研制钎钢钢种、冶炼、铸锭开坯、轧制和制钎工艺
研制钎钢钢种、冶炼、铸锭开坯、轧制和制钎工艺
钎杆的使用寿命取决于钎钢和钎杆的内在质量、凿岩条件和使用技术3个方面。其中，内在质量具有决定意义。钎钢、钎杆的内在质量由几何结构参数、钢种、冶炼、铸锭开坯、轧制和制钎工艺所决定。以代表国际领先水平的瑞典Sandvik和Secoroc公司产品为例，(1)几何结构参数：钎杆横截面，采用带中心孔的正六角形或圆形结构，其中小钎杆又同时采用在内孔壁加不锈钢内衬管的复合结构；钎杆名义直径系列为19，22，25，28，32，35，38，45，51mm；中空钢截面、带肩钎柄、钎梢或螺纹钎柄的几何结构与尺寸参数，按国际标准 IS0722-1991，IS0723-1991，IS01 718-1991，IS010207-1991，IS010208-1991和该公司的有关企业标准制造；(2)钢种：小钎杆采用中碳Cr-Ni-Mo系合金钢；大钎杆采用低碳Cr-Ni-Mo系合金钢；(3)冶炼：采用高纯净度的炉外精炼钢；(4)铸锭开坯：精钢连铸连轧咸圆坯；(5)轧制：采用带(或不带)不锈钢内衬管的“钻孔—带芯热轧法”，实行控制轧制和控制冷却；(6)制钎：带肩六角钎柄锥体连接小钎杆，采用中频加热、液压锻钎机带针锻造钎肩并精磨钎梢，钎柄、钎梢高频淬火热处理后，再经抛丸、校直和防腐处理；螺纹连接重型钎杆，采用中频加热、液压锻钎机镦粗钎柄、全自动仿形车床加工螺纹，井炉整体渗碳淬火，再经抛丸、校直、防腐处理。此外，钎杆寿命长短，还取决于凿岩条件的优劣、钎杆对凿岩条件的适应性，以及合理的钎杆使用技术。凿岩条件首先是岩矿石的坚固性和磨蚀性大小，这决定于单轴抗压强度值、造岩矿物成分、岩矿石咸因(岩浆、沉积、变质)、赋存条件(风化、裂隙、含水等)；其次是凿岩机类型(内燃、电动、气动、液压)，包括冲击功、冲击频率、冲锤应力波形特性、凿孔直径、凿孔方向等；再次是钎头质量，钎杆粗细、长短和钎头连接、拆卸方式，要求与岩性、机型作最佳匹配。钎杆的使用技术，是指正确的操作使用规范，必须有利于改善工人作业条件，充分发挥凿岩机具工作潜力，延长机具使用寿命，以实现高效、低耗凿岩。综上所述，我国和世界凿岩钎杆工业统计最低平均寿命的新世纪攻关指标，以前述凿岩条件和典型的H22 X 108-2200mm x 7°锥体连接钎杆、T45-D45 x3660mm-T45螺纹连接钎杆作考核产品，建议分别确定为≥300m和≥3000m，即比现有技术达到的国际领先水平提高1倍。这是一项十分艰巨的系统工程，将引发众多发明创造，并集合相关领域最新科技成就于一身才能完成任务。对我国钎钢钎具科技界和产业界来说，实现这一攻关目标可分两步走：第1步，吸收现有国内外先进技术，力争3—5a内完成对现有“热穿—热拔”、“热穿—热轧”和“铸管法”5i-Mn-Mo系中空钎钢的技术改造，走瑞典人采用Cr-Ni-Mo系精炼钢和“钻孔法”轧制工艺的道路，使国产H22／J、钎杆硬岩寿命稳定在150m以上，使国产D45重型钎杆硬岩寿命稳定在1500m以上，达到国际先进水平；第2步，在新世纪的头10年，建议由中国地质大学(武汉)掘进工程研究所、大冶钢厂钢铁研究所、中科院金属研究所、北京钢铁研究总院、贵阳钎钢研究所、长沙矿冶研究院、长沙矿山研究院、北京建井研究所、清华大学、东北大学、北京科技大学、西北工业大学以及湖北田野钎钢钎具有限责任公司、贵州三占钎具集团公司、山东三山集团凿岩钎具厂、贵阳钢厂、新抚钢厂、涟源钢厂等单位分工合作，并与各相关行业的科技专家联合攻关，实现硬岩寿命H22mm钎杆300m和D45重型钎杆3000m的攻关目标。初拟的攻关方向是：(1)以国内外市场为导向，改造旧企业。钎钢是承受苛刻高频动载的高难度、高科技工具，绝不同于承受静载的一般型材，不宜划归一般钢厂附带生产，而应以发展钎钢钎具工业为己任，以钎钢钎具质量、品种、服务为中心，按市场经济和股份制原则重新组建专业钎具公司，并聚集本行业的科技专家和优秀企业家来主司其事；(2)深入开展实用性的岩石破碎、钎钢和相关实用技术的科研工作。包括岩石破碎机理；高效破岩新方法；钎杆受力及断裂机理；应用力学和仿生学原理探讨钎钢最佳断面几何结构参数和具有高耐磨性、高抗断阻力的复合型截面构造，以及最佳的钎杆连接方式和连接参数；新的钎钢钢种设计(在深刻揭示钎钢断裂和强化机理的基础上，充分利用Si、Nn、Cr、N1、Ho、N、V、稀土元素等有益合金元素的影响，寻求质优、价廉的新钢种）新的冶炼技术，例如具有高洁净度、超细晶粒、高均匀度的新一代超级钢和耐磨钢，使其抗拉强度提高到1500MPa以上；新的轧制工艺，例如进一步改进和完善瑞典平立辊交替布置的短应力轧机多道次“钻孔—带芯热轧法”，或更具性价比优势的“热穿孔—带芯热轧法”钎钢生产工艺；新的制钎工艺(加热、锻造、机加工、热处理、表面强化、脉：中磁处理、防腐技术）新的产品标志和包装技术等；(3)加强钎杆配套技术与机具的研究。包括加热、锻造、机加工、热处理、表面强化、打标、防腐、包装设备；新型高效、低耗凿岩机和凿岩钎(钻)头；钎杆、钎(钻)头的正确连接、拆卸与合理修复、修磨技术(设备、机具与操作使用规范)等。
显然，长寿命冲击凿岩钎杆新世纪攻关目标的实现，将极大地增强人类征服岩石的实力，为我国和世界采掘等基础工业的现代化建设注入新的活力，并产生巨大的经济和社会效益。
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