重型钎杆用中空钢的生产和质量

以H22为代表的锥形连接钎杆使用量较前几年有所下降；重型钎杆的量逐年在增加，现国内生产量在25万支左右，预计近几年市场需求量将达到30万支以上

一、前言

随着凿岩采掘技术的进步、人工劳动力成本的增加以及对安全生产的重视，近几年钎具市场在逐步发生变化——以H22为代表的锥形连接钎杆使用量较前几年有所下降；重型钎杆的量逐年在增加，现国内生产量在25万支左右，预计近几年市场需求量将达到30万支以上。

重型钎杆需要承受由液压凿岩机以3600次/分输出的750～780J/次高频冲击功，通过钎杆以约5500m/s的应力波速度传递工作能量至钻头对岩石做功。同时在凿岩过程中，钎杆还要承受600～1000Nm的转钎力矩，钎杆表面与岩石剧烈的摩擦、内孔要受到压力0.8～1.0MPa冲洗水—气的腐蚀，因此重型钎杆的服役条件相当苛刻。所以对其使用性能和质量要求非常严格，其中中空钢质量是重中之重。

二、重型钎杆的使用现状

目前市场使用的重型钎杆主要是T51、T45、H35系列的钎杆，中国市场国产钎杆市场份额占到70%以上，已逐渐顶替进口产品。同Sandvik等知名品牌比产品质量仍有一定差距，主要表现在进尺寿命、稳定性及失效形式等方面。Sandvik等知名品牌失效以螺纹磨损为主，产品进尺寿命高且比较稳定；国产产品以断裂为主，产品进尺寿命波动比较大，断裂部位分别在杆体、外螺纹和内螺纹部位，大多为疲劳断裂。

三、中空钢的生产方法

目前用于重型钎杆的中空钢有两种生产方法，工艺流程分别如下：

中空钢钻孔轧制制法：电炉（或转炉）→ LF精炼炉→VD（或RH）→大方坯连铸→初轧机开坯→机械钻孔→装芯棒→半连轧制中空钢

中空钢热穿热轧法：电炉（或转炉）→F精炼炉→VD（或RH）→大方坯连铸→轧制圆钢→热穿孔一次减径→二次减径→热轧中空钢

从中空钢成型和金属流线的角度说钻孔+带芯轧制的中空钢的生产方法更合理；从成材率、生产成本和生产组织的灵活性说热穿热轧的中空钢的生产方法优势明显。

四、中空钢质量的对比

1、形状及尺寸

钻孔+带芯轧制的中空钢芯孔偏扁致使钎杆受力不均易引起产品早期失效，内孔尖角会引起应力集中并萌生微裂纹而导致产品失效；热穿热轧的中空钢内、外表面有螺旋线并伴有微裂纹易引起产品早期失效。

五、钢的质量

目前重型钎杆主要用的钢种为23CrNi3Mo，化学成分和技术指标大的方面与国外（Sandvik）差别不大，但是在钢的纯净度和均匀性上存在差距，主要是：

成分S、Al（Al1、Alt、Als）的含量

钢中气体含量[N]、[H]

夹杂物的形态

低倍组织稳定性不够

六、结束语

目前两种工艺方法生产的中空钢均能满足重型钎杆产品生产的基本要求，假以时日钎具生产企业在生产工艺、螺纹加工和热处理等方面有了新的技术突破，螺纹质量得到明显提升，届时对中空钢的质量要求会更高。希望中空钢生产企业在钢的冶金质量、尺寸和形状、内外表面质量等方面开展研发和工艺优化工作，使中空钢的质量有明显的提升。