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[其他] 我国钎钢钎具工业生产现状及发展趋势

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发表于 2016-12-13 21:00:07 | 显示全部楼层 |阅读模式
  
我国钎钢钎具工业生产现状及发展趋势
摘 要:概述了我国钎钢钎具(包括中空钢材,冲击式凿岩钎杆和硬质合金凿岩钎头)工业生产现状及发展趋势,分析结果得出,我国钎钢钎具工业应加强整体钎杆、凿岩钻车用钎杆和潜孔钻具的生产与研制工作。
关键词:中空钢 凿岩钎具 发展趋势
1 我国钎钢钎具工业的生产现状
  
  凿岩钎具是随工业产业革命出现的一种工具产品。美国英格索兰公司在1796年发明蒸汽驱动凿岩机时,就使用了简单的凿岩钎具。随着工业化进程的加快,凿岩钎具的生产与发展也在不断前进。
    我国50年代开始生产风动凿岩机械,同时开始了凿岩钎具的生产。80年代初,投向钎具产品的企业不断增多,生产品种类型也不断增加。同时各项钎具生产和科研项目也开始取得成效,并转化为生产力。到了90年代,我国钎具工业生产形成了一定的规模,产品类型也基本上满足了各项基础建设工程的需求,一部分产品开始批量出口,形成了我国自己的凿岩钎具工业生产体系。
  1.1 中空钢材
    中空钢材是制造凿岩钎杆的主要原材料,其质量优劣直接影响钎杆的使用寿命。80年代以来,随着采掘设备机械化程度的提高,以及凿岩机械向大型化、液压化、高速化发展的趋势,中空钢材制作的钎杆所承受的冲击载荷也在不断增加。但从目前市场上中空钢类型来看,结构尺寸仍然是19~51 mm范围内,而65 mm、76 mm、89 mm圆形大孔径中空钢用量较少。
    我国主要生产中空钢的厂家有7~8家,其中以贵阳特殊钢有限责任公司(原贵阳钢厂)产量最大,品种规格最全,此外还有抚顺、涟源、咸宁、唐山、西宁、韶关、蒙阴等厂家。国内生产中空钢的主要工艺有“铸管-热轧”法、“热穿孔-热拔(轧)”法、“热穿孔-冷拔(轧)”法以及“机械钻孔-热轧”法,以“铸管-热轧法”的产量最大。国内产量最大的是55SiMnMo和35SiMnMoV中空钢,其他系列的钢种产量不大。表1为1994~1998年国内主要中空钢材产量。
  
表1 我国主要中空钢材产量
  
  
名 称
  
  
中空钢材产量/t
  
  
1994
  
  
1995
  
  
1996
  
  
1997
  
  
1998
  
  
B22 mm
  
  
18 300
  
  
24 100
  
  
23 200
  
  
21 500
  
  
25 020
  
  
B25 mm
  
  
900
  
  
1 490
  
  
1 770
  
  
880
  
  
295
  
  
B28 mm
  
  
90
  
  
65
  
  
72
  
  
38
  
  
42
  
  
B32 mm
  
  
1 050
  
  
680
  
  
390
  
  
580
  
  
510
  
  
B35 mm
  
  
62
  
  
48
  
  
70
  
  
68
  
  
98
  
  
B32 mm
  
  
800
  
  
590
  
  
720
  
  
590
  
  
180
  
  
B38 mm
  
  
750
  
  
620
  
  
810
  
  
650
  
  
420
  
  
B45 mm
  
  
80
  
  
113
  
  
58
  
  
196
  
  
106
  
  
小 计
  
  
22 032
  
  
27 706
  
  
27 090
  
  
24 502
  
  
26 971
  
  
 注:表中数据根据钎协年度生产统计报表计算,1998年度唐钢三轧产量未计。
  
  由于中空钢材的市场需求量仅数万吨(约3万t),故国内企业没有专业化中空钢轧钢机组,采
  用横列式轧机+短应力线轧机相配合的生产方式,轧制道次、孔型变形量分配都不十分理想,使“热轧”法生产的中空钢芯孔及外观形状难以控制。而“”热穿孔”法是采用生产无缝管的斜纵轧方式得到中空坯后,再进一步加工。在穿孔过程中形成的螺旋线,对中空钢材在高冲击、大扭矩的工作状况下,以高频应力波形式传递能量的细长杆件工具的使用寿命也是不利因素之一。我国中空钢材与国际上先进水平的同类产品相比,仍然存在较大的差距。
    瑞典Sandvik公司是世界上生产中空钢质量较好的厂商之一。近几年来,其年产量一直在6~8万t,产品除供钻具公司使用外,在国际市场上也大量销售。该厂采用“电炉冶炼—真空脱气处理—连铸—开坯—圆坯表面扒皮—钻孔装芯—进入专业化轧机”的生产模式。现在采用可逆式2辊轧机,3辊轧机中间轧制,7机架平立辊交替短应力线轧机精轧成型。中空钢采用专用孔型系统,合理分配道次,保证变形量均匀。再加上完整的控制系统和在线检测装置,使钢材在整个生产过程中始终处于受控状态,形成了较理想的生产体系。
    国外生产厂家对中空钢生产工艺过程及钢材构造性能的研究十分重视,并在加强产品质量方面采取了一系列措施:
    在冶炼工艺中精确控制化学成分,减少或不含有害元素,使钢的性能稳定和合金用量经济合理;
    二次精炼(喷粉、钢包精炼、真空脱气处理等),以减少钢中气体及夹杂物含量,提高钢的纯净度;
    在连铸过程中保证钢的组织均匀、化学成分稳定;
    采用高速深孔钻削设备加工钢坯芯孔,使钢坯钻孔速度达到120 mm/min以上。提高钻孔内表面加工光洁度,改善中空钢内壁质量;
    采用激光在线检测、控轧控冷,使钢材几何尺寸、机械性能和组织结构达到规模要求。
    国产中空钢材的产量和质量都有了很大的提高。从国内市场供求关系上看,小规格B22、B25等产品已趋于饱和,希望有能力的厂家将目光放在钻车用中空钢(大规格中空钢)的发展上,推动这项产品的技术进步,生产出高质量的中空钢材,满足制钎的需要。
  1.2 冲击式凿岩钎杆
    凿岩机械在岩石中钻凿炮孔时,可分为3种凿岩形式。即:回转凿岩、冲击式凿岩和冲击-回转式凿岩。每种凿岩方式都有相应的凿岩机械及工具。国内所说的“凿岩钎具”是指冲击回转式凿岩中所采用的凿岩工具。
    凿岩钎具按照钻凿炮孔的直径和炮孔深度,可分为小孔径(D≤51 mm)、中孔径(51 mm<D≤76 mm)和大孔径(D>76 mm);以及浅孔(≤6  m)、中深孔(6 m~15 m)和深孔(>15 m)等若干种凿岩方式,每种方式都要配用不同的凿岩机械和凿岩钎具。
    (1) 整体钎
    一种常用于小孔径浅孔凿岩的钎具产品。通常采用19 mm、22 mm、25 mm六角中空钢制造。每支整体钎都有特定的长度和钎头直径,在钻凿不同深度的炮孔时,需要若干支不同钎头直径、不同长度杆体的钎杆组成的钎具组进行凿岩。在欧洲、澳大利亚、南非及南美等国的露天石场二次爆破、巷道回采时的凿岩中多采用整体钎。
    我国的矿山及工程项目中使用整体钎较少。大部分钎具厂生产的整体钎用于出口,钎头形状主要为一字形;有时也生产一部分十字形或球齿形钎头整体钎,但数量很少。
    整体钎具有钻速快,使用中传递能量效果好,钎头直径下限不受限制等特点,但关键在于钎杆和钎头寿命相互匹配,即:当钎头直径磨损到极限直径时,钎杆也要达到使用寿命极限。此外,整体钎的价格比较高,国内的一些钎具厂虽具备生产这种钎具的条件,但要在国内市场上大量推广使用,尚需作出更多的努力。
    (2) 锥体连接钎杆
    这种产品是目前国内产量最大的钎具产品之一,也是国内地下矿山和施工项目中大量使用的凿岩钎具。表2为我国锥体连接钎杆生产概况。
  
表2 我国锥体连接钎杆年产量
  
名 称
  
  
锥体连接钎杆产量/t
  
  
1994
  
  
1995
  
  
1996
  
  
1997
  
  
1998
  
  
B22 mm
  
  
16 800
  
  
17 350
  
  
17 600
  
  
17 400
  
  
17 750
  
  
B25 mm
  
  
750
  
  
1 200
  
  
920
  
  
650
  
  
724
  
  
 注:表中数据为国内钎具骨干企业产量统计,部分小型民营企业产量未列入。
  
  与整体钎相比,锥体连接钎杆的锥体连接处存在着能量损耗。据资料介绍,冲击应力波在杆体中一次往返后的能量损耗,锥形钎比整体钎高5%左右。同时,钎杆的锥体连接部位是钎具组中的薄弱环节,如果加工或使用不当都会增加钎具的破坏性。
    但是,一支锥体连接钎杆可配用多个钎头,钻凿不同孔径的炮孔;钎头磨损后钎杆不致报废,维修简单,价格较低;每米进尺钎具消耗费用少等。据统计,我国钎具行业现每年生产的锥体连接钎杆达600万m左右(3.03  kg/m-B22)。
    我国锥体连接钎杆生产按现行的GB/T6481-94标准执行,产品种类以B22 mm六角钎杆为主。贵阳特殊钢有限责任公司生产的锥体连接钎杆占全国锥体连接钎杆总产量的60%~65%。
    国内生产企业和科研单位从70年代开始,就对锥体连接钎杆进行了一系列的研究。在材质、锻钎技术、设备、热处理及工作载荷机理、破损分析等方面都取得了很大进展,90年代,这种凿岩钎具的市场需求已基本饱和。
    (3) 螺纹连接钎杆
    螺纹钎杆包括接杆钎杆、轻型接杆钎杆、钻车钎杆和MF钎杆等。这类钎杆的特点是通过杆体上的螺纹将钎尾、钎杆、套管、钎头连接成一个凿岩钎具组。钎具组对连接螺纹的基本要求是:连接紧密、能量传递效果好、耐磨性强及拆卸方便等。目前常用的螺纹形式有波形螺纹和梯形螺纹两种。而复合螺纹很少采用。
    国外钎具厂多数生产螺纹连接杆:B25 mm、B28  mm、B32 mm、B38 mm、B45 mm六角形钎杆和D32 mm、D38 mm、D45 mm、D51  mm圆形钎杆。采用的中空钢材大部分为Ni-Cr-Mo系合金钢。制钎工艺、机加工设备、热处理设备都比较先进,使用寿命也比较理想。据介绍,欧洲几家钎具厂生产的R32-H32-R38,长度5 525 mm的六角钎杆,配用凿岩钻车使用,在斯堪的纳维亚地区花岗岩的凿岩寿命均达到1 200~1 500 m。
    70年代中期,我国使用螺纹钎杆种类最多的是R32  mm×1 200 mm井下采矿台车(钻架)用接杆钎杆。80年代,随着进口液压凿岩台车数量的增加,螺纹连接钎杆(主要是钻车用钎杆)的需求量逐年增长。从90年代初开始,我国螺纹连接钎杆的产量开始有所增加(表3),市场占有率也曾一度上升(螺纹连接钎杆在液压凿岩机下工作冲击功率高达15~18 kW,冲击频率3 600~6 000次/min,轴向推力12.5  kN)。
  
表3 我国螺纹钎杆主要品种年产量
  
  
名 称
  
  
螺纹钎杆产量/支
  
  
1994
  
  
1995
  
  
1996
  
  
1997
  
  
1998
  
  
B32 mm接杆钎
  
  
83 000
  
  
65 000
  
  
78 000
  
  
60 000
  
  
56 000
  
  
B32 mm钻车钎
  
  
36 000
  
  
25 500
  
  
12 400
  
  
21 000
  
  
17 580
  
  
B35 mm钻车钎
  
  
1 720
  
  
1 320
  
  
1 950
  
  
1 800
  
  
2 200
  
  
D38 mm钎杆
  
  
19 000
  
  
15 600
  
  
19 400
  
  
16 000
  
  
13 800
  
  
D45 mm钎杆
  
  
2 100
  
  
2 560
  
  
1 710
  
  
4 200
  
  
4 050
  
  
小 计
  
  
141 820
  
  
109 900
  
  
113 460
  
  
103 000
  
  
93 630
  
  
  从表3的统计数据可以看出,我国钎具工业在螺纹连接钎杆,特别是配用液压钻车的钎杆生产量与我国近年来凿岩钻车的发展速度是不相匹配的。目前国内的钻车钎杆市场仍被国外几家钎具厂商的产品所垄断(尤其是重点工程),这种现象应引起重视。
  1.3 硬质合金凿岩钎头
    钎头是凿岩钎具组中直接对岩石作功的部件。根据冲击碎岩原理,对合金钎头的要求是:破岩有效、排粉效果好、几何形状稳定、坚固耐磨、凿岩速度快、钻孔圆直以及连接可靠和拆卸方便。而钎头的几何结构、使用寿命、凿岩速率和生产成本,则是钎头生产中主要的技术、质量和经济指标。
    (1) 一字形钎头
    我国自50年代初开始生产老式一字钎头,此后20年中,一字钎头的改进发展较慢。从70年代后期开始推广马蹄形一字钎头。同时,各厂家也开始对钎头几何参数、材质、制造工艺、使用技术等开展了一系列研究工作,使马蹄形一字钎头在全国范围内迅速获得推广,成为我国小直径冲击凿岩的主要钎头品种。
    目前国内从事一字钎头生产的厂家估计约200家以上,每年一字形钎头的产量均在1 300万只以上(表4),以莲花山的产量最大(150万只/年),此外黄岩地区也有400万只/年的生产能力。
  
表4 我国片状钎头年产量
  
  
名 称
  
  
1994
  
  
1995
  
  
1996
  
  
1997
  
  
1998
  
  
一字形钎头/万只
  
  
582
  
  
664
  
  
720
  
  
690
  
  
870
  
  
十字形钎头/万只
  
  
23
  
  
28.3
  
  
25.6
  
  
37
  
  
27.5
  
  
X形钎头/只
  
  
9 800
  
  
11 200
  
  
10 800
  
  
10 200
  
  
8 700
  
  
丁字钎头/只
  
  
3 600
  
  
5 240
  
  
4 800
  
  
4 300
  
  
4 100
  
  
复合片齿钎头/只
  
  
-
  
  
-
  
  
-
  
  
3 800
  
  
52 000
  
  
 注:表中数据为我国主要钎具生产企业产量统计;其中一字形钎头,十字钎头实际年产量大于表内数据。
  
  尽管一字形钎头生产工艺简单,它毕竟是一种在动态冲击能量工作状态下,直接破碎岩石的工具。钎头的质量不仅影响到凿岩效率,对钎杆及凿岩机械的使用性能也有很大的影响。近年来,我国的小钎头生产虽然有所进步,但确也存在一些问题。希望一些钎具生产厂家在重视一字钎头产量的同时,一定要注意钎头质量的提高,使一字形钎头生产向健康有序的方向发展。
    (2) 硬质合金球齿钎头
    球齿钎头是随液压凿岩机发展而出现的一种凿岩钎具,具有工作效率高、钻凿速度快、节省辅助工时,适用于大功率凿岩机快速掘进。球齿钎头在钻凿脆性岩石时,配用大功率液压凿岩机,最大的特点是凿速快而稳定,钎头重磨周期长。波特公司自70年代就将球齿钎头作为主要产品加以研究开发,现在该公司各类球齿钎头的销售量占其钎头产品总产量的60%~70%。山特维克公司在1968年采用精密热嵌固齿工艺后,开发了一系列冲击凿岩用大中小直径球齿钎头,并把球齿钎头作为“液压凿岩机理想的配套钻具”予以推荐。在今后的若干年内,球齿钎头在凿岩钎具市场上占的比例将会越来越大。
    我国在80年代以后,开始重视对球齿钎头的研究与开发,生产球齿钎头的厂家也不断增加。到了90年代,国产球齿钎头在数量上和质量上都有了很大的发展(表5),出口量也在逐年增加。出现了像莲花山、成探、长沙矿山院、长江、邵东等一批产量较大、质量较佳的球齿钎头生产厂家。其中莲花山生产的球齿钎头在出口钎具中占有很大的比重。
  
表5 我国球齿钎头主要品种年产量
  
  
名 称
  
  
球齿钎头主要品种产量/只
  
  
1994
  
  
1995
  
  
1996
  
  
1997
  
  
1998
  
  
48~57 mm
  
  
65 000
  
  
72 300
  
  
82 000
  
  
70 500
  
  
59 400
  
  
68~65 mm
  
  
38 600
  
  
43 800
  
  
56 200
  
  
68 420
  
  
47 280
  
  
70~76 mm
  
  
6 400
  
  
11 200
  
  
13 450
  
  
9 180
  
  
10 240
  
  
89 mm
  
  
1 920
  
  
3 870
  
  
5 110
  
  
5 220
  
  
6 450
  
  
 注:表中数据为国内钎具骨干企业产量统计。
  
  在球齿钎头生产过程中,优质的壳体钢材的硬质合金,高精度的加工设备、合理的加工技术及热处理工艺,是保证产品质量的前提。国外钎具生产厂的球齿钎头用钢主要采用铬镍钼钢或硅锰铬镍钼钢,对钢材的质量要求非常严格。在硬质合金方面,各厂家都选用优质硬质合金,如瑞典的DP系列合金,德国的GT系列合金等。
    我国是一个矿业大国,每年都要消耗大量的凿岩钎具产品。仅硬质合金钎头一项,年消耗量就达1 500万只左右。我国现有从事钎具生产的厂家达200家以上,其中大部分是以生产硬质合金钎头为主(主要是一字形)。但也要看到,钎头生产企业中也存在一些不具备或不完全具备生产优质钎头条件的厂家。生产设备简陋、生产效率低、使用原材料质量差、加工及制造工艺落后、产品几何结构及设计参数不符合规范、产品种类单一、质量低劣等。希望有关厂家要重视行业技术进步和发展趋势,通过自身努力,把产品质量、品种类型以及生产工艺和生产技术抓上去,共同推动我国钎具工业的发展。以免造成市场混乱、竞相压价、无序竞争和钨资源的浪费。
  1.4 发展中存在的不足之处
    经过30多年的发展,我国基本上形成了较完整的冲击凿岩钎具生产体系。但也存在一些不足之处。
    (1) 产品开发和推广应用
    在目前国内钎具生产企业所推出的品种规格中,真正形成大批量、专业化生产的、且适宜于各种岩石状况凿岩作业,可靠性较好的产品种类并不是很多。新产品的开发,特别是产品开发后的推广应用工作还有待于加强和提高。
    国外的钎具厂历来都把产品开发放在重要位置。他们认为:钎具产品的发展是客观的需要,在一个时期内,对凿岩钎具的研究、开发、生产与使用都应该符合凿岩机械发展的客观规律。70年代初期,针对液压凿岩机的出现,投入实力从事球齿钎头的研究开发。80年代随着液压凿岩机冲击功率的提高,开始重型球齿钎头和钎杆开发,根据不同的岩石类型,开发了不同类型的钎具品种,提高了凿岩速率。
    按照球齿钻头破岩及合金磨损原理,推出了DP系列复合性能硬质合金。在正确理解大功率凿岩机应力波传递过程的基础上,研制了MF钎杆……。90年代,除研究新产品、改进钻具性能外,象山特维克、阿特拉斯、英格索兰等一些具有实力的公司还采用并购凿岩机械生产企业或购买钎具生产企业股份的方式,将钎具产品开发与凿岩机械的发展有效地结合在一起,形成了相互配合(套)发展的生产体系。
    当一项产品经试验和改进,认为可满足某种凿岩设备的要求后,就进入推广应用阶段。大量宣传产品性能、结构特点及与其他产品对比结果,很快将产品信息传递出去。服务工程师的推销、重点客户到现场观摩使用、使产品很快得到认可。
    (2) 技术进步和员工素质
    我国主要钎具生产企业大部分都是将钎具作为主导产品来生产发展的。对这些企业来说,在今后几十年甚至更长的一段时期内,这种产品将是企业的主要经济支柱和和促进企业发展的实力来源。
    从我国钎具生产企业的发展中可以看到,重视技术进步和员工素质的厂家在当前的环境下保证了企业的正常生产与发展;而个别忽视技术发展,长期依靠单一产品以及几十年一贯制的厂家则在激烈的市场竞争中陷入困境。靠租赁厂房维持生存。
    (3) 突出品牌效应,树立企业形象
    我国的钎具发展已逐渐形成产业化。几十年来,国产钎具为我国的各项基础工程建设、矿业发展作出了较大的贡献。但是,从钎具发展的现状来看,也存在着队伍庞杂、企业技术与经济实力悬殊的现象。在国内外钎具市场上树立一批有技术实力和经济实力、生产优质产品企业的形象和一批优质品牌钎具产品的工作应予重视。有条件的企业要重视对其产品和企业形象的报道,加快自身发展,向外向型企业目标迈进。为我国钎具产品更多地进入国际市场而努力。
  
2 我国钎具产品发展趋势
  
2.1 轻型凿岩机械用钎具
  
  钎具产品的发展必须依赖于凿岩机械的发展。凿岩机械的类型、技术性能、使用数量是决定钎具产品种类、技术性能以及产量的前提。此外,采矿工业、基础设施工程的发展趋势,是确定钎具市场需求动向的依据。
    自90年代以来,我国从事钎具产品生产的企业不断增加,其中大部分是以生产轻型凿岩机械配套的钎具为主要品种。
    我们认为:轻型凿岩机械配套钎具在90年初期就已基本上达到了供求平衡。近年来,随着基础设施工程项目投资加大,钻车使用率下降等原因,重新出现需求量上升的现象是一个时期内必然的结果。但市场的容量毕竟是有限的。这种以原材料、资金、劳力投入为代价的产品,在现有技术水平上不断地重复生产和扩大产量,最终的结果只能是市场推力减弱、价格波动、竞争加剧。
  
表6 国内市场轻型凿岩机械钎具产品需求量预测
  
  
名 称
  
  
2000
  
  
2001
  
  
2002
  
  
2003
  
  
2004
  
  
B22 钎杆/t
  
  
20 500
  
  
21 500
  
  
23 000
  
  
21 800
  
  
20 000
  
  
B25 钎杆/t
  
  
650
  
  
620
  
  
800
  
  
860
  
  
800
  
  
小直径钎头/万只
  
  
1 400
  
  
1 450
  
  
1 500
  
  
1 380
  
  
1 280
  
  
整体钎*/支
  
  
15 000
  
  
18 000
  
  
22 000
  
  
25 000
  
  
28 000
  
  
 * 不包括出口整体钎
  
  国内钎具市场在21世纪初对轻型凿岩机械配套钎具的需求量大体应在表6所列的范围内。
    据有关资料介绍,我国现有的大中型矿山已有2/3左右陆续进入中晚期开采,能维持到2010年正常开采的矿山将只占目前矿山的1/3左右。新矿建设和老矿改扩建的步骤正在逐步实施,地下矿山的建设规模是按便于机械化施工模式建设的,小巷道、小采场、多分段的采矿方式将不再沿用。另一方面,随着我国社会主义建设的发展,国民生活和物质水平的提高,以及国家对矿业资源、环境保护、劳动条件和福利待遇等法规、法律的健全和完善。轻型凿岩机械使用量在21世纪初会出现逐年减少的趋势,而与其配套的钎具产品市场需求量也将逐年减少。
  2.2 地下矿山采矿钻车用钎具
    我国现有的一些大中型地下矿山,建矿初期采用小巷道、小采场的分散型作业方式,效率低下,严重阻碍了机械化凿岩进程。在我国地下矿山的采矿作业中,除采用气腿式或向上式风动凿岩机外,使用较多的就是配用导轨式气动凿岩机的采矿钻车和钻架。在地下矿山中,中深孔爆破落矿法在今后一段时期内仍将是主要的采矿方式,D32mm、D38mm螺纹连接钎具仍将是主要的凿岩工具。
    我国现有近40家企业从事螺纹连接钎具的生产,每年生产各种钎杆约10万支。近年来由于受经济环境影响,一部分矿山效率下滑,开工不足,对采矿钎具的需求量有所减少。按照我国地下矿山现状,通过改扩建的老矿山也不能完全改变其作业方式。在21世纪初期,以CTC14A采矿钻车和配用导轨式凿岩机的采矿钻架以及部分进口液压采矿钻车仍将是地下金属矿山主要采矿凿岩机械。公元2000~2004年国内井下采矿机械用钎具需求量预测见表7。
  
表7 国内市场井下采矿钻车用钎具需求量预测
  
  
名 称
  
  
2000
  
  
2001
  
  
2002
  
  
2003
  
  
2004
  
  
D32 接杆钎/支
  
  
70 000
  
  
72 000
  
  
83 000
  
  
80 000
  
  
87 000
  
  
D38 接杆钎/支
  
  
2 400
  
  
2 700
  
  
3 000
  
  
3 200
  
  
3 500
  
  
MF 钎杆/支
  
  
1 500
  
  
1 650
  
  
1 800
  
  
2 100
  
  
2 500
  
  
D55~65mm钎
  头/只   
  
  
65 000
  
  
65 000
  
  
71 000
  
  
68 000
  
  
70 000
  
  
2.3 地下掘进钻车用钎具
  
  自80年代初我国就陆续引进国外全液压凿岩钻车,截止1995年底,大约进口各种凿岩钻车600台左右。其中约1/2为地下掘进钻车,主要分布在矿山、铁道、水利、冶金等部门。按照掘进台车的使用要求,钻车在井下工作1.5年以后,掘进1 200~1  500 m巷道就应该进行大修。由于进口钻车零配件国产化保障体系不健全,经过10余年的使用,80年代引进的钻车约55%已处于报废状态,地下矿山的正常使用率不足15%。在铁道及水利部门使用的掘进钻车使用状况相对较好,但也存在使用周期过长,零配件供应困难等因素。
    我国现有20余家企业生产掘进钻车用钎具产品,由于受原材料中空钢及加工设备限制,产品的质量一直不十分理想。21世纪,我国将进一步扩大铁路和公路建设项目投资,液压掘进钻车和无轨装载设备是隧道施工中的主要机械。掘进钻车的工作效率早在大瑶山隧道施工中就已显示出来。全长14.3 km双线隧道,开挖断面89~118 m2,由4台Atlas TH286 四臂液压掘进台车作业,每月掘进成巷200 m,使隧道工程提前3年完成。
    21世纪,大型工程项目机械化施工已成必然趋势。世界各国液压掘进钻车数量不断上升,钎具需求量加大。对钎具工业来说,迅速提高国产钎具质量,替代进口产品,扩大液压掘进钻车用钎具的出口量,是钎具工作者的一项大课题。表8为液压掘进钻车钎具国内市场需求量预测概况。
  
表8 国内市场地下液压掘进钻车钻具需求量预测
  
  
名 称
  
  
2000
  
  
2001
  
  
2002
  
  
2003
  
  
2004
  
  
B32 钎杆/支
  
  
22 000
  
  
25 000
  
  
31 000
  
  
35 000
  
  
40 000
  
  
B35 钎杆/支
  
  
8 500
  
  
12 000
  
  
15 000
  
  
14 000
  
  
15 000
  
  
D38~55 mm钻
  头/只  
  
  
72 000
  
  
85 000
  
  
94 000
  
  
110 000
  
  
120 000
  
  
2.4 地面凿岩钻车配套钎具
  
  我国大型工程施工现场和沿海地区采石场,现在使用的履带式单臂液压凿岩钻车,大多数是瑞典Atlas公司、芬兰TAMROCK公司和日本古河公司的产品,国内风动机械厂生产的凿岩钻车也有一定数量。这类凿岩钻车配用大功率液压凿岩机,钻凿下向式中深爆破孔。由于工作效率高,劳动强度小,因此很受施工单位的欢迎。
    与地下凿岩钻车相比,地面凿岩钻车具有维修保养及时,工作条件及环境相对较好等优势,因此设备完好率较高。现在国内地面凿岩钻车所使用的钎具产品,特别是钎杆,很大一部分是由国外进口的。瑞典两家主要的钎具公司每年在国内销售数百万美元的钎具产品中,有很大一部分是露天凿岩钻车钎杆。
    地下液压掘进凿岩钻车钻具和露天液压凿岩钻车用钎具的市场需求量(表8、表9)是根据国内现有钻车大体数量的50%左右,以1台钻车每日工作10  h,每年工作220天计算(钎杆使用寿命平均600 m,钎头寿命350 m左右)的预测结果。
  
表9 国内市场露天液压凿岩钻车用钎具需求量预测
  
  
名 称
  
  
2000
  
  
2001
  
  
2002
  
  
2003
  
  
2004
  
  
D32 钎杆/支
  
  
11 000
  
  
15 000
  
  
21 000
  
  
20 000
  
  
25 000
  
  
D38 钎杆/支
  
  
16 000
  
  
20 000
  
  
22 000
  
  
25 000
  
  
28 000
  
  
D45 钎杆/支
  
  
1 600
  
  
1 800
  
  
2 200
  
  
2 000
  
  
2 400
  
  
D56~89 mm钎
  头/只  
  
  
58 000
  
  
65 000
  
  
80 000
  
  
85 000
  
  
100 000
  
  
2.5 潜孔钻机用钻头
  
  我国自60年代开始自行研制潜孔钻机,现我国已形成较完善的潜孔钻机生产体系。同时,潜孔钻具生产技术也有了长足的发展。
    目前,潜孔钻机已成为露天矿山和各种土石方工程中使用较广泛的凿岩机械。据资料统计:在国内露天矿山拥有潜孔钻机数占钻孔设备总数的80%,其中使用80~100 mm钻头冲击器的钻机占潜孔钻机总数24%,使用105~165 mm钻头冲击器的钻机占60%,200 mm钻头钻机占7%,250 mm以上钻头钻车占1%,其他类型钻头的钻机占8%。从钻机性能看,使用中低风压冲击器的钻机约占2/3(风压0.6~1.7 MPa),使用高风压冲击器的钻机约1/3(风压2.0~2.5 MPa)。
    潜孔钻机所具有的结构简单、维修方便、零配件供应量充足、单机售价低等一系列长处,已引起凿岩工程人员的关注。一批高风压潜孔钻机在阶坡式爆破孔钻凿、锚固支护孔钻凿、边坡开凿等工程作业中发挥了很大的作用,甚至替代了部分履带式液压凿岩钻车的工作。在今后一段时期内,我国露天工程采用潜孔凿岩钻机的数量还会上升。
    潜孔钻机整机大修周期为3~5年,是液压凿岩钻车的2~3倍。潜孔钻机冲击器的活塞和外套管,以及钻头是整个系统中主要的易损件,特别是潜孔钻头,消耗量最大,约占每米成孔费的30%~40%。
    表10为国内市场潜孔钻头需求量预测。
  
表10 国内市场潜孔钻头需求量预测/只
  
  
名 称
  
  
2000
  
  
2001
  
  
2002
  
  
2003
  
  
2004
  
  
80~100 mm钻头
  
  
18 000
  
  
19 200
  
  
20 400
  
  
20 000
  
  
19 500
  
  
105~165 mm钻头
  
  
35 000
  
  
38 000
  
  
41 000
  
  
38 000
  
  
42 000
  
  
  据国外一家主要生产潜孔冲击器的公司分析,今后一段时间内瑞典、美国等国家潜孔冲击器及钻头在中国市场上的年销售量将上升到450万美元左右。在世界范围内,估计露天矿山拥有的潜孔钻机约占钻孔设备总数的50%左右。同时,随着潜孔钻机向多功能化(即潜孔、旋转、切削凿岩和潜孔、凿岩机两用钻机)方向发展,潜孔钻机的数量还会上升。
  
3 结语
  
  (1) 经过40多年的发展,我国轻型凿岩机用钎具生产和技术已逐步趋向成熟,产品品种、产量满足国内各项工程建设的需要;有条件的钎具生产企业应重视整体钎杆的生产与推广使用。
   (2) 我国现有的地下矿山改、扩建工程中,机械化施工作业程度将进一步加大,潜孔钻机在露天矿山、大型工程中的使用量将有所增加,应进一步完善配套钻具的国产化工作。
   (3) 液压凿岩钻车用钎具的生产是目前国内的薄弱环节。钎具工作者应在原材料选择、冶炼、轧制、制钎和热处理工艺等方面进一步加强研究和改进。
  

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