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1、新型重型钎杆产业化生产线建设可行性研究报告新型重型钎杆产业化生产线建设可行性研究报告一、项目背景和必要性（一）国内外重型钎杆状况和技术发展趋势：重型钎杆作为大型凿岩台车的主要工具，广泛应用于水 电、铁路、高速公路、港口、采矿、采石等凿岩工程中。具 有钻进速度快、冲击能量传递损失小、凿岩效率高、易于实 现机械化钻凿和改善凿岩条件等优点。在世界上发达国家， 重型钎杆无论在品种、规格，还是在质量、数量上都居于其 亡钎具之上，是经济效益最佳的钎具产品。目前世界钎具行业占据主导地位的是瑞典Sandvik、Atlas，它们占有60%左右的市场份额，技术上起着领头羊的 作用。国外重型钎杆大多采用 20CrN
2、i3Mo材料，热处理工艺 采用渗碳淬火加低温回火， 钎杆寿命在岩石硬度为：f=9 16 时，约为4500米左右。虽然我国在上世纪五十年代开始凿 岩钎具的研究和应用，并在七十八十年代形成一定产量供 应国内用户，但在质量上 （使用寿命）只有世界领先水平的1/3 1 /10,价格也相差510倍，产量不及3%。在重型 钎杆方面，虽经历了 30余年的努力，由于投入不够，产品 质量处在初级阶段踏步，仍采用 35SiMhMoV钢种.在钢的 冶炼、中空钢的轧制、制钎技术等方面一直沿用70年代的工艺和结构，技术进步不大，品种不齐全，其寿命只有国外 的1/4, 一些生产厂即使购买国外制钎用中空钢材，因没有掌握其制
3、钎工艺，产品质量无法提高，不能满足重型钎杆的 使用条件。所以，国内重型钎杆 90%依赖于进口，年需求量 约合2. 5亿元人民币，并呈逐年上升趋势。（二）产业技术及其关联度重型钎杆是服役条件较苛刻，技术含量高的大量消耗性 细长杆具，其破坏形式主要为疲劳损伤、断裂、磨损等，因 而要求其机械性能具有较高的疲劳寿命、耐磨性和韧性。国 外采用20CrNi3Mo材料，成本价格较高，且不符合我国的资 源条件。因此，选用新型材料及其相配套的加工工艺来满足 机械性能要求，以取得良好的性价比是未来重型钎杆的发展 趋势。重型钎杆属于工具类产品，在没有重型凿岩机前，重型 钎杆使用较少，且凿岩效率低，随着重型凿岩机及气
4、液联动 凿岩机的引进开发成功，中深孔钻凿是地下矿山采矿，中小 型露天矿、采石场及工程爆破施工的主要手段，凿岩效率大 大提高，矿山开采的机械化程度明显增强，这就要求重型钎 杆能承受高频冲击、 耐疲劳、耐磨及较大扭矩。国家“十五” 重点科技攻关项目“中深孔无底柱分段崩落采矿工艺，就把 重型钎杆作为该项目的子项目列入了科技攻关内容，从而显 示出重型钎杆在钻凿设施配套中的重要作用。我公司前期中试产品在国家 “十五”重点攻关项目（中深 孔无底柱分段崩落采矿工艺 ）的试验现场一一山东鲁中冶金 矿业集团小官庄铁矿地下一 350m采掘面试用了 20余天，在 钻进速度、拆卸性能、凿岩寿命等指标方面都取得了极其满
5、意的效果（见附件：T38，1. 2mmMF钎具现场试验情况报告、 检测报告及产品试验信息反馈表 ）。为此，国家“十五”重点 科技攻关项目承担单位一一长沙矿冶研究院已与我公司达 成了长期合作协议，将重型钎杆列入此项“十五科技攻关重点项目的滚动计划，共同完成中深孔无底柱分段崩落采 矿工艺中凿岩钎具装备的研制工作。该项目是一个“产、学、研”合作项目，高强韧微变形GDL材料是由某大学材料学院进行研究，将GDL材料用于凿岩钎杆的研制取得进展后，某大学与某集团实业有限公司 合作，进行 GDL材料重型钎杆的小试研究开发，经过双方 长达三年的合作，某大学以GDL材料专利技术入股，与某集团实业有限公司以股份制的
6、形式成立了某新材料科技有 限公司，注册资本为152万元，某大学股份比例为 35%（技术成果），某集团实业有限公司为 65%（货币）。本项目在技术方面已经成熟，已有定型的产品设计、技 术标准，中试生产已获国家中小企业创新基金无偿资助，公 司生产经营场地分为两处：一处是金阳知识产业园，以无污 染的机械加工为主；另一处是有轻微气体污染的热处理及其 表面处理，建设在集团公司内 （贵阳市白云区白云北路 ）。现 正在进行批量生产的前期准备工作，急需解决的是产业化建设资金缺口问题。（三）本项目经过了小试、中试生产，历经材料成分、熔 炼工艺、轧制工艺、原材料及轧材的力学性能检测、微观组 织结构、热处理工艺、机
7、械切削加工性能、试验台测试、实 际工况考核，经用户使用表明新材料制造的重型钎杆与国内 外其它材料生产的重型钎杆进行了对比，使用寿命明显优于 国内同类钎杆，并接近或达到了如Atlas、Sandvik等国际名牌钎具的寿命水平。该重型钎杆经国家冶金工业钎具质量监 督检测中心检测，产品合格；经贵阳白云连义矿业有限公司 在贵阳市白云区麦架工业园试验，使用ECN 580机型，岩石硬度中硬，单轴抗压强度100Mpa时，平均钻凿深度为4336m ;经贵阳市白云区格郎砂石厂在贵阳市白云区麦架镇 下堰村试验，使用 901C机型，岩石硬度中硬，单轴抗压强 度100Mpa时，平均钻凿深度为 4262m。二、项目实施方
8、案（一）项目实施期的主要内容如下：1、根据前期试制经验，摸索和确定批量生产时轧钢最 佳加热温度、加热时间、孔型设计、道次变形量控制、钢坯 加热过程中的表面保护等技术。从而确保生产出优良的重型 钎杆用中空钢材。计划完成时间：2006年2月2006年6月。2、依据中试获取的整体渗碳热处理工艺的设置和控制 参数，解决整体渗碳和热处理的关键设备和工艺技术集成，针对该新型材料的要求，对钎杆生产设备进行科学的配备和 完善，同时对主机设备与电、水系统等配套工艺设备合理配 置，确定与之相适应的技术参数。完成时间：2006年9月一2006 年 11 月。3、解决整体渗碳及热处理工艺的关键技术。针对重型钎杆生产工
9、艺的具体要求，结合本项目新型材料的特性，实 现整体渗碳和热处理工艺的可控性，从而确保新型重型钎杆 批量生产工艺的顺利实现。2006年10月2006年12月。4、确定批量生产的工艺参数和应用技术，为开发不同需求不同档次的系列产品进行充分的技术储备。计划完成时间：2006年11月2007年2月。5、通过解决以上技术问题，形成完整的批量生产工艺 参数及批量生产能力，使本项目生产出的新型重型钎杆符合国家标准凿岩用波形螺纹连接钎杆（GB / T6482 . 94）。计划完成时间：2009年2月。（二）技术关键及设备：I、技术关键：该项目采用某大学专利技术 （专利号：zL 99 117458. 5）, “
10、GDL高强韧微变形材料”应用于重型钎杆。 技术关键表现在以下几个方面：（1）材料的选取。（2）钢的冶炼。 中空钢的轧制。（4）热处理渗碳及冷却控制。（5）表面处理。2、拟采取的主要措施有:材料：该GDL新材料其基本性能指标具有咼强度咼 韧性微变形特点，能满足钎杆的服役条件。(2) 冶炼：采用电炉+LF精炼+VD真空，实现了钢质的纯 净化和均匀化。可由某集团公司组织生产供应。(3) 轧钢：采用专用中空钢轧机，大轧比、表面扒皮、一 火成材、内外表面防护、控轧控冷等技术，实现中空钢材组 织的均匀化和晶粒细化， 内外表面质量优良，几何尺寸稳定， 心正孔圆。可由某集团公司的专业凿岩钎钢轧机生产。(4)
11、渗碳：钎杆的渗碳过程是在高温(880 . 920 C )条件下进行的，通过特制的渗碳剂控制渗碳工艺的加热速度、加热 温度、前期和后期碳势、强渗阶段和扩散阶段的时间使钎杆 内外表面碳渗层达1-2mm，需新建专用深井式渗碳炉，在精 确控制的渗碳工艺下完成整体渗碳。(5) 冷却：钎杆经过整体渗碳后，由于新材料的特性，使 之可以采用易控冷却的工艺。但在渗碳后的冷却要进行冷速 控制，以缩短冷却时间，避免高温下过长时间导致的表面氧 化和生产效率降低。因此采用新的工艺，如控制风冷流速、 强度和采用冷却专用装置等，最终完成重型钎杆的热处理工 乙。(6)表面抛丸：采用细小钢丸，高速抛向钎杆表面，使 钎杆表面形成
12、压应力，强化钎杆表面。可由某集团钎具制造 公司已有抛丸机完成重型钎杆表面抛丸。3、拟投资一览表：新增投资预算表单位：万元序工程或费用名称型号数单价价值估算合计占建设投 资比例号新型重型量杆产业化生产线建毁建筑性研 工程F究报备购置 及安装其他费 用-一-固定资产投资0 . 001458 . 000. 001458. 0072 . 9%1非圆仿形车床FFC-120425. 00112. 00112. 002专用数控车床232. 0070 . 0070 . 003普通车床CA6140106. 0072 0072 004卧式铳床X62W28. 5021 . 0021 005立式铳床Z52K26. 0
13、01 5 . 0015 . 006钻床Z3525. 0013 . 0013 . 007外圆磨床M13129. 0022 . 0022 . 008多功位液压锻钎机128 . 0031 0031 . 009高频感应淬火装置125 . 0028 . 0028 . 0010检测设备75 . 0075 . 0075 . 0011深井式渗碳炉、回火炉1230. 00240. 00240. 0012井式渗碳炉、回火矿190 0096 . 0096 . 0013介质槽19 009 09 . 014风冷槽18 . 508 . 508 . 5015校直机W56 20115 . 0017 . 0017 . 0016
14、无心磨床M1083230 . 0065 . 0065 . 0017行车225 . 0055 . 0055 . 0018箱式炉112 . 0015 . 0015 0019土地及设施493. 50493. 50-二二无形资产投资0.000 . 000 . 000 . 00:0. 00三递廷资产投资0 . 000. 0095 . 0095 . 004 75 %1产业化生产工艺研究31. 0031. 002工艺参数稳定性优化17 . 0017 . 003设备安装及试车13 . 0013 . 004性能分析及测试研究25 0025 005四产业化工艺技术系统集成 铺底流动资金9 00447 . 009 . 00447 . 0022 . 35%新增投资合计2000 . 004、资金筹措
