1.中国古代科技的发展与近百年的失落

中国是世界四大文明古国之一。几千年来，勤劳勇敢的我国各族人民，创造了光辉灿烂的古代科学文化。我国是世界上最大的衣作物起源中心，世界上许多重要农作物，都是我国劳动人民最早从野生植物培育而成的。养蚕、丝织、种茶和制瓷等技术，也都起源于我国。远在春秋战国时期，我国就已发明了铸铁和灌钢技术。我国古代劳动人民筑起了雄伟的万里长城，开凿贯通南北的大运河，首创顿钻(冲击钻)凿成了世界上第一口千米深天然气井和盐井(1835年自贡桑海井深1001.42m)。在和疾病的长期斗争中，创建了中国医药学的伟大宝库。

中国古代的凿井术传到西方后，对石油的钻采，对人类文明进步起到了非常大的推动作用。中国的指南针、印刷术和火药的西传，更是对世界的贡献。我国古代科学技术的发展，缔造了灿烂的古代华夏文明，为人类的进步事业作出了不可磨灭的贡献。

我国古代的科学技术，在相当长的历史时期中，处于世界领先地位。谁也无法否认，在欧洲文艺复兴之前，中国所具备的科学技术水平，远较欧洲渊博和先进。直到明末清初，中国的凿岩、采掘和冶炼技术，仍执世界之牛耳。

但是，到了近代，中国的科学技术却落后了。而且，随着时间的推移，距离世界水平的差距越来越大。其根本原因，是由于长期的封建制度的束缚和政治的腐败。1840年的鸦片战争以后，中国成了一个半殖民地半封建的社会。帝国主义和中国的封建主义相结合，继续禁锢着中国科学技术的发展。

二次世界大战末期,西方以至东欧各国采掘工业早已使用气动凿岩机和硬质合金凿岩钎具。而中国直到解放前夕，矿工们所用的凿岩工具，几乎与千百年前的祖先一样，仍停留在“铁锤加实心钢钎”的时代。

2.两大发明改变世界

18世纪中期，以凯伊发明飞梭(1733年)和瓦特发明蒸汽机(1769年)为标志，开始了英国的工业革命。但以物质财富高速增长为标志的真正意义的工业革命，却源于对采掘和机械工业以决定性影响的两大发明:炸药和硬质合金。

1868 年，瑞典诺贝尔父子发明的炸药用于修路和采矿，使交通、能源和资源开发等基础工业面貌为之一新。

1923年，德国K·施律太尔发明的WC-Co硬质合金，是本世纪新材料高科技领域最伟大的发明之一。它首先用于机械切削加工二次世界大战之后，普遍用于凿岩钎具(钎头和整钎)，使诺贝尔父子发端的工业炸药新能源如虎生翼，凿岩爆破技术成了人类征服岩石的主要手段，经历过漫长石器、铜器和铁器时代的人类，一跃而进入了硬质合金时代。

硬质合金钎具工业和计算机产业一样，都是人类智慧的结晶和现代社会财富的源泉，它构成了现代文明的重要支撑点。

3.钎具工业重新崛起

我国现代凿岩钎具工业的建设，是从解放后引进原苏联技术开始的。1950年轧出了中空钎钢；1951年生产出凿岩用硬质合金和硬质合金钎头；1954年，朱德同志为苏联援建的 156 项重点工程之一的沈阳风动工具厂剪彩，生产出了凿岩机。50年代末，原东北工学院徐小荷教授所著《冲击式凿岩及其工具》一书，吹响了我国凿岩钎具现代化的号角。60年代中期以来，北京地质学院开始了新型钎头的研究；以北京钢铁研究总院翁宇庆、徐曙光同志为首的冶金部钎钢技术工作队和钎钢技术协作组，经过10多年的艰苦努力，以《钎钢》一书为标志，完成了以Si-Mn-Mo系合金钎钢，更新普通碳素钎钢的换代工作。

中国地质大学(武汉)掘进工程研究所凿岩钎具研究室从 60年代开始，从事冲击式凿岩钎具的研究和新产品开发，先后研究成功:新型硬质合金钎头(一字、十字形系列)及其使用技术；沉底式感应钎焊小直径球齿及三刃形钎头；DY-1型滑锤式卸钎器；重型液压凿岩机用中直径十字、球齿形螺纹连接钎头；极坚韧岩石用特重型钎头；钻车凿岩用中大直径(51~127mm)片状和球齿系列钎头；球齿形系列硬质合金整体钎子(中国专利号:85102269.3)；Q40SiMnCrNiMo新型钎钢及锥体连接钎杆；复合片齿系列钎头(中国专利号:96203054.6)；复合片齿系列整钎(中国专利号:96203053.8)；主持和协助制定了《中华人民共和国地质矿产部标准D21-82(硬质合金钎头)》《GB6480-86 硬质合金钎头》。上述成果在凿岩钎具的几何结构参数、材质、制造工艺和使用技术方面，实现了众多的创造，使国产钎具的质量、品种发生了质的飞跃，缩小了与世界先进水平的差距。提出的"破岩有效、排粉及时、几何形状稳定、坚固耐磨、材料利用经济、转动进退灵活、拆卸方便连接可靠、所钻炮孔圆直、制造方便、形态美观等”钎具设计 10 项原则和“小边齿倾角""一次击溃"的球齿钎头设计理论，解决了中小直径球齿钎头的固齿和质量稳定性难题为我国小直径球齿钎头的发展奠定了基础。1985年，中国地质大学钎具科研组提出冲击凿岩的“单片、齿体积效应原理"，并首次把"热等静压"技术引入冲击凿岩领域，取得了单轴抗压强度高达463MPa的极坚韧富铁矿石专用钎头攻关的重大突破。

与此同时，70年代以来，中南工业大学粉末冶金厂、原北京钢铁学院、长沙矿山研究院、西北矿冶研究院、中国科学院金属研究所、株洲硬质合金厂等单位，在新型凿岩硬质合金、新型钎头、Ni-Cr-Mo系钎具钢、钎钢检测技术、重型钎杆以及新型焊料的开发方面，为我国钎具工业的发展均做出了重大贡献。

值得指出的是:

(1)我国凿岩硬质合金在采用低钴粗晶粒、双重品粒结构、多元粘结金属、可倾球磨、喷雾干燥、浮动压机、卧式真空烧结、加压烧结、梯度合金等新技术后，以株洲硬质合金厂三分厂、江汉钻头厂粉末冶金厂、自贡硬质合金厂研究所、中南工业大学粉末冶金厂为代表，产品质量已与瑞典Sandvik和美国休斯公司同类产品不相上下。

(2)中南工业大学在代钴合金的研制方面，代钴水平达到了50%以上，已处于世界前沿，产品质量稳定，在一般坚硬、中硬岩石中，其片状系列产品具有显著的市场优势，我国是贫钴国家，全世界钴资源也十分有限，按照每年9000t的速度消耗，已探明储量:最多60年就有面临枯竭的危险。因此，这一成就具有重要的经济和战略意义。

(3)株洲硬质合金厂研究所和株洲硬质合金工具厂在废硬质合金回收利用与EG系列新型电溶法凿岩合金的研制开发方面，取得了重要技术突破。

(4)湖南三一集团有限公司和成都工具研究所开发的105、801以及新型银基和低温铜基焊料，对钎焊固片、固齿的工艺进步将发挥重要的作用。

(5)贵阳钢厂生产的Ni-Cr-Mo系"钻孔法"B22、B25优质钎钢，为开拓我国整钎和小钎杆的国内外市场打下了良好基础。

(6)湖北咸宁《华夏》公司采用中频电加热和六辊精轧成型工艺生产的"热穿-热轧法"钎钢，不但可以提供ISO-722标准规定的H19、H22、H25、H28、H32、H38、H45、D32、D38、D45和D51全部品种，其经过6m深井式气体渗碳炉处理的重型钎杆，平均寿命可稳定在1000m以上，已经可以全面顶替进口产品，为重型钎杆国产化做出了贡献。

(7)江汉钻头厂、宣化一英格索兰公司、莲花山冶金机械厂、嘉兴冶金机械厂、株洲东方工具厂、长沙矿山研究院生产的冷压固齿牙轮钻头和潜孔钻头，成都探矿机械厂，长江工具厂生产的热压固齿中大直径球齿钎头和片状系列钎头的内在和外观质量均有了大幅度提高。

以上表明，我国在传统凿岩钎具的质量和品种方面，已经迅速缩小了与世界水平的差距，并且在钎具设计理论和新产品开发等方面，显示了自己的特色和创造。目前，湖北、湖南、四川、贵州、辽宁、河北和甘肃等省，正在迅速成为我国钎具工业的脊梁和主要的钎具出口基地。

4.钎具工业的一件大事

60年代末，在片状系列(一字、三刃、十字、X 形)钎头问世 30 年后，由于其放射状布片的局限，导致其直径受限(一般≤Ф89mm)和修磨频繁，于是能弥补其缺陷的球齿系列钎头应运而生。70年代末，球齿钎头传入我国，在近 30 年的实践中表明，不论过盈固齿还是钎焊固齿的球齿钎头都暴露出其自身难以克服的许多缺陷，如边齿工况恶化、缩径快、整体坚固性差、最小直径受限重磨困难、重费用高、硬质合金浪费大、质量稳定性较差和不适应极坚韧矿岩等。瑞典人经过 10 多年的艰苦努力，取得了高难度的热嵌固齿和“DP系列"(双重性能优质合金齿)球齿钎头以及带金刚石磨头的球齿钎头重磨机具的突出成绩。但并未根本消除球齿钎头的基本弱点。

我们在长期的实践中得知，片状系列钎头整体坚固性好，钎刃只承受正面压应力和侧面磨损，刃锋尖锐破岩有效，可钻凿任何种类的岩石，几何形状稳定，残留硬质合金片高度可降至最低限度(5~10mm)，并可方便地回收利用；而过盈固齿球齿钎头，即使是从瑞典进口的产品，也担心其边齿碎脱、圆柱化变形或“"摘帽"(球齿连带钎头体一起疲劳断裂)。尤其对极坚韧矿岩(单轴抗压强度σD≥300MPa)，钻速剧降和早期边齿碎脱已是无法避免。经过长期的努力和实践，我国创造了一种适合于球齿钎头的“沉底式低频感应钎焊固齿法"。多年来，在沉底式低频感应钎焊固齿法的基础上，开发了一系列中小直径球齿钎头、中大直径球齿钎头和球齿潜孔钻头，发现了过盈固齿球齿钎头边齿不可能实现的“牙床形磨损”现象。钎焊固齿球齿钎头，克服了传统过盈固齿球齿钎头与钎头体之间为压配合连接而引起的一系列缺陷，而且制造工艺简便、质量稳定、节省合金、成本低，迎得了许多钎具厂和采掘部门的认可和推广使用，使我国中小直径球齿钎具因质量、品种、工艺、价格的明显优势，而得以迅速发展。但齿冠较钝、边齿被包裹在钎头体里面、带倾角承受弯曲应力的球齿钎头边齿易碎脱、缩径快、不适应极坚韧矿岩的难题，仍未解决。

利用片状钎头钎刃承受正面冲击压应力、尖锐刃锋破岩有效、外侧面直接抵抗岩石磨损以及焊缝固片整体坚固性好的优势，将刃长缩短至片厚的 1.2~1.6倍，以片厚与边齿齿径相当、片高比齿高减矮(视岩性变化，为片厚的 1.2~1.8倍) 、里侧带半圆弧柱面、工作中具有自锐性能的方柱状楔形短边齿，来取代带有较大边齿倾角、齿与齿孔均承受巨大弯曲应力的过盈固齿球齿钎头边齿，同时保留分布合理、只承受正面冲击压应力的球齿钎头中齿，这便创造出了一种崭新的复合片齿钎头。该钎头具有:

(1)保留和扩大了片状整体坚固性好、尖锐刃锋破岩效率高、抗正面冲击和抗径向磨损能力强、几何形状稳定、最小直径不受限制、可钻凿极坚韧矿岩、钎刃钝化周期长且有自锐性质、重方便且可回收利用的优点。

(2)克服了片状钎头中心部钎刃密集、外缘钎刃过稀、钎刃负荷与损不均，造成凿速减慢、合金有效利用率低、修磨频繁、最大直径受限的缺点。

(3)克服了过盈固齿球齿钎头整体坚固性差、边齿碎脱、缩径快、合金利用率低、不适应极坚韧矿岩、最小直径受限、制造难、质量稳定性差、重不便、废硬质合金不能回收利用、价格较贵等缺点。

(4)球齿钎头布齿自由、中齿只承受压应力、抗冲击能力强、齿冠钝化缓慢、不需修磨或修磨次数很少、不磨寿命长、最大直径不受限制、有利于加快工程进度和改善工人劳动条件等优点更为突出。

该产品经工业性试验，其寿命、凿岩速度、合金利用率、质量稳定性、使用方便程度和成本等主要技术经济指标，均大幅度超过同类过盈固齿球齿钎头，获得了用户的赞誉。理论和实践已表明，已获国家专利的复合片齿钎具的两项发明，是硬质合金凿岩钎具领域具有重大社会经济意义的一件大事。

5.得天独厚的高科技外向型产业

钎具包括钎头、钎杆、接杆套以及整体钎子等。钎具是一个细长的杆件系统，在岩石的剧烈磨损和矿坑水腐蚀条件下，承受着拉、压、弯、扭和活塞的高频冲击，单次冲击能高达 25~350J，常以应力腐蚀疲劳断裂的方式失效，使用寿命一般仅几十分钟到几十小时。因此，凿岩钎具是所有机械类工具中，受力条件最苛刻，使用寿命最短，基础工业必备的大量消耗工具。

现代工业离不开资源、交通和能源，因此，采掘工业便成为现代工业的基础。现代凿岩钎具,与工业炸药的发明结下不解之缘，诞生仅仅半个世纪的硬质合金钎具是人类征服岩石的最新工具。它的状况如何，会影响人类征服自然的实力。因此，可以这样认为:现代化的凿岩钎具和凿岩技术，也是社会现代化的重要标志之一。可以预计，在相当长的历史时期内,社会进步和人类文明的发展仍将与现代化的凿岩爆破技术紧密联系在一起。

半个世纪以来，全世界的每个角落时刻都在大量消耗着硬质合金凿岩钎具。国际钎具市场的年容量高达数十亿美元，且有增无减。而用于制造硬质合金的主要原料--钨，中国的保有储量占世界的56%。控制世界钎具市场的瑞典、日本、芬兰、英、美、法、德等跨国公司，大都从中国进口钨矿砂。直到现在，我国廉价出口钨精矿而高价进口钨工业成品--优质硬质合金钎具的现象，尚未完全终止。例如，1993年初，四川二滩电站以每只65美元的价格，从瑞典一次进口了直径 48mm 的七齿钎头1000只，价值 65000美元；1994年6月，三峡工程葛洲坝工程局从瑞典进口Ф15-T51十八齿球齿钎头，每只价格折合人民币6575元，比同类国产钎头价格高出10倍以上。

1981年，方毅同志在江西发出“振兴钨业"的号召。振兴钨业就是要发挥我国的钨资源优势，发展钨产品的深度加工技术，逐步限制以至停止钨矿砂和钨初级产品出口，以优质钨工业品供应国内外市场。其核心内容是建设我国现代化的硬质合金钎具工业。近两年"复合片齿系列钎具”和“梯度凿岩硬质合金”所取得的重大技术突破，为发展我国的钎具工业，打下了坚实的技术基础。现在我们正在建设一个以优质硬质合金凿岩钎具工业为核心内容的、新兴的高科技外向型产业。我们请求有关高校、科研院所、生产企业和国家决策部门，站在历史的高度，看待我国的钎具工业，制定和实施长远发展战略。

6. 对发展我国钎具工业的建议

全国小钎头、钎杆的行检结果表明，我国钎具质量状况仍十分令人担忧，这也是国产钎具不能大批量冲出国门的主要原因。并不是我们设计不出或技术上作不出高质量的产品，长期困扰我们的是现有体制下缺乏雄才大略的企业家。我国硬质合金凿岩钎具工业的战略地位，尚未引起国家和地方决策部门的更大关注。我国钎具工业队伍鱼龙混杂，良莠不齐，国营骨干企业领导的短期行为和无人负责现象，以及市场的不规范和腐败滋生的不公平竞争，使偷工减料的低水平价格战愈演愈烈。企业中普遍存在的低工资和高浪费，严重打击了人们的生产积极性。与质量攸关的技术改造，步履维艰。为解决这些问题，发展我国的钎具工业，特提出如下建议:

(1)逐步完成对企业的股份制改造

逐步完成对企业的股份制改造，严格实行政企分开，严格按照股份制的科学原则依法办事，以筹措技改资金、减轻企业负担、消除短期行为和无人负责现象。

(2)强化社会主义精神文明建设，以道德原则协调功利原则

股份制的科学原则，将从经济规律和法制方面为我们的事业铺平道路。但仅仅这一点还不够，企业的领导班子和全体员工，都必须逐步培养并拥有贯彻始终的大干事业的精神力量，追求美德、知识、健康，为人类征服岩石作奉献;致力学习、劳动、创造，为振兴中华钎具添辉煌。必须力戒懒惰和贪婪，努力将年轻人中较普遍存在的"拜金主义、享乐主义、个人主义”和不爱学习、不钻研技术的现象，逐步引导到自强不息、劳动致富为国建功、共创大业的轨道上来。中华民族五千年文明和传统美德的集中表现，就是毛泽东同志所高度概括的“全心全意为人民服务"。为人民服务的核心就是多奉献少获得。中国钎具工业的腾飞，首先必须聚集、培养和造就一大批志存高雅、具有创造性思维与合作精神的能成大事的人。他们还必须在改造客观世界的同时，不断地改造自己的主观世界。

(3)建立和不断完善"尊重知识、尊重人才"的激励机制

钎协和有远大抱负的企业，都应当想到并努力创造条件，吸引行业中各个领域的技术和管理方面的专家、能人，使其毫无后顾之忧地全身心为我国钎具工业的振兴服务。

(4)以质量(含品种)接近、达到和超过瑞典同类产品为主攻方向，以出口为目标，加大企业的技术改造力度

我国长钎具出口的主要障碍，仍在钎钢质量方面。B19、B22、B25钎钢质量不过关, 是我国整钎不能发展和出口的直接原因。科研部门和有关企业，必须围绕钢种、冶炼、轧制、制钎实施综合改造。必须下决心采用Ni-Cr-Mo系新钢种、电渣钢或精炼钢坯料、钻孔热轧法(控轧控冷)、重型钎杆整体热处理(深井式气体渗碳炉)、螺纹旋风铣削(根部自动收刀)或滚压加工、钎杆中频感应加热锻造、小钎杆车制钎梢、钎杆机械校直、钎杆抛丸和钎杆防腐等一整套完善的冶轧制钎工艺。建议贵阳、咸宁、抚顺、涟源等钎钢厂带头组织实施。

硬质合金钎具方面，在努力提高凿岩用硬质合金、钎具用钢以及焊接材料质量、品种的同时，建议采用高功率低频(8~10kHz)低温沉底式感应钎焊固片固齿工艺以加速复合片齿钎具的开发与推广。在绝大多数凿岩条件下，不需修磨的高效、低耗复合片齿小钎头，极有可能更新很大一部分已经完成历史使命的第二代马蹄一字形钎头:在中大直径片状、球齿和潜孔钻头领域，复合片齿钎头，也将逐步显示其巨大的综合优势；随着B19、B22、B25钎钢质量的进一步提高和制钎工艺的完善，一般凿岩条件下不需修磨的复合片齿整钎，将会较容易地进入国内外市场。

近 20年来，我国在凿岩硬质合金和小直径硬质合金钎头领域，已取得举世瞩目的长足技术进步，其内在质量水平已不逊色于瑞典、日本同类产品，在国际钎具市场的竞争实力正日益增强，并已占有一席之地。如能进一步加强管理、完善工艺、改进外观质量和包装质量，提高销售服务水平，必将迅速取代相当数量的瑞典、日本产品市场。这也正是我国钎具工业，目前最具有综合实力优势和希望的领域。其次，在小直径硬质合金整体钎子方面，只要进一步攻克B19、B22、B25钎钢材质和完善制钎工艺这两道难关随着人类采掘和土石方开挖工程的扩展，以及光爆、控爆技术的发展和高效、安全凿孔的需求日益迫切，小直径硬质合金整钎必将成为我国钎具工业走向世界的第二个最有希望的领域。小直径钎头和硬质合金整钎的国内外市场容量最大，技术又最为成熟。所以，在继续加强对高利润率的中大直径钎头和重型钎杆质量攻关的同时，我们千万别忽略了在小钎头和整钎这两个近期走向世界的优势领域狠下功夫。