盾构/TBM滚刀刀圈研制进展

曹玉龙; 周霈祁; 唐莉梅; 张中心; 马崇圣

doi:10.20057/j.1003-8620.2024-00249

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盾构/TBM滚刀刀圈研制进展

综述 | 更新时间：2025-05-09

- 盾构/TBM滚刀刀圈研制进展
- Development Process of Cutter Ring for Shield Machine/Tunnel Boring Machine （TBM） Hob
- 特殊钢 2025年46卷第2期页码：1-12
- 作者机构：
  
  1.武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室，武汉 430081
  2.武汉科技大学钢铁冶金新工艺湖北省重点实验室，武汉 430081
  3.武汉恒立工程钻具股份有限公司，武汉 430073
- 作者简介：
  
  曹玉龙（1990—），男，博士，副教授； E-mail : caoyulong@wust.edu.cn
- 基金信息：
  
  湖北省中央引导地方科技发展专项(2023EGA008);湖北省自然科学基金资助项目(2023AFB654)
- DOI：10.20057/j.1003-8620.2024-00249
  中图分类号： TG711;U455.3
- 收稿：2024-10-15，
  
  纸质出版：2025-03-30
- 稿件说明：
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曹玉龙,周霈祁,唐莉梅等.盾构/TBM滚刀刀圈研制进展[J].特殊钢,2025,46(02):1-12.

Cao Yulong,Zhou Peiqi,Tang Limei,et al.Development Process of Cutter Ring for Shield Machine/Tunnel Boring Machine （TBM） Hob[J].Special Steel,2025,46(02):1-12.
曹玉龙,周霈祁,唐莉梅等.盾构/TBM滚刀刀圈研制进展[J].特殊钢,2025,46(02):1-12. DOI： 10.20057/j.1003-8620.2024-00249.

Cao Yulong,Zhou Peiqi,Tang Limei,et al.Development Process of Cutter Ring for Shield Machine/Tunnel Boring Machine （TBM） Hob[J].Special Steel,2025,46(02):1-12. DOI： 10.20057/j.1003-8620.2024-00249.

摘要

盘形滚刀是盾构机的核心部件，也是掘进施工过程最易磨损和失效的部件。滚刀刀圈的磨损主要由磨粒磨损、黏着磨损和疲劳磨损三种机制共同组成，其中磨粒磨损和黏着磨损占主要。破岩过程中，强挤压、高冲击作用使得刀圈常发生磨损、偏磨、卷刃、断裂、崩刃、脱落等失效，刀圈损耗成本占总工程的5%~10%，而刀圈失效引起的维护、检修、更换刀具等又大幅降低了工程施工效率。当前常用的刀圈材料为DC53、H13钢，其耐磨性、抗冲击韧性取决于钢中碳化物类型、形貌、尺寸、数量、分布和基体组织特征。为实现滚刀刀圈性能强化提升，国内外学者围绕刀圈材料成分优化设计、刀圈一次成形制备、感应热处理制备梯度性能刀圈、双金属复合刀圈研制等开展了系列研究，为滚刀刀圈性能强化提供了有力支撑。

Abstract

The disc cutter is the key component of the shield machine， and it is also the most easily worn and failed component in the tunneling construction process. The wear of the disc cutter ring is mainly composed of three types of abrasive wear， adhesive wear and fatigue wear， among which abrasive wear and adhesive wear are the main wear mechanisms. In the process of rock breaking， strong extrusion and high impact make the cutter ring often wear， eccentric wear， blade， fracture， blade collapse， shedding and other failures. The cost of cutter ring loss accounts for 5%-10% of the total project， and the maintenance and replacement of cutters caused by the cutter ring failure greatly reduce the engineering construction efficiency. At present， the commonly available materials for cutter rings are DC53 and H13 steels， and their wear resistance and impact toughness depend on the type， morphology， size， quantity， distribution and matrix structure characteristics of carbides in those steels. In order to inprove the performance of the disc cutter ring， domestic and foreign scholars have carried out a series of studies on the optimization of alloy design for the cutter ring， the one-time forming preparation of the cutter ring， the induction heat treatment preparation of the gradient performance cutter ring， and the development of the bimetallic composite cutter ring， which provides a strong support for the performance enhancement of the cutter ring.

关键词

Keywords

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