張國櫸，葉凌云，鄧治洲，張漢斌，周 曄

（1.中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）掘進(jìn)工程研究所，湖北 武漢 430074；2.湖北嘉裕釬具股份有限公司，湖北 嘉魚 437224；3.成都市天源粉末冶金工具有限公司，四川 成都 611130）

中國釬鋼釬具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與資源節(jié)約

張國櫸1，葉凌云2，鄧治洲3，張漢斌1，周 曄1

（1.中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）掘進(jìn)工程研究所，湖北 武漢 430074；2.湖北嘉裕釬具股份有限公司，湖北 嘉魚 437224；3.成都市天源粉末冶金工具有限公司，四川 成都 611130）

鑿巖釬鋼釬具是傳統(tǒng)鎢工業(yè)的重要應(yīng)用領(lǐng)域?？偨Y(jié)了中國釬鋼釬具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和現(xiàn)狀，重點(diǎn)介紹了錐體連接釬頭、硬質(zhì)合金整體釬和鑿巖鉆車用中大直徑螺紋連接釬頭的特點(diǎn)，并分析了各系列產(chǎn)品應(yīng)用中的問題，提出了釬頭重磨再用和廢舊硬質(zhì)合金釬頭殘留刃齒回收利用方面的建議，并重點(diǎn)推薦了“一步法”生產(chǎn)硬質(zhì)合金的新工藝。文章指出了當(dāng)前我國釬鋼釬具行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，急需解決釬具使用技術(shù)及配套機(jī)具研發(fā)相對(duì)滯后，以及廢舊硬質(zhì)合金片齒的回收利用等問題。

釬鋼釬具；硬質(zhì)合金；錐體連接釬頭；整體釬；硬質(zhì)合金新工藝；釬頭修磨機(jī)；廢舊合金回收利用；全球高鐵網(wǎng)

0 引言

釬鋼釬具是傳統(tǒng)鎢工業(yè)的重要應(yīng)用領(lǐng)域。從資源節(jié)約的角度看，主要由釬具設(shè)計(jì)、制造、使用方法、重磨再用，以及殘留合金片齒的回收利用幾個(gè)方面構(gòu)成。經(jīng)過60多年的發(fā)展，中國在鑿巖釬具制造方面已接近或達(dá)到了國際先進(jìn)水平[1]，形成了錐體連接釬頭合理的連接、拆卸、修磨規(guī)范和方法[2]；提出了依托物理冶金和粘結(jié)相強(qiáng)化技術(shù)生產(chǎn)N系列鑿巖硬質(zhì)合金的“一步法”工藝[3]；在廢舊硬質(zhì)合金片齒的高效回收利用技術(shù)等方面已具有方向性創(chuàng)新的超越勢(shì)頭?；谝陨蠋讉€(gè)方面的創(chuàng)新發(fā)展，中國鑿巖釬具在充分滿足國內(nèi)采掘工業(yè)部門需求的同時(shí)，在“一帶一路”和全球高鐵網(wǎng)的廣闊市場(chǎng)中展現(xiàn)出了強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)[4]。

1 釬鋼釬具產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 錐體連接釬頭

錐體連接系列釬頭主要用于配合支腿式氣動(dòng)鑿巖機(jī)，在各種巖礦石中鉆鑿直徑50 mm以內(nèi)的小直徑炮眼。常用的品種有一字、三刃、十字、球齒與復(fù)合形釬頭等五大系列[5]。

直徑38~42 mm的馬蹄一字形釬頭，在f=12~ 14堅(jiān)硬花崗巖中，全磨次壽命可達(dá)100 m以上，合金片中部殘留刃高可達(dá)8 mm以下，并因制造和修磨簡(jiǎn)單方便，不受巖性限制，在全國獲得了普及。

直徑38~42 mm十字（實(shí)芯）形釬頭在相同鑿巖條件下，全磨次壽命可達(dá)到馬蹄一字形釬頭的兩倍左右，鉆速和合金有效利用率也比一字形釬頭高，雖然在國際市場(chǎng)受到歡迎，但國內(nèi)未能普遍推廣，主要原因是缺乏先進(jìn)的十字形釬頭高效磨釬機(jī)。

直徑38~42 mm三刃（實(shí)芯）形釬頭，相同鑿巖條件的全磨次壽命可達(dá)到150 m以上，與十字形釬頭接近。其優(yōu)于十字形釬頭的原因是，根據(jù)單片齒抗沖擊能力的“體積效應(yīng)”原理，相同直徑下三刃形釬頭的合金片厚度，比十字形釬頭的調(diào)節(jié)空間大，可以鉆鑿極堅(jiān)韌巖石而不受巖性限制。同時(shí)它的壽命、鉆速、合金有效利用率等參數(shù)均比一字形釬頭優(yōu)越。所以，它是小直徑（38~42 mm）釬頭中，對(duì)巖性機(jī)型具有普適性、最為成熟、為實(shí)現(xiàn)高效低耗鑿巖而取代一字形釬頭的最佳品種。在此直徑范圍內(nèi)，它比十字形釬頭節(jié)省合金；比球齒釬頭壽命長(zhǎng)；比復(fù)合釬頭工藝簡(jiǎn)單。由于與十字形釬頭同樣的原因，三刃形釬頭迄今也未能在國內(nèi)市場(chǎng)獲得普遍推廣。

直徑38~42 mm四、五、六齒釬焊固齒球齒釬頭，由于其較小傾角的邊齒固齒牢固，且?guī)в幸欢ǖ淖凿J性，在最常見的一般硬脆巖石中，其不磨壽命雖比三刃、十字、復(fù)合形釬頭的全磨次壽命短，但可以超過一字形釬頭，且其最大的優(yōu)點(diǎn)是不需要修磨，對(duì)鑿巖工來說，最容易接受。其殘留合金柱齒可以方便地回收利用也是其一大優(yōu)點(diǎn)。所以，該系列釬頭在中國小直徑錐體連接釬頭中所占的市場(chǎng)份額正日益擴(kuò)大。

直徑40-3P1C、直徑40-4P1C、直徑42-3P1C、直徑42-4P1C、直徑43-4P1C、直徑43-4P2C復(fù)合系列釬頭，兼有刃片與球齒釬頭的優(yōu)點(diǎn)，刃齒受力狀態(tài)好，破巖效率高，重磨周期長(zhǎng)，所鉆炮孔圓直，幾何形狀穩(wěn)定，合金有效利用率高，殘留刃齒可全部回收利用，其使用壽命和性價(jià)比指標(biāo)比同直徑一字釬頭和球齒釬頭有明顯優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)已批量進(jìn)入市場(chǎng)，正逐步為眾多采掘部門所認(rèn)可。當(dāng)前急需解決的問題是邊刃高效修磨機(jī)具的配套，這也是三刃、十字形釬頭推廣共同面臨的要?jiǎng)?wù)。

1.2 硬質(zhì)合金整體釬

硬質(zhì)合金整體釬，是在二戰(zhàn)以后，首先從瑞典、德國、蘇聯(lián)、美國、日本、英國、法國、加拿大、愛爾蘭、芬蘭等工業(yè)發(fā)達(dá)國家逐步發(fā)展起來的。1982年，張國櫸[6]采用“沉底式感應(yīng)釬焊固齒工藝”在小直徑球齒釬頭領(lǐng)域取得成功，發(fā)明了“球齒形系列小直徑硬質(zhì)合金整體釬子”。我國在1984年首次批量投放市場(chǎng)，廣泛用于內(nèi)燃、電動(dòng)、氣動(dòng)、液壓鑿巖機(jī)沖擊式鑿巖。

硬質(zhì)合金整體釬頭部直徑23~51 mm；六角中空鋼桿體規(guī)格H19、H22、H25、H28、H32；頭部形狀有一字、三刃、十字、球齒、復(fù)合形五大系列；釬柄形狀有帶肩六角釬柄和波形螺紋釬柄兩種；釬柄以下有效長(zhǎng)度400~9 600 mm，對(duì)巖石性質(zhì)和穿孔方向不受限制[7]。該系列產(chǎn)品體現(xiàn)了我國現(xiàn)代小直徑硬質(zhì)合金釬具技術(shù)的最新成就，在國內(nèi)外采掘工業(yè)部門擁有巨大的市場(chǎng)潛力。從1987年“成探”牌整體釬出口哥倫比亞開始，中國相關(guān)釬具企業(yè)生產(chǎn)的硬質(zhì)合金整體釬，也幾乎全部用于出口，隨著我國鑿巖硬質(zhì)合金加壓燒結(jié)工藝的普及，以及高潔凈合金釬鋼冶軋與制釬工藝的完善，近年來整體釬出口量已呈逐年增長(zhǎng)之勢(shì)。

圖1是我國首批生產(chǎn)的一字、三刃、十字和球齒形整體釬。直徑為38 mm四齒、40 mm五齒、42 mm六齒球齒形整體釬，在普氏堅(jiān)固性系數(shù)f≤15，σD≤200 MPa的硬脆巖石中替換錐體連接釬頭鑿巖，可以不修磨一直工作到頭部直徑報(bào)廢（通常這時(shí)六角桿體也已磨圓接近報(bào)廢），十分有利于實(shí)現(xiàn)高效低耗鑿巖。

圖1 直徑40mm一字、三刃、十字、球齒形整體釬外貌Fig.1 Profiles of 40 mm diametered integral drill steels with the shapes of single chisel bit,three-blades,cross bit and ball tooth

硬質(zhì)合金整體釬以優(yōu)質(zhì)釬頭和優(yōu)質(zhì)釬桿及其適應(yīng)各類小直徑鑿巖條件的匹配壽命為前提，包容現(xiàn)代釬具工業(yè)各個(gè)方面的技術(shù)進(jìn)步和完善的專業(yè)化生產(chǎn)工藝。因此，顯示出了強(qiáng)大生命力。它的釬頭部和桿體壽命，可以根據(jù)生產(chǎn)需要相互調(diào)節(jié)。在許多情況下，它擁有比一般小直徑活釬頭和錐體連接釬桿更高的綜合效益。

通過幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)、材質(zhì)、制造工藝和使用技術(shù)四個(gè)方面的補(bǔ)償調(diào)節(jié)，能基本匹配整體釬頭部與桿體壽命。但事實(shí)上，即使桿體與頭部壽命不完全匹配，也并不影響整體釬在綜合技術(shù)、經(jīng)濟(jì)效益方面相對(duì)于同類釬桿與活釬頭的明顯優(yōu)勢(shì)。因?yàn)?，整體釬的中后期首次斷裂，90%以上發(fā)生在釬肩附近，釬頭部卻始終保持完好。這和目前礦山普遍使用的成品釬桿一樣，可重鍛釬柄后繼續(xù)使用。極少數(shù)頭部損壞的整體釬，進(jìn)行切頭、車削后作釬桿使用也十分方便。值得注意的是，質(zhì)量合格的整體釬，首次斷裂之前，其鉆眼進(jìn)尺數(shù)就已超過了同類釬桿與活釬頭。經(jīng)驗(yàn)表明：成品釬桿與小直徑釬頭，由于斷梢、斷腰、裂褲、脹褲、埋釬等故障，造成釬桿、釬頭一次性損壞或丟失的幾率，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于整體釬。工業(yè)統(tǒng)計(jì)結(jié)果：一支整體釬的鉆眼總長(zhǎng)，大約是同類成品釬桿和活釬頭鉆眼總長(zhǎng)的2倍左右。而整體釬修復(fù)的工作量，要比釬桿與活釬頭修復(fù)的工作量少得多[8]。

因此，在錐體連接釬頭、錐體連接釬桿與硬質(zhì)合金整體釬并存時(shí)期，優(yōu)質(zhì)硬質(zhì)合金整體釬，將會(huì)成為小直徑鑿巖釬具的主要發(fā)展方向。硬質(zhì)合金整體釬的普及程度，將會(huì)成為中國小直徑鑿巖釬具和采掘工業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志之一。

1.3 鉆車用中大直徑螺紋連接釬頭

中國現(xiàn)代化鉆車鑿巖釬頭、釬桿的研發(fā)始于1978年。1980年，以原鐵道部引進(jìn)西方“新奧法施工技術(shù)”和瑞典Atlas Copco公司PROMEC TH286型四臂全液壓鑿巖鉆車（配套Cop1038HD液壓鑿巖機(jī)），開鑿衡廣復(fù)線長(zhǎng)達(dá)14.7 km的大瑤山雙線長(zhǎng)大隧道為契機(jī)，經(jīng)由原鐵道部隧道局科研所與武漢地質(zhì)學(xué)院掘進(jìn)工程研究所聯(lián)合攻關(guān)，實(shí)現(xiàn)與該鉆車配套的直徑48 mm十字、48 mm七齒、57 mm九齒-R32波形螺紋連接釬頭和R32-H32×5525-R38波形螺紋連接釬桿國產(chǎn)化。國產(chǎn)化裝備配合瑞典Atlas Copco公司PROMEC TH286型四臂全液壓鑿巖鉆車Cop1038HD型鑿巖機(jī)鑿巖，壽命與鉆速指標(biāo)均達(dá)到或超過了瑞典同類產(chǎn)品水平，但價(jià)格僅為進(jìn)口產(chǎn)品的1/4。由此，開創(chuàng)了我國全液壓鑿巖鉆車用釬頭國產(chǎn)化的先河[9]。

研究發(fā)現(xiàn)：在中大直徑釬頭領(lǐng)域，直徑50~64mm的十字形釬頭的全磨次壽命，要比同直徑球齒釬頭的不磨壽命高出一倍以上；直徑64~102 mm的X形釬頭全磨次壽命，也比同直徑球齒釬頭的不磨壽命高出很多，而且當(dāng)巖石越硬，磨蝕性越大，這種差別也體現(xiàn)得更明顯。當(dāng)巖石單軸抗壓強(qiáng)度σD≥300MPa，例如極堅(jiān)韌的鐵燧石或含鐵石英巖，半球齒冠球齒釬頭的破巖效率，更是趕不上刃片狀釬頭的硬質(zhì)合金釬刃[10]。

1976年3月，瑞典Secoroc公司也對(duì)其直徑76 mm X形和直徑76 mm半球十齒T38螺紋釬頭，在露天花崗巖采石場(chǎng)作過對(duì)比鑿巖試驗(yàn)。Secoroc公司認(rèn)為“X形釬頭可重磨15~20次，球齒釬頭只能重磨2~3次，球齒釬頭比X形釬頭重磨周期長(zhǎng)，在一般硬脆巖石中排除的巖粉粗一點(diǎn)，鉆速要稍快一點(diǎn)”。Secoroc公司這次試鉆還表明：（1）熱嵌固齒球齒釬頭比同直徑X形釬頭價(jià)格高；（2）X形釬頭保徑能力比球齒釬頭好；（3）球齒釬頭合金有效利用率比X形釬頭低很多，這是過盈固齒難以克服的先天性缺陷；（4）X形釬頭還可以根據(jù)巖石硬度和磨蝕性變化，通過調(diào)整釬刃高度來延長(zhǎng)壽命；（5）十字形釬頭最大直徑限制為直徑64 mm，X形釬頭最大直徑限制到直徑102 mm，但是，復(fù)合形釬頭卻正好可以解決這一難題；（6）所有球齒釬頭都是邊齒壽命短，中齒壽命長(zhǎng)，這也是球齒釬頭難以克服的先天性缺陷之一；（7）事實(shí)上，過盈固齒球齒釬頭還有一個(gè)十分難攻克又不太顯眼的缺點(diǎn)，即不但硬質(zhì)合金柱齒有效利用率很低，而且很難回收利用。這已經(jīng)并且仍然繼續(xù)造成國家有限鎢、鈷資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。

1995年9月，張漢斌[11]設(shè)計(jì)并生產(chǎn)出了首批直徑64 mm、70 mm中大直徑復(fù)合形釬頭，后來發(fā)展成了一個(gè)新的復(fù)合釬具系列，先后納入了《鑿巖用硬質(zhì)合金釬頭》國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T6480—2002和《鑿巖用硬質(zhì)合金整體釬》國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T26280—2010。錐體和螺紋連接中大直徑復(fù)合形釬頭的部分品種外貌如圖2所示。該系列釬頭充分發(fā)揮刃片狀釬頭和球齒釬頭各自優(yōu)勢(shì)，又破解了它們各自先天性缺陷[12]。

50年來的實(shí)踐證明，直徑50 mm以內(nèi)感應(yīng)釬焊固片固齒的小直徑一字、三刃、十字、球齒、復(fù)合形釬頭，在其各自的優(yōu)勢(shì)直徑和鑿巖條件范圍，都可以比較成熟而圓滿地實(shí)現(xiàn)高效低耗鑿巖的需求；在中大直徑球齒和復(fù)合形釬頭領(lǐng)域，雖然已有許多成功應(yīng)用的范例，但在釬頭幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)、材質(zhì)、制造工藝方面，還有大量需要補(bǔ)充、改進(jìn)、優(yōu)化、完善的工作。尤其在中大直徑螺紋連接十字、X形、球齒、復(fù)合形釬頭的使用技術(shù)方法及其修磨、修復(fù)配套設(shè)備與工具方面，與國際名牌釬具公司的差距很大。

圖2 “飛龍”感應(yīng)釬焊固片固齒錐體和中大直徑螺紋連接復(fù)合形釬頭（直徑41～127 mm）Fig．2 Profile of"Flying Dragon branded"insert and button complex bit(with the diameter of 41～127 mm）

2 資源節(jié)約

2．1 釬頭高效重磨再用

從理論上講，作為切削鋼鐵和鉆鑿巖石最為有效的硬質(zhì)合金切削刃具與鑿巖工具，其最大優(yōu)勢(shì)就在于其刃、齒修磨后可以重復(fù)使用。而球齒釬頭，特別是西方發(fā)明的過盈固齒球齒釬頭，邊齒始終是一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)，不適用于極堅(jiān)韌礦巖，合金有效利用率很低，殘留柱齒難于回收利用，事實(shí)上已造成了鎢（W）、鈷（Co）資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。通常情況下，刃片和復(fù)合形釬（鉆）頭的全磨次壽命，是同直徑球齒釬頭不磨壽命的2~3倍。因此，我國中大直徑十字、X形、球齒、復(fù)合形釬頭要想獲得國內(nèi)外采掘市場(chǎng)的普遍認(rèn)可，當(dāng)前面臨的最大難題，就是盡速集中力量通過技術(shù)引進(jìn)和自主創(chuàng)新，徹底解決小直徑錐體連接三刃、十字、復(fù)合形釬頭和整體釬以及中大直徑十字、X形、復(fù)合形釬頭高效重磨再用問題，充分發(fā)揮其應(yīng)有的工作潛力。為此目的，特提供三刃、十字、X形和復(fù)合形釬頭邊刃的修磨參數(shù)，見表1。

表1 三刃、十字、X形、復(fù)合形釬頭修磨參數(shù)Tab.1 Grinding parameters for rock drilling tools with 3-point bit，cross bit，X-bit，insert and botton complex bit

國外的球齒釬頭，最早是借鑒大直徑牙輪鉆頭和潛孔鉆頭的冷壓固齒工藝，后改進(jìn)為熱嵌固齒工藝，均屬于“過盈固齒”工藝。由于固齒工藝的限制，法國、英國、美國、瑞典等球齒釬頭原創(chuàng)國家，在錐體連接小直徑球齒釬頭的研發(fā)方面，一直起步很晚，長(zhǎng)期成為空白。近30年來，隨著中大直徑球齒釬頭廣泛應(yīng)用，為節(jié)約資源提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力，國外名牌釬具企業(yè)開始重視中大直徑球齒釬頭的重磨利用問題，但至今未能解決好這個(gè)問題。

瑞典沒有復(fù)合形系列釬頭，但可參照其十字、X形釬頭修磨機(jī)，按照表1提供的修磨參數(shù)，選用不同錐角（θ值）的成型砂輪，便可自主研發(fā)出一臺(tái)或多臺(tái)多功能的修磨機(jī)，可同時(shí)修磨直徑41～127 mm三刃、十字、X形和多邊刃復(fù)合形釬頭。

中國從20世紀(jì)90年代中期開始，也關(guān)注著中大直徑復(fù)合形釬頭的改進(jìn)和邊刃重磨問題。我們相信，復(fù)合形釬頭用成型砂輪重磨邊刃要比用金剛石磨頭重磨球齒齒冠和鋼體，在技術(shù)上相對(duì)要容易，挖掘出的釬頭壽命更長(zhǎng)，合金有效利用率也會(huì)更大。總之，中國現(xiàn)在中大直徑球齒釬頭與復(fù)合形釬頭，都急需解決其重磨機(jī)具的研發(fā)配套問題，這需要借鑒國外同行在重磨刃片狀和球齒系列釬頭方面所積累的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，并努力在自己的實(shí)踐中，以解決問題為目的，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新和超越。

圖3是國外公司生產(chǎn)的修磨球齒釬頭端面和側(cè)面鋼體的磨輪。圖4是國外某公司研發(fā)的各種鑿巖釬具修磨配套設(shè)備。

在確保釬頭質(zhì)量，具備重磨條件的基礎(chǔ)上，下大力氣加強(qiáng)釬頭使用技術(shù)與修磨機(jī)具的研發(fā)，可以直接引進(jìn)相關(guān)刃片和球齒釬頭修磨設(shè)備；也可根據(jù)本文提供的設(shè)計(jì)參數(shù)和參考資料，與砂輪生產(chǎn)廠和有關(guān)研究單位合作，盡快研發(fā)出一臺(tái)或多臺(tái)可以高效修磨一字、三刃、十字、X形、復(fù)合形和球齒形釬頭，以及一字、三刃、十字、球齒和復(fù)合形整體釬的磨釬機(jī)；充分關(guān)注與發(fā)揮三刃、十字、復(fù)合形系列釬頭，以及釬焊固齒球齒系列釬頭（可多次重磨，且重磨周期長(zhǎng)）綜合效益高，殘留刃齒便于回收利用的優(yōu)點(diǎn)。一旦把重磨機(jī)具問題解決好，優(yōu)秀釬頭品種在實(shí)現(xiàn)高效低耗鑿巖方面，將具有強(qiáng)大的生命力。

圖3 修磨球齒釬頭端面和側(cè)面鋼體的磨輪Fig.3 Grinding wheels in the ending face and side steels for a repair ball tooth bit

2.2 殘留合金片齒的回收利用

中國年產(chǎn)鑿巖硬質(zhì)合金約6 000 t，年耗大中小直徑釬頭、各類截齒等鑿巖釬具5 000萬支以上。以中小直徑釬頭為例，由于使用技術(shù)相對(duì)落后，與之配套的重磨機(jī)具長(zhǎng)期缺失，各種球齒釬頭，基本不修磨；各種刃片狀釬頭也只重磨2~3次，造成大量釬頭非正常報(bào)廢，殘留刃齒高度普遍達(dá)到10 mm以上，刃片狀合金有效利用率不到30%，球齒釬頭合金有效利用率不足15%。

圖4 國外某公司提供的一字、三刃形整體釬和各種刃片狀與球齒釬頭修磨機(jī)Fig.4 The single chisel bit and three-bladed integral drill steels,drill head grinding machine,which were produced by a foreign company

為了最大限度地節(jié)約寶貴的鎢（W）、鈷（Co）資源，確保硬質(zhì)合金有效利用，促進(jìn)中國采掘工業(yè)、釬鋼釬具工業(yè)和硬質(zhì)合金產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，釬具生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)根據(jù)具體用戶的生產(chǎn)規(guī)模和實(shí)際需要，幫助用戶建立不同大小的釬具維修和硬質(zhì)合金殘留片齒回收車間。采掘企業(yè)可以用回收來的廢合金片齒兌換釬頭成品；釬具生產(chǎn)廠可用回收來的廢合金片齒兌換新合金片齒，從而實(shí)現(xiàn)合金片齒的循環(huán)利用。

為解決好殘留硬質(zhì)合金片齒的高效回收利用問題，鄧治洲等[13]提出一種名為“一步法”的硬質(zhì)合金生產(chǎn)新工藝。該方法包含有兩部分內(nèi)容：（1）“一步法”生產(chǎn)硬質(zhì)合金新工藝，見圖5；（2）“一步法”硬質(zhì)合金生產(chǎn)線（含耐高溫、防腐、真空制粉爐）。“一步法”生產(chǎn)硬質(zhì)合金的新方法是以較純鈷（板、粒）、鎳（板、粒）為原料，通過物理冶金的方法，制備Co、Ni及含強(qiáng)化微量添加元素的合金粉末，與WC、（Ti·W）C粉末混合分散，通過分離法技術(shù)，即獲得深淺灰色、質(zhì)地松軟的硬質(zhì)合金用混合料。該工藝可一次性完成Co-Ni粉、Co-Ni-Fe粉及多種強(qiáng)化（難于單獨(dú)添加）微量元素的添加粉末。對(duì)以鎳（Ni）代鈷（Co），少鈷（Co）合金的生產(chǎn)提供了一種嶄新的途徑。所制備的硬質(zhì)合金性能達(dá)到或超過了傳統(tǒng)的化學(xué)濕法工藝生產(chǎn)的同牌號(hào)硬質(zhì)合金。該工藝也為解決硬質(zhì)合金釬頭殘留刃齒的回收利用難題，創(chuàng)造了極為有利的條件。

圖5 用“一步法”生產(chǎn)硬質(zhì)合金的工藝流程Fig.5 Process flow of producing cemented carbideby"onestep method"

3 結(jié)語

中國在鑿巖釬具幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)、材質(zhì)、制造工藝、使用方法等方面，以及由此形成的鑿巖釬具質(zhì)量、品種與性價(jià)比指標(biāo)，已達(dá)到了國際先進(jìn)水平。但在鑿巖釬具使用技術(shù)及其配套機(jī)具的研發(fā)方面相對(duì)滯后，這已成為我國釬鋼釬具工業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的短板。

為促進(jìn)中國采掘工業(yè)、釬鋼釬具工業(yè)和硬質(zhì)合金產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，提高資源利用率，釬具生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)努力成為技術(shù)創(chuàng)新的主體，進(jìn)一步針對(duì)不同鑿巖條件（機(jī)型、巖性），改進(jìn)釬頭設(shè)計(jì)，確保釬頭質(zhì)量，以壽命、鉆速、正常報(bào)廢率為考核指標(biāo)，主動(dòng)積極地向用戶推薦優(yōu)秀的釬頭品種和介紹正確的使用方法。

釬具生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)在確保釬頭質(zhì)量，具備重磨條件的基礎(chǔ)上，下大力氣加強(qiáng)釬頭使用技術(shù)與修磨機(jī)具的研發(fā)。充分關(guān)注與發(fā)揮三刃、十字、復(fù)合形系列釬頭以及釬焊固齒球齒系列釬頭綜合效益高，殘留刃齒便于回收利用的優(yōu)點(diǎn)。只要把重磨機(jī)具問題解決好，這些優(yōu)秀釬頭品種對(duì)于實(shí)現(xiàn)高效低耗鑿巖，具有頑強(qiáng)的生命力。

釬具生產(chǎn)企業(yè)加強(qiáng)售后服務(wù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是根據(jù)具體用戶的生產(chǎn)規(guī)模和實(shí)際需要，提供相應(yīng)的釬具使用、修磨、修復(fù)的配套機(jī)具，幫助用戶建立不同大小的釬具維修和硬質(zhì)合金殘留片齒回收車間，并提供鎢鈷資源回收利用的技術(shù)和實(shí)施辦法。

綜上，提高釬具的利用率能大大節(jié)約我國的鎢資源，能進(jìn)一步確保發(fā)揚(yáng)我國的鎢資源優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)國家“振興鎢業(yè)”的宏偉目標(biāo)，促進(jìn)我國硬質(zhì)合金和釬鋼釬具工業(yè)節(jié)約型生產(chǎn)體系的形成，建成世界一流的硬質(zhì)合金鑿巖機(jī)具強(qiáng)國，為我國釬鋼釬具和采掘工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，為“建設(shè)全球高鐵網(wǎng)、共筑世界大同夢(mèng)”的不朽事業(yè)，作出當(dāng)代中國人義不容辭的新貢獻(xiàn)。

[1] 張國櫸.我國沖擊鑿巖技術(shù)暨釬鋼釬具工業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展[J].鑿巖機(jī)械氣動(dòng)工具，2010，（2）：61-64.

[2] 張國櫸，劉榮湘，陳 泓.鑿巖釬具的設(shè)計(jì)、制造和選用[M].長(zhǎng)沙：湖南科技出版社，1988.

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Development of Rock Drilling Tools Industry and Resource Saving

ZHANG Guo-ju1,YE Ling-yun2,DENG Zhi-zhou3,ZHANG Han-bin1,ZHOU Ye1
(1.China University of Geosciences(Wuhan)Tunneling Engineering Research Institute,Wuhan 430074,Hubei,China;2.Hubei Jiayu Rock Drlling Tools Brazing Co.Ltd.,Wuhan 437224,Hubei,China;3.Chengdu Tianyuan Powder Metallurgy Tool Co.Ltd.,Chengdu 611130,Sichuan,China)

Tungsten has been widely applied for producing rock drilling tools.Upon summarizing the development tendency and status of Chinese rock drilling tools industry,this paper analyzed the problems existed in rock drilling products by focusing on the characteristics of tapered bit,integral drill steel and threaded drill head with mediumlarge diameters.Some recycling suggestions,such as drill head regrinding,reusing and residual tooth blade drill head in the waste cemented carbide,were put forward.A new technology for producing cemented carbide,"one step method",was recommended.The paper pointed out that,the existing problems,such as outdated application methods and insufficient research funds of supporting equipments for rock drilling tools industry,must be addressed for the smooth development of the industry.

rock drilling tools;cemented carbide;tapered bit;integral drill steel;new technology of cemented carbide;rock drill bit grinding machine;recycling of waste cemented carbide;global high speed rail network

TF125.2+41

A

10.3969/j.issn.1009－0622.2015.06.012

2015-9-12

張國櫸（1936-），男，四川營山人，研究員，博士生導(dǎo)師，國家著名釬鋼釬具專家，長(zhǎng)期從事鑿巖工程研究和釬具產(chǎn)品的研發(fā)。