不少于两次的高温瞬时精炼和一次低温长时精炼,提钢温到1630℃/1-2min,降钢温到1520℃,精炼时间≥25min;
(3)精炼温度1650℃,全过程可不充氩气,出钢温度1680℃;
d、均匀化退火
(1)重熔之后的钢锭置于加热炉中,将加热炉内的温度调制至1230℃,并在该温度下保温6小时;
(2)保温完成后,炉内温度由1230℃降至530℃,降温完成,钢锭出炉空冷至室温;
e、锻造:
(1)钢锭装炉,锻造加热温度1130-1230℃,保温应≥80min;
(2)开锻温度≥1030℃,终锻温度≥930℃;
f、球化退火处理
(1)将锻造后的钢锭置于加热炉中,炉内温度由室温加热至830℃~880℃,并在该温度下保温3~5小时;
(2)保温完成后,将温度降低至730℃~780℃,并在740℃~760℃条件下保温4~6小时;
(3)保温完成后,将炉内的温度降至500℃;降温之后、钢锭出炉空冷至室温;
g、淬火处理
(1)球化退火处理后的钢锭置于加热炉中,将炉内温度升至630℃,保温1~2小时;
(2)保温完成后,炉内温度升至830℃~880℃,保温1~2小时;
(3)保温完成后,炉内温度升至1030℃~1130℃,保温1.5~2小时,保温完成后,冷却至室温;
(9)回火处理:将淬火处理之后的铁合金铸锭置于加热炉中,进行回火处理,回火完成,即得到滚刀用材料。
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