大厂92号矿体凿岩的硬质合金钎头选型探讨+
矿用硬质合金牌号选择与使用的关系
１ １ 硬 度 ．
在 常 温 时 ． 质合 金 的抗 弯 强 度 在 ７ — 硬 ５
２ ０公 斤 ／ 方 毫 米 之 间 ，并 且 含 钴 量越 高 ５ 平 抗 弯 强 度 越 高 。 时 。 弯 强 度 与 碳 化 钨 晶 同 抗
粒 大 小 有 关 ，粗 晶粒 钨 钴 合 金 抗 弯 强 度 较 细 晶粒 钨 钴合 金要 高 。如 图 ｌ所 示 ， 是 由 这 于 碳 化 钨 晶粒 增 大后 。碳 化 钨 的 总 面积 减
小 。 层 厚 度 增 大 ， 而 提 高 了硬 质 合 金 的 钴 从 抗弯强度 。 硬 质 合 金 的 表 面 状 况 对 它 的 抗 弯 强 度
一
２２ ０
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动 而 产 生 热 量 。 表 示 为 可
Ｑｏｐ ｔ ｖ ｃ 式 中 ｐ — 轴 向推 力 —
— —
（） １
相 对 速 度
ｆ — 接 触 时 间 —
由 于破 碎 岩 石 过 程 的 非 连 续 性 ．使 Ｐ 在 一 定 范 围 内波 动 ，即钎 头 温 度 在 一 定 范 围内波动。
矿用硬质合金牌号选择 与使用 的关系
胡 忠 荣
（ 南世纪特种合金有限公司 ， 南 湖 湖 衡东 ４ １０ ） ２ ４ ０
摘 要 ： 质 合 金 自上 世 纪 ３ 硬 ０年 代 应 用 到 矿 用 工具 以 来 。 钢 铁 、 色 金 属 、 在 有 隧 道 、 炭 、 材 和石 油 开 采 等 领 域 的 凿 岩 爆 破 工 程 中 ， 用 范 围 日益扩 大 。 着需 求 煤 建 应 随 量 的增 长 ． 硬 质 合 金 质 量 的要 求也 在增 长 。 硬 质 合金 产 品质 量 及 使 用效 果在 很 对 而 大程 度 上 取 决 于牌 号 成 分 设 计 和 牌 号 选 择 。本 文 通 过 对 矿 用 硬 质 合 金 主要 性 能 的 讨 论 。 而 让 用 户 从 中 了解 如何 选 择 适 用 的硬 质 合 金 牌 号 。 进 关键词 ： 矿用 硬质 合 金 ； 能 ； 号 ； 择 性 牌 选 中圈 分 类 号 ：Ｄ４１ ＋ Ｔ ２ ．５ ２ 文 献 标 识 码 ： Ｂ
凿岩球齿钎头硬质合金的失效形式
凿岩球齿钎头硬质合金的失效形式凿岩球齿钎头是一种广泛应用于石油、天然气等油气开采领域，用于钻探井和挖掘井等工作的钻头工具。
凿岩球齿钎头使用硬质合金作为切削工具，在使用过程中，由于各种原因，会出现失效形式。
下面为大家详细介绍这些失效形式。
1.磨损失效凿岩球齿钎头使用长时间后，由于摩擦、磨损，会导致刀具头部磨损严重。
严重磨损能导致切削工具出现卡滞、切削力变大、热量过高等问题。
此时需要停机更换刀具，以保证其正常使用。
2.断裂失效在凿岩球齿钎头使用的过程中，由于钢材使用过于脆性或者钻头出现了过多的应力，会导致切削工具头部发生断裂。
出现这种失效形式，通常是由于人为因素或者钻具本身开发制造缺陷引起的。
这种状况需要对钻头进行更换，以保证其正常使用。
3.热疲劳失效当凿岩球齿钎头在高负荷情况下，摩擦产生的热量过高时，会导致切削工具的高温疲劳性失效。
切削工具形变并且熔化，最终导致其发生失效。
出现这种情况，需要及时停机，检查总成部件，进行维修等操作。
4.化学腐蚀失效凿岩球齿钎头在使用过程中，会受到煤层气和其他气态化合物的化学腐蚀，导致切削工具失效。
这种情况的解决方法是尽量减少其接触气态化合物的时间，并对其进行定期清洗，以延长其使用寿命。
总之，凿岩球齿钎头的失效形式通常由下面四种原因引起：磨损、断裂、高温疲劳和化学腐蚀。
在钻头的正常使用过程中，需要及时维护、保养，尽量避免出现上述情况，以延长其使用寿命。
为了更加全面的了解凿岩球齿钎头的使用情况，我们可以通过以下数据进行分析：1.失效率数据失效率是指在一定时间内，所发生的失效数量与使用数量的比。
通过对失效率的分析，我们可以了解钻头在不同时间段和在不同条件下的使用寿命。
失效率数据为：1000个凿岩球齿钎头中，有20个出现失效。
2.磨损率数据由于使用过程中出现的磨损失效，我们可以通过对磨损率数据的分析来判断其使用寿命，该数据为：平均每个凿岩球齿钎头的磨损率为2.5%。
3.断裂率数据钻头由于断裂失效而出现的失效形式，我们可以通过分析断裂率数据来判断其失效原因。
地质工程用高性能无钴硬质合金的制备、结构及力学性能研究
地质工程用高性能无钴硬质合金的制备、结构及力学性能研究由于具有高硬度、高强度和优异断裂韧性,硬质合金作为制备钻头和钎头的工具材料在地质工程领域得到广泛应用。
但常用的WC-Co硬质合金抗氧化/腐蚀性较差,限制其在海底、盐碱地及其它高氧化/腐蚀环境下的使用,且钻头和钎头在工程应用中消耗巨大,而Co价格昂贵,如能减少Co的使用,对降低钻头价格,减少作业成本具有重要意义。
所以本论文主要集中于制备适合地质工程用高性能无Co硬质合金。
本论文以超细WC-Ni和无金属相硬质合金为主要研究对象,采用放电等离子或热压烧结技术,通过将合金与超硬颗粒、高强晶须/纤维或纳米陶瓷颗粒进行复合来提高无Co硬质合金的力学性能和耐磨性能。
通过对所制备样品烧结行为、微观结构、力学性能和磨损行为进行分析,结果表明:(1)超硬颗粒表面镀Ti或镀Cu可减少其在与WC-Ni硬质合金复合时发生的石墨化或相转变,当分别添加6 wt.%DiamondTi、8 wt.%DiamondCu或15 vol.%cBNTi时,合金的硬度达到最大值,分别约为2000、2000和1820 HV10;当分别添加2 wt.%DiamondTi、2 wt.%DiamondCu或5 vol.%cBNTi时,合金的抗弯强度达到最大值,约为960、950或1500 MPa。
超硬颗粒添加量较少时,合金的磨损机制主要为粘结相的去除、WC晶粒的破碎拔出和超硬颗粒的磨损,但当超硬颗粒添加量过多时,切削棱断裂和超硬颗粒剥落变得严重。
(2)添加约0.53 wt.%SiCw可提高WC-Ni硬质合金的强度和韧性,但当SiCw 添加过多时,晶须团聚严重;添加预氧化聚丙烯腈纤维(PANf)可原位生成碳纤维增韧WC-Ni硬质合金,当添加10 vol.%PANf、烧结温度为1300℃时,所制备合金具有最高的硬度和强度,当添加20 vol.%PANf时,合金的断裂韧性最高,合金的磨损机制主要为粘结相去除和WC晶粒拔出。
大厂92号矿体采矿技术研究
大厂92号矿体采矿技术研究大厂92号矿体位于91号矿体的下部，并与之紧密相连，是目前铜坑矿开采的主要矿体。
由于它的直接顶板就是开采91号矿体时的胶结或者非胶结的空区充填体，部分地段甚至是未充填的采空区，使92号缓倾斜厚大矿体的上部形成大范围的隐患区，因此，必须针对92号矿体复杂的开采技术条件，寻找新的采矿技术与工艺。
92号矿体的可凿性极差，选择合理的凿岩爆破参数，提高凿岩爆破工作的总体技术经济效益，也是92号矿体开采急待解决的问题。
92号矿体与细脉带、91号矿体开采相互影响，目前在采空区不断增大的情况下地压显现有明显加剧的趋势，在下一步92号矿体大规模开采时，地压问题将越来越严重。
本文通过对92号矿体采矿工艺、矿体凿岩爆破参数工艺和技术和矿体开采过程中的地压的研究，获得如下结论和成果：（1）连续开采诱导崩落采矿新工艺具有贫损低、机械化程度高、回采强度高、工人劳动生产率高和安全性高的优点，为92号矿体的开采提供了一条新的途径。
（2）采用RFPA<sup>2D</sup>对连续采矿诱导崩落的数值仿真结果表明，在顶板岩层发生破坏后，岩层仍有一定的承载能力，能够使连续采矿作业系统维持一定时期的稳定，大量冒落区域与采矿工作面之间的距离始终可保持在两个回采推进距离的范围内，这样就大大减少了顶板诱导崩落产生的废石引起矿石损失贫化的可能性，从而可以保证连续回采工艺的成功实施。
（3）根据92#矿体岩石条件和采矿工艺，确定选用河北宣化采掘机械厂生产的QZG80中高风压潜孔钻机，深孔孔径定为90mm比较合适；推荐铵油炸药与乳化炸药混合搅拌均匀后组成混合炸药（重铵油炸药）作为下一步92#矿体采矿爆破用炸药；（4）采用3D-σ对矿体回采过程计算结果表明：在走向方向上，回采顺序方案的稳定性从好到差的排列顺序依次是：①由西往东后退式方案；②从中央往东、西两端方案；③从东、西两端往中央方案；④由东往西前进式方案。
凿岩用硬质合金失效分析及牌号选择
直 对凿 岩过 程 中合 金 的失 效机 理进行 研 究 。到 目
前 为止 ， 损和 断裂 被 认 为 是 凿 岩 用 合 金失 效 的 主 磨
要 形式 。
１ １ 磨 损 ．
本课 题 在深入 研 究 了凿岩 合金 失效 机理 的基 础
凿 岩 合 金 的失 效 机 理
硬质 合 金 用 于凿 岩 工 具 的半 个 世 纪 以来 ， 们 人
一
同， 对硬 质合 金 的耐 磨性 或耐 冲击 性 的要求 （ 合金 化
学 组成 ） 同 ， 不 因此 在 不 同的凿 岩条 件 下 ， 岩 用 硬 凿 质 合金 的牌 号选 择尤 为重 要 ， 一般 而言 ， 耐磨 性材 质 用 于钻凿 软 质岩 层 ， 冲击 性 材 质 用 于钻 凿 硬 质 岩 耐
所 周知 ， 合金 中 Ｃ 含 量 高 ， 冲击 性 高 ， 易 碎 裂 ， ｏ 耐 不 但 是硬度 低 ， 耐磨 性 差 。相 反 Ｃ 含 量 低 ， 金 硬 度 ｏ 合
高 ， 磨 性好 ， 是耐 冲击 性 低 ， 碎 裂 。硬质 合 金 耐 但 易
在不 同的服役 条 件 下 使 用 时 ， 失 效 的 主体 原 因不 其
吴冲 浒 。孙 东平 ， 海唯 谢
（ 门 金 鹭 特 种 合 金 有 限公 司 ，福 建 厦 门 ３ １０ ） 厦 ６ ０ ６
摘
要 ： 文论 述 了凿岩 用硬 质合金 的失效 机理 ， 理 论 分析 的基 础 上 ， 究开 发 出 了适 用 于 本 在 研
不同岩层 的各 种 凿 岩 用 硬 质 合 金 牌 号 。 并 且 选 择 了适 应 于 中硬 、 岩 层 使 用 的合 金 牌 号 硬 Ｇ ２ Ｄ进 行现 场试 验 ， Ｆ０ 结果表 明 ： 相 同的使 用条 件 下 ， 号 为 Ｇ ２ Ｄ 的新 型 凿岩 用硬 质 合 在 牌 Ｆ０ 金 的材 质达 到 国 内外 同类产 品的 先进 水平 。
硬质合金牌号 第2部分：凿岩及工程用硬质合金牌号-最新国标
硬质合金牌号第2部分：凿岩及工程用硬质合金牌号1范围本文件规定了凿岩及工程用硬质合金牌号的分类及表示规则、技术要求、检验规则和制样要求。
本文件适用于凿岩及工程用硬质合金的生产制造。
2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。
其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的应用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T3851硬质合金横向断裂强度测定方法GB/T5242硬质合金制品检验规则与试验方法3术语和定义本文件没有需要界定的术语和定义。
4凿岩及工程用硬质合金牌号分类及表示规则4.1凿岩及工程用硬质合金牌号分类代号见表1。
表1凿岩及工程用硬质合金牌号分类分类代号矿用齿D油田用齿Y旋挖齿W截煤齿C路面铣刨齿S盾构合金齿G复合片基体E钎钻片A铲雪齿F其它类Z4.2凿岩及工程用硬质合金牌号由特征代号G、分类代号（见表1）、分组号（用05、10、20……等两位数字组表示，必要时，可在两个组别号之间插入一个中间补充组号，用15、25、35……等表示）、细分代号（需要时使用，字符不超过3位，第一位为大写的英文字母或小圆点，后面可跟阿拉伯数字1～99）组成，见示例。
示例：分类为硬质合金矿用齿、分组为10的硬质合金牌号，标记为：GD10。
5技术要求表5.1凿岩及工程用硬质合金牌号的化学成分及物理与力学性能要求见表2。
2化学成分及物理与力学性能特征代号分组号化学成分质量分数/%物理与力学性能Co其他WC洛氏硬度HRA 不小于维氏硬度HV 不小于密度g/cm3横向断裂强度MPa 不小于WC平均晶粒度小于2.4μmWC平均晶粒度不小于2.4μm WC平均晶粒度小于2.4μm WC平均晶粒度不小于2.4μm G053～6＜1余量88.586.5125014.80～15.3018001750105～9＜1余量87.585.5115014.50～15.0019001750206～11＜1余量87.085.0114014.30～14.9020001800308～12＜1余量86.584.5108014.20～14.80210018004010～15＜1余量86.084.0105014.00～14.60220020005012～17＜1余量85.583.5100013.70～14.30240023006015～25＜1余量84.082.082013.50～14.1025002400注1：洛氏硬度和维氏硬度中任选一项。
凿岩钎具用合金柱齿有限元分析选用探讨
硬 质合 金产 品开 发 。
第４ 期
李雄 明 ： 凿 岩 钎 具 用 合 金 柱 齿 有 限元 分 析 选 用探 讨
． ６ １ ．
角则决定了合金齿的后期破岩的效率。效率高的合 金齿的使用寿命并不一定在最 大值。在一定的工况
并 不随 着侵 入弧 的减 小 而减 小。
关键词：凿岩钎具；合金柱齿；有限元分析
目前采 用 机械破 碎 岩石 钻孔 的方法 ，主要有 三
种类 型，分别是 ：冲击 一 旋转破碎岩石钻孔 ；旋转
破 碎 岩石 钻 孔 ；旋 转 一冲击 破 碎 岩石 钻 孑 。而 各
种 钻孔方式的破岩机理和机械受力方式是不同的。
完善 ， 有待在下一步的分析与试验中进一步论证 。
３ 结语
（ห้องสมุดไป่ตู้１ ） 在凿岩钎 具中 ，不 同的工况条件下 ，应
该 选 择不 同类 型 ，不 同外 观尺 寸 的硬 质合 金齿 ；在
析 ：取静态 载荷为最大 冲击力 （ 冲击波峰值 ）Ｐ 为 １ ０ ０ ０ ０ Ｎ ，ｘ Ｒ ０ ６ 系列合金弹性模量取Ｅ 为６ ４ ０ Ｇ Ｐ ａ ，泊 松 比 为０ ． ２ ２ ，密度为 １ ４ ９ ６ ０ ｋ ｇ ／ ｍ 。边界条件为 ：齿 的 圆柱体部分固定 ，载荷施加在合金齿轴心线的冠
下 ，如何合理地选择硬质合金齿的ｒ 、仅和ｈ ， 使其 发挥最佳破岩效果 ， 是一个有待解决的问题。本文 将选择在使用过程 中的部分齿形参数同时进行参数 化设计 ，为下一步有限元分析做基础。
（ １ ）球 形齿 的具 体 尺寸 见 表 １ 。
均 匀性 好 与抛 物线 齿 和锥 球齿 ，其 最大 应 力也在 三
钎头合理选择硬质合金型号
合理选用硬质合金钢型号现在矿山工具用的硬质合金型号，是经过仔细研究过硬质合金的特性及其在使用的磨损的特性而设计的，经多年的硬质合金生产实践证明是比较合理的。
在选择硬质合金型号时，必须注意到合金片的用途。
1. 各型号硬质合金片的用途
K0型硬质合金片是供镶焊侧面冲铣式的大直径硬质合金钎头和一字形硬质合金钎头和一字形硬质合金整体钎子用的，其直径由25到49毫米。
部分型号则可用于镶制中心冲铣式的大直径硬质合金钎头。
2. 根据岩石摩擦性选择硬质合金片型号
正确的选择硬质合金的大小与岩石的摩擦性有密切的关系。
采用硬质合金钎头凿岩时，岩石的摩擦性是以硬质合金钎头直径磨损和高度磨损之比值来表示：
ε=D/H
式中：D=硬质合金钎头每次重摩时的直径磨损，毫米;
H=硬质合金钎头每次重磨时的高度磨损，毫米;
ε=岩石的摩擦性系数。
硬质合金片的选择原则是，保证硬质合金钎头直径和高度的磨损相适应，即高度和直径都能同时达到这就的标准。
硬质合金片不能使用的剩余高度，一般为5毫米。
在设计硬质合金片的尺寸时，应使合
金片的高度达到最大限度，一便使制造硬质合金钎头的成本分摊与多次修磨上，能钻进更深的炮眼。
根据矿山岩石的摩擦性系数、确定的硬质合金尺寸见下表。
岩石摩擦性系数与硬质合金片尺寸的选择：。
大厂92号矿体凿岩的硬质合金钎头选型探讨
文衍瑜 ： 大厂 ９ ２号 矿 体 凿岩 的硬 质 合 金 钎 头 选 型探 讨
冲击功 大 的重型 凿岩 机应 侧 重 于 合金 的韧 性 ， 用 选 含钴量 较 高的合 金牌 号 ； 硬而 脆 、 腐蚀 性 强的岩 对 且 石 ， 侧重 于合金 的耐 磨性 能 ， 用 含钴量 稍低 的合 应 选
金牌号 ； 中硬 和 中硬 以下 的岩石 ， 对 宜选用 含钴 量较
直径 应 与凿岩 机 冲击功 相适 应 。 由于钻速 与钎 头直 径 的平方 成反 比 ， 为提高 凿 岩机 的生 产率 ， 在满 足凿 岩 、 破 要求 的前 提 下 ， 力 求 使 用 较 小 的钎 头 直 爆 应 径 。一 般应 选 择 钻 速快 、 助 工 时 少 、 命 长 ， 辅 寿 以及 抵抗 径 向磨损 能 力较强 的钎 头 品种 。 （ ）钎 头类 型 的选 择 。 国家标 准 Ｇ ／ ８ ２ Ｂ Ｔ６ ０— ４ ２０ （ 岩用硬 质合 金钎 头 ） 出 了各 类 型钎 头 （ ０２ 凿 列 含 同直径 、 同类 型 硬 质 合 金 整 体 钎 杆 ） 致 的适 用 范 大 围 ， 参照选 用 。 可
一
地 质 、 山工 具用 硬 质 合 金 的牌 号 ， 际 生 产 中 ， 矿 实 应 根据 具体 情况 选择 适用 的 品种 。
２ 凿 岩 用 硬 质 合 金 钎 头
２ １ 钎头 种类 ．
种对 表面 裂纹 或 缺 陷 十分 敏 感 、 激 冷 热性 能较 抗
冲击 凿岩 用硬 质合 金钎 头 ， 根据钎 头 头部 刃 、 齿 破岩 机理 的 不 同 ， 分 为 楔 形 刃 片 系列 （ 称 片状 划 简 系列 ）球 齿 系列 和 复 合 型 片 齿 系 列 ３大 类 型 。 片 、
几种钎头用钢的基本性能比较
越 来越 呈 现 出多 元 化 的 趋势 。从 目前 国 内外 的使 用 现状 及 发展趋 势来 看 ， 必须 从研 究 液压钻 车 用 中
大直径螺纹连接柱齿钎头壳体用钢上人手。这种 凿 岩钎 头是 目前 国 内进 口量 最大 、 同时质量 也跟 国 外 先进 水平 差 距 最 大 的钎 头 品种 。如果 能 在 液 压
１ ２ １ 多次冲 击疲 劳试验 ． ．
０．０ —１ １ ０ ０ —０． ５ ９ ．０ ．５ １
≤０． ２ ０５
≤ Ｏ． ２ ０５
刃而解 。而要解 决 这一 问题 ， 首先 要 在液压 钻 车用
柱齿钎头的壳体用 钢研究上取得突破。本文通过 研究一种新 型贝 氏体钢 ４ ＣＮＭ ５ ｒｉ ｏＶ的多 冲击疲 劳性能 、 拉伸性能、 耐磨性能 ， 并与 目前 国内常用钎 头 壳体 用 钢 ４ Ｃ 、０ ｒ ｉ ０ ｒ３ Ｃ Ｎ ， Ｍｏ进 行 试 验 比较 ， 以论 证 用其 作 为高 品质 螺 纹 连 接柱 齿 钎 头 壳 体 用 钢 的
１， ３． ２，
收 稿 日期 ： ０ １ ９— ６ ２ １ —０ ２
作者简介：彭
俊（ ９ ３一）男 ， １８ ， 汉族 ， 贵州遵义人 ， 硕士研究生 ， 研究方 向： 功能材料 ， ｍ ｉ：ｅｇｕｗ ｌｏ ｅｏ ＠１３ Ｏｔ． Ｅ ａｌｐｎ［ｎ ｅｃｍ ｙｕ ６ ．Ｏ１ １ ｔ
｝通讯 作者 ： 欧梅桂， ｍａ ： ｓ ２ ９ ６ ．ｏ Ｅ ｉ ｒ ｅ ３ ＠１３ ｃｍ． ｌｏ８
４ Ｃ ＮＭｏＶ，０ ｒ ｉＭ ） 用的 ８ ０ ｏ ５ ｒ ｉ ３ Ｃ Ｎ ｏ 采 ８ Ｃ油淬加 ５ ０ ｏ 火油 冷 的 热 处理 制 度 ， 进 行 多冲 击 疲 ８ Ｃ回 再 劳试 验 ， 伸 试验 ， 拉 耐磨 性 试验 的 比较 ， 出综 合 性 能优 越 的 ４ Ｃ ＮＭｏＶ 作 为液 压 钻 车 用 螺 纹 得 ５ ｒｉ 。
提高钎头在坚硬强磨蚀性矿岩凿岩中使用寿命的探讨与实践
提高钎头在坚硬强磨蚀性矿岩凿岩中使用寿命的探讨与实践我的观点矿岩性质是凿岩效率和成本的关键制约因素，延长钎头寿命是提高凿岩效率、降低成本的有效措施。
针对钎头在坚硬强磨蚀性矿岩凿岩中使用寿命普遍较低的问题，提出了提高钎头在坚硬强磨蚀性矿岩凿岩中使用寿命的途径和方法：一是改进钎头体型设计，优化结构参数，提高合金有效利用率；二是采用科学正确的钎头修磨方法。
凿岩爆破是矿山开采和其他采掘基础工业的关键工序，其效率和成本对整个矿山生产和工程建设的进度和效益起着至关重要的作用。
凿岩效率的高低除了与选用凿岩设备、钎头制造质量和钎头结构型式有直接关系外，还与岩石性质密不可分。
例如坚固性中等或以下的岩石，一支直径４５～１１５ｍｍ的合金钎头可以进尺几百米甚至更多，而在坚硬强磨蚀性岩石中凿岩，其寿命仅几十米，或不足十米，相差十几倍甚至几十倍。
不同材质、不同型号钎头的使用寿命也存在显著差别。
如何提高钎头在凿岩中的使用寿命，尤其是在坚硬强磨蚀性矿岩凿岩中的使用寿命，是矿山开采中的一个重要课题。
经过多年实践，探索总结出几点在硬岩凿岩中提高钎头使用寿命的办法。
１改进钎头体型设计、优化结构参数，提高合金有效利用率中国是矿业大国，也是钎具生产和消耗的大国，每年仅液压台车用合金钎头消耗就达到２６０多万支，中深孔采矿和潜孔用合金钎头３００多万支。
钎头、钎杆、钎尾、连接套统称钎具，又称采掘作业的掌子面工具。
其中钎头直接接触矿岩，结构形式最复杂敏感，所用合金也千差万别，合金的内在质量、齿冠形状等直接决定了钎头的使用寿命。
同时，钎头的体型也是决定钎头使用寿命的重要因素。
比如钎头体为平面、凹心、凸台结构，其凿岩效果都大不一样。
世界上各大钎具生产和设计企业历来都十分重视钎头所用合金及体型设计的研发。
通过２０多年的实践，发现在坚硬强磨蚀性岩石中，钎头上的合金磨损很快达到合理磨损限度，导致凿岩速度降低到不足初始速度的１／２，钎头被迫停止使用（见图１）。
矿用硬质合金及其典型产品质量特性分析
过对合金中粘结相含量、粘结相中固溶度、粘
结相的微观组织结构。合金中ＷＣ的晶粒度、 晶粒分布特性、晶粒结晶的完整性，合金中粘 结相的平均自由程、ＷＣ晶粒的邻接度．合金
中ＷＣ／ＷＣ晶界、ＷＣ／Ｃｏ相界特性等参数的
调控，可以对合金的物理力学性能与使用性 能进行有效控制．以满足不同的使用需求。 在矿用硬质合金中。ＷＣ一６Ｃｏ中等晶粒
尢
Ａ类
世纪
Ｇ
Ｚ
Ｂ类
００ ００ ００
Ｃ类
００ ００ （）０
孔数
Ｏ ０
０
０２ ０２ （）２
无 无
元
无 无
尢
１．８２ １．８１ ２．０９
０．３一１．５ ｏ．３一１．５ ０．３～１．５
无
无
世纪公司ＹＳ０６
世纪公司ＹＳ０６
Ｇ公司产品
Ｇ公司产品
Ｚ公司产品
Ｚ公司产品
圈２国内三种典型ＷＣ—６Ｃｏ矿用硬质合金的
金相组织。４００×
ｌ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ ｌＯ ｌｌ １２ １３
株洲硬质合金集团有限公司 厦门金鹭特种合金有限公司 崇义章源钨业股份有限公司 济南市冶金科学研究所 自贡硬质合金有限责任公司 苏州江钻新锐硬质合金有限公司 浙江天石粉末冶金有限公司 南昌硬质合金有限责任公司 河北六隆硬质合金集团有限公司 长沙华信合金机电有限公司 长沙中南凯大粉末冶金有限公司 湖南世纪特种合金有限公司 临胸县卧龙硬质合金有限公司
圈５国内二种典型ＷＣ一Ⅸ沁矿用硬质合金凿岩实验后台金裹面的ＳＥＭ形魏照片
６结语
钨是一种稀缺的重要战略资源。实现
钨资源的高效与高值化利用是我国钨工 业。尤其是硬质合金工业任重道远的战略
是硬质合金质量改进及其装配与使用技术
提高一字型硬质合金钎头质量的途径
提高一字型硬质合金钎头质量的途径
赵红宇
【期刊名称】《湖南有色金属》
【年(卷),期】1990(000)006
【摘要】本文针对国产一字型硬质合金钎头在质检和寿命试验中所发现的问题,提出了一些可行的提高钎头质量的途径。
【总页数】4页(P7-10)
【作者】赵红宇
【作者单位】长沙矿山研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TF80
【相关文献】
1.提高硬质合金顶锤使用寿命的途径及方法 [J], 王松顺
2.发挥国家监督抽查作用提高国产钎头产品质量 [J], 尹建军
3.YG8C硬质合金钎头的焊接工艺及质量改进措施 [J], 张红霞;韩福忠;王文先
4.改善和提高热压成形高钴硬质合金质量的途径 [J], 文红伟
5.我国一字型硬质合金钎头的质量分析 [J], 贺建国;龚进
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不同类型钎头的结构特点、使用性能以及采掘应用分析
不同类型钎头的结构特点、使用性能以及采掘应用分析摘要：煤矿生产与隧道施工都需要开凿岩层，而在开凿过程中随着液压凿岩机的应用，钎具的截面积增加，长度加大，其工作的状况也随之复杂化，所以在应用中不同的钎头结构与应用范围都受到限制，因此在应用中应采用合理的钎具才能保证施工的顺利，尤其是复合型钎头的研发，推动了该装置的发展。
关键词：凿岩钎具；钎头结构；种类分析；发展趋势1 凿岩钎具的应用凿岩钎具在煤矿开采和隧道建设中都有着重要的作用，是钻探爆破的必须工具，也是一种消耗品，凿岩钎具的结构式钎头和连杆构成，其中钎头与岩石直接接触，必须承受高转速与压力的冲击，每次冲击的能量释放都十分巨大，钎头很容易在高强度的工作中失效，钎头磨损变形是常见的情况，其中也包括了合金脱落或者塑性变形、断裂等。
所以钎头必须从形式和材质上配合，适应不同工况的需求，这样才能最大限度的延长钎头应用寿命与凿岩效果。
同时因为钎头是一种消耗装置，所以控制其消耗数量也是控制成本的重要措施。
在凿岩工作中钎头必须结构合理、形状合适、工作效率高，且具备耐磨性和机械强度与排粉性能，这样才能适应实际工况的需求。
近年来，钎头生成技术已经有了较大的进步，形成了适应不同岩层的钎头形式，以此提高了生产的效率。
2 凿岩钎具中钎杆的结构特征凿岩钎具主要分为钎杆、钎头两个部分，钎杆是连接动力设备与钎头的重要传力结构，所以钎杆对于整个凿岩钎具的影响也是十分重要的。
钎杆通常是空心的钢材经过热处理等工艺制成，主要有椎体连接钎杆，螺纹连接钎杆和整体钎杆等结构。
椎体钎杆结构简单维护方便，进尺中钎杆的消耗较小，但是冲击应力在钎杆一次往返的能量消耗大，容易在连接处损坏，国内应用不多。
螺纹连杆通常用R螺纹、HL螺纹、T螺纹连杆等，而T性螺纹是最为可靠的一种，且传递能量效果好容易维护寿命长。
整体连杆其优势就是凿岩速度高，能量利用效率高，钎头的直径可以不受限制。
通常而言，整体钎具应力的波峰值要高出活性钎头近三成，其球形齿整体钎凿应力波形较为平缓，作用时间长，与凿岩过程配合较好，使得传力能量充分，在相同的情况下整体钎头要比活性钎头的速度有所提高，其寿命也相对较长。
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（１）凿岩设备。９２号矿体的凿岩分为中孔和 大孔两种。中孔凿岩使用ＹＧＺ一９０钻机，配４，６５
ｎｌｎｌ柱齿钻头，工作压力０．５～０．７ ＭＰａ，冲击功大于
文衍瑜：
大厂９２号矿体凿岩的硬质合金钎头选型探讨
２００
Ｊ，耗风量约为１１ ｍ３／ｍｉｎ，钻孔深度小于３０
ｍ。
凿岩时，单次冲击功大的，凿岩效果较差。可见，冲 击功小的凿岩效果较好。也就是说，所用的硬质合 金钎头的抗冲击能力不强，因而，应该选用抗冲击性 能更好的硬质合金钎头。
中孔孔径为６５ ＩＴｌｌｎ，钎杆长度为１．２ ｍ，单钎进尺１５
ｍ；大孔孔径为１１０ ｔｏｎｉ，钎杆长度为１．５ ｍ，单钎进
尺４５
ｍ。
（２）硬质合金牌号。ＱＺＪ一１００Ｂ钻机选用 ＹＪ２，ＹＧ８Ｃ，Ｋ３０８Ｄ，ＹＡ８５，ＹＫ０５等。这些合金牌号 的钴含量不高，有利于提高钎头寿命。ＹＧＺ一９０钻 机和ＱＺＧ一８００钻机选用Ｙｊｌ，ＹＫ２５等。这些合金
（５）掘进使用一字钎头；中孔孔径６５ ｍｍ，大 孔孔径９０
ｉｌｌｎｌ，１１０
Ｘ１６４—３８Ｒ（Ｘ形钎头，方头硬质合金，ｑ６４，螺纹连 接，螺纹公称直径３８ ｍｌｎ）；ＱＬ０６４—３８Ｒ（球齿钎头，
十齿，嗍，螺纹连接，螺纹公称直径３８
ｍｍ）。ＱｚＪ
—ＩＯＯＢ钻机选用Ｑ１３８９—３８Ｒ球齿钎头（十三齿， ４）８９，螺纹连接，螺纹公称直径３８ ｍｍ）。ＱＺＧ一８０Ｃ 钻机选用２种钎头：Ｘ１８９—３８Ｔ（Ｘ形钎头，方头硬
凿岩效果。
参考文献：
［１］张国榉，刘荣湘，陈泓．凿岩钎具的设计、制造与选用［Ｍ］． 长沙：湖南科学技术出版社，１９８８． ［２］ＧＢ／Ｔ １８３７６．２－２００１．地质、矿山工具用硬质合金牌号［Ｓ］．
头必须合理匹配。目前大厂９２号矿体的开采之所 以钎头寿命短，原因就在于三者之间匹配不好。除 了岩石本身的磨蚀性较大之外，最主要的原因在于 所用钎头合金的抗冲击性能与岩石和凿岩机不匹
ＩＳＳＮ １６７ｌ一２９００ ＣＮ ４３一１３４７／ＴＤ
采矿技术第８卷第４期
Ｍｉｎｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｖ０１．８，Ｎｏ．４
２００８年７月
Ｊｕｌｙ ２００８
大厂９２号矿体凿岩的硬质合金钎头选型探讨
文衍瑜
（柳州华锡集团有限责任公司，
广西柳州市５４５００５）
摘要：在分析＂－３前矿用硬质合金及其钎头性能的基础上，针对具体的矿岩条件和所使用 的凿岩机型号，参照国家标准ＧＢ／Ｔ １８３７６．２—２００１和ＧＢ／Ｔ ６４８０—２００２，对大厂９２号矿 体凿岩用的硬质合金钎头进行了初步选型。
６４８０—２００２，
（２）钻头使用情况。４ａ５５ ｍｍ中孔钻头约为
１２．５
ｍ／个；钎尾约１０３
ｍ／根；凹０ １１１１１１低风压钻头
约为５０ ｍ／个；西９０ ｍｍ中风压钻头约为３０ ｍ／个。
选择钎头和硬质合金牌号如下。
（１）钎头类型。ＹＧＺ一９０钻机选用２种钎头：
（３）钻头失效形式。９７％属正常磨损报废；３％ 存在断齿失效情况。 （４）钻头报废形式。基本上是合金珠磨损无法 再使用。
的抗冲击性能和耐磨性能。
硬质合金的性能必须与岩石和凿岩机具的类型 相适应。选用凿岩用硬质合金时，对极坚硬岩石和 冲击功大的重型凿岩机应侧重于合金的韧性，选用 含钴量较高的合金牌号；对硬而脆、且腐蚀性强的岩 石，应侧重于合金的耐磨性能，选用含钴量稍低的合
金牌号；对中硬和中硬以下的岩石，宜选用含钴量较
（１）钎头直径的选择。钎头直径的选择主要依
２．１钎头种类
一种对表面裂纹或缺陷十分敏感、抗激冷热性能较 差的准脆性材料；其抗压强度很高，但抗拉强度却很
低。同时，对应力集中也极为敏感。
冲击凿岩用硬质合金钎头，根据钎头头部刃、齿
破岩机理的不同，划分为楔形刃片系列（简称片状
系列）、球齿系列和复合型片齿系列３大类型。片
状系列钎头中，按钎刃数目与排列方式的不同，又细
据以下两方面。
爆破工艺所需要的炸药直径及起爆器材；钎头 直径应与凿岩机冲击功相适应。由于钻速与钎头直 径的平方成反比，为提高凿岩机的生产率，在满足凿 岩、爆破要求的前提下，应力求使用较小的钎头直 径。一般应选择钻速快、辅助工时少、寿命长，以及
抵抗径向磨损能力较强的钎头品种。 （２）钎头类型的选择。国家标准ＧＢ／Ｔ
此外，由于９２号矿体矿岩的爆破性较好，应力 求使用直径较小的钎头，从而提高凿岩机的生产效
大孔凿岩ＱＺＪ—ＩＯＯＢ钻机，使用配潜孔冲击器和 凹０～１００ ｒａｉｎ柱齿钻头，工作压力０．５～０．７ ＭＰａ， 单次冲击功为１１０ Ｊ，冲击次数８２０次／ｒａｉｎ，钻孔深
度小于５０ ｍ，另一种是ＱＺＧ一８０Ｃ中风钻机，工作 压力１．０～２．４６ ＭＰａ，单次冲击功为２５０ Ｊ，冲击频
关键词：钎头选型；硬质合金钎头；凿岩钎头；凿岩机具
１
凿岩用硬质合金性能及品种
合金片、齿的质量好坏，是凿岩用硬质合金钎头
地质、矿山工具用硬质合金的牌号Ⅲ，实际生产中， 应根据具体情况选择适用的品种。
质量的重要影响因素之一。凿岩用硬质合金具有高
的硬度和良好的耐磨性及一定的耐热性，但它又是
２凿岩用硬质合金钎头
牌号的抗冲击性能好，耐磨性能也不错。
根据相关资料，当岩石坚固性系数ｆ＝１０～１２ 时，中孔凿岩时柱齿形钎头的寿命一般为５０一１００ ｍ／个，大孔凿岩时柱齿形钎头的寿命一般为６５—
１００
ｍ／个。大厂９２号矿体岩石坚固性系数厂＝７一 Ｉｎ／个。可以看出，在目前状况下，大厂９２号矿体
近年来，硬质合金整体钎子的使用取到了较好 效果。一般说来，与锥体或螺纹连接的小直径活钎 头比较，整钎具有的优点有：钻速快、寿命长、炮眼圆
率９５０～１５００次／ｍｉｎ，耗风量约为１２ ｍ３／ｍｉｎ，钻孔
深度小于５０ １１１，使用，ａｂ９０ ｍｍ柱齿钻头。从２００６— ２００７年度统计数据表明，大孔量是中孔的４０％。
率。中孔孔径蛳５舢左右，大孔孔径ｑ００
右即可。
ｍｍ左
考虑到矿岩的爆破性，针对９２号矿体目前所用
的硬质合金抗冲击性能不够这一实际情况，参照国 家标准ＧＢ／Ｔ １８３７６．２—２００１和ＧＢ／Ｔ
选用凿岩用硬质合金牌号时，应主要考虑合金 抗冲击能力和耐磨性。合金的抗弯强度、硬度、密
度、矫顽磁力、断裂韧性、孔隙度、污垢度、碳化钨平
分为一字型、三刃型、十字型、Ｘ型４类。此外还可 以依据连接方式的不同分为锥体和螺纹连接两大
类型。 ２．２硬质合金钎头的合理选择
均粒度等诸项性能，都可以从不同侧面反映出合金
３
固齿质量、凿岩机的冲击功和冲击频率以及使用技 术的合理性有关。不能用传统的简单方法，只按钴 含量的高低划分其应用范围。
钎头夹在非均质各向异性的岩石和强力冲击的
大厂９２号矿体凿岩钎头
３．１大厂９２号矿体凿岩现状
凿岩机之间，工作条件极其恶劣。目前，我国凿岩用 硬质合金牌号主要有ＹＪ、ＫＤ、Ｎ、ＹＫ等系列，约２５ 个品种…。国家标准ＧＢ／Ｔ １８３７６．２—２００１列出了
直、退钎容易、辅助工时短、劳动条件好、不丢失钎
１３，实际的钎头寿命为：中孔１２．５ ｍ／个，大孔３０—
５０
的钎头消耗较为严重，尤其是中孔钎头。 ３．２大厂９２号矿体硬质合金钎头的初步选择
钎头选型最重要的原则是：岩石一凿岩机一钎
头、结合效益好。鉴此，建议９２号矿体浅眼凿岩时， 试用一下硬质合金整体钎子，估计可以取得较好的
配，硬质合金的抗冲击性能过低。得出这一结论的
［３］ＧＢ／Ｔ ６４８０—２００２．凿岩用硬质合金钎头［ｓ］． （收稿日期：２００８－０３－２６） 作者简介：文衍瑜（１９６７一），男，广西桂林人，工程师，主要 从事矿山开采技术和安全生产管理工作。
理由是：浅眼凿岩时，由于冲击功小，钎头寿命正常；
中孔凿岩时，单次冲击功大于２００ Ｊ，比ＱＺＪ一１００Ｂ 钻机单次冲击功（１１０ Ｊ）还大，凿岩效果很标
准是ＧＢ／１１６４８０—９４。
（６）在掘进和采矿时均未使用整体钎杆。掘进
钎杆单钎长２．４ ｍ，单钎的进尺８ ｍ，孔径为４２
ｍｔｎ。
质合金，（Ｉ）８９，螺纹连接，螺纹公称直径３８ ｍｉｌｌ）； Ｑ１５８９—４５Ｔ（球齿钎头，十五齿，中８９，螺纹连接，螺
纹公称直径４５ ｍｍ）。
６４８０—
低、硬度较高的合金牌号；对柱齿、十字、三刃钎头则 选用含钴量较低的硬质合金。
硬质合金片、齿的抗冲击能力、耐磨性能不仅取
决于合金本身的物理力学性能，还与硬质合金片、齿
和钎头的几何结构及其参数、钎头壳体钢的坚固性、
２００２（凿岩用硬质合金钎头）列出了各类型钎头（含
同直径、同类型硬质合金整体钎杆）大致的适用范 围¨１，可参照选用。