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我國年耗一字、三刃、十字、球齒、復合型系列錐體連接釬頭約5000萬支，年耗錐體連接釬桿約8萬噸。由于采用舊式錐體連接的蘇式老一字形釬頭的傳統(tǒng)影響，使許多釬具生產(chǎn)廠和采掘部門，持續(xù)半個多世紀對釬頭錐孔和釬梢的工作與受力狀況存在著誤解，因而對國內(nèi)科研部門早在1980年就正式提出以新型錐體連接為特征的釬頭、釬桿研究成果，以及以瑞典、日本產(chǎn)品為代表的先進錐體連接技術，長期視而不見。人們總是依據(jù)舊習慣，提出一些想當然的“理由”，企圖一點一滴地把新事物拖回原來的軌道。他們未能科學、嚴肅地對待國際標準（ISO1718-1974、1991）關于釬頭錐孔和釬梢小端直徑極限偏差值、釬梢插入深度、孔底直壁間隙區(qū)、以及錐孔深度的嚴格規(guī)定，使國產(chǎn)小釬頭長期高度偏矮、錐孔7°錐面到底、孔深偏淺、釬梢偏短，致使釬梢插深不足，梢孔之間不能形成全面均衡接觸（釬梢端面在錐孔錐面之內(nèi)），梢孔表面接觸應力過高，釬梢工作形成嚴重的前緊后松的“鉆牛角尖”現(xiàn)象，由此造成頻繁的斷梢、斷腰和褲體脹裂與釬頭丟失事故，工人勞動條件惡化，浪費觸目驚心。這也人為地降低了本具優(yōu)勢的我國小釬頭在國際釬具市場的形象，削弱了它的競爭能力?，F(xiàn)在，我們應當在新的認識高度基礎上幡然棄舊圖新，認真引用國內(nèi)外先進釬具科研成果，一絲不茍地積極創(chuàng)造條件，嚴格貫徹執(zhí)行最新的釬頭、釬桿國家標準（GB6480、GB6481）和國際標準（ISO1718-1991），以進一步提高我國錐體連接釬具的社會、經(jīng)濟效益，并為加速其現(xiàn)代化步伐和大批量進入國際市場而奮斗。 關鍵詞：舊式錐體連接 新型錐體連接 梢端直徑 孔底直壁間隙 釬梢插深 鍛制釬梢、機制釬梢 1．落后、過時的蘇式老一字形釬頭 我國錐體連接小直徑釬頭的歷史，是從上世紀五十年代初進口蘇聯(lián)釬頭和引進蘇聯(lián)技術開始的。當時采用B25高碳鋼釬桿，釬頭外形尺寸為釬頭直徑×高度×褲體外徑=φ46×62×φ38，錐孔尺寸為孔口直徑×錐角×孔深=φ25×7°×32，鑲BK-15舊式一字形合金片。其外貌和幾何參數(shù)，見圖1。

圖1 蘇式老一字形釬頭外貌及幾何參數(shù) （引自前蘇聯(lián)《采礦手冊》1952年莫斯科第一版；1954年重工業(yè)出版社北京第一版） 該釬頭高62mm，錐孔口直徑25mm，孔深32mm，錐角7°，錐面直達孔底。所用B25釬桿釬梢小端直徑φ22mm，釬梢插深≤25mm。除材質(zhì)、制造工藝、使用技術均較落后之外，其主要的幾何缺陷有四：①錐孔太淺，孔底無直壁間隙區(qū)：使釬梢和褲壁受力惡化；②相對翼厚值太小：固片不牢，炮眼不圓，幾何形狀穩(wěn)定性差；③排粉系統(tǒng)不良：大小端徑差值小，排粉通道不暢，鉆速慢，磨損快，易出現(xiàn)倒錐和圓柱化變形；④舊式合金片幾何參數(shù)不合理：刃弧半徑和片高過大，易發(fā)生崩刃掉角，且合金有效利用率低。其綜合結果是：鉆速慢、壽命短、鋼材與合金浪費嚴重。通常其硬巖壽命只有30m左右，常以脹褲、裂褲、斷腰、倒錐、圓柱化變形和脫碎片等方式早期報廢。 2．風靡世界的瑞典、日本釬頭 上世紀六十至七十年代，B22合金鋼釬桿逐步取代B25高碳鋼釬桿而居于主導地位。瑞典、日本、芬蘭和西歐國家的小直徑片狀系列錐體連接釬頭，也以其幾何結構參數(shù)比較合理、材質(zhì)優(yōu)良、制造工藝先進和使用方法正確而風靡世界。以瑞典Sandvik、Secoroc，日本《三菱》、《東洋》、《古河》、《東芝》，西歐《Boart》，芬蘭Kometa等著名釬具公司為代表，其產(chǎn)品牢牢地控制著國際釬具市場，詳見圖2。

圖2? 國際釬具市場流行的瑞典、日本、芬蘭片狀系列小直徑錐體連接釬頭外貌

這些釬頭直徑為φ36~φ42mm，平均高度76.6mm（一字形75.8；十字形77），平均錐孔深度53mm，平均褲體外徑φ32mm（φ22錐孔為φ31.75; φ25錐孔為φ32.5）。其幾何結構參數(shù)的顯著特點之一，是普遍采用了帶直壁的深錐孔，使釬梢插入深度達到了34~47mm，又保證了釬梢與錐孔全錐面均衡接觸，從而既降低了釬梢與錐孔表面的接觸應力，又消除了釬梢工作時因出現(xiàn)“鉆牛角尖”現(xiàn)象引起的前緊后松，和梢端局部應力集中。這種新型錐體連接參數(shù)，使看起來更為細長的釬梢，確更加經(jīng)久耐用。因為此時釬梢通過錐孔壁傳遞的鑿巖機活塞的沖擊力，在更大的梢孔接觸面上被均勻分布了，釬梢與錐孔壁的彈塑性變形也相應減小，沖擊能的有效利用率提高，純鉆速將有所增加。此外，細長釬梢還使梢孔之間的同軸度改善，連接可靠，拆卸方便（普遍使用卸釬器拆卸釬頭），并能在提高釬頭腰部褲壁厚度的同時，進一步降低了釬頭褲體直徑?？傊滦湾F體連接參數(shù)總結了國內(nèi)外半個多世紀的實踐經(jīng)驗，能有效地提高釬頭的穿孔速度，延長釬桿和釬頭的使用壽命，改善工人的勞動條件，增進采掘作業(yè)的社會、經(jīng)濟效益。國際標準ISO1718-1991規(guī)定的釬梢和錐孔連接參數(shù)，見圖3。

圖3?? 錐體連接釬梢和錐孔的幾何參數(shù)（引自國際標準ISO1718-1991）

經(jīng)驗表明：錐角α愈小，脹褲力將增加，連接可靠而拆卸較難；錐角α愈大，脹褲力減小，連接松弛而拆卸較易。通常小功率鑿巖機多采用7°或更小的一些的錐角；巖石較硬，鑿巖機功率較大或鉆車鑿巖，多采用12°錐角。瑞典的經(jīng)驗還表明：為了更好改善釬梢與錐孔的連接質(zhì)量，提高釬頭錐孔的外觀質(zhì)量和防腐蝕能力，他們在對釬頭錐孔壁噴涂鋅、鋁等軟金屬涂層的同時，還以+9′的偏差值，用精磨方法加工釬梢。 在精心設計、精心制作和正確使用條件下，瑞典小直徑錐體連接十字形釬頭在斯德哥爾摩花崗巖中的保證壽命，可達150m以上；而日本、芬蘭一字形釬頭的硬巖保證壽命，也可達100m以上。它們的穿孔速度也是一流的，正常報廢殘留刃高可降至8mm以下。 “感覺到的東西，我們不一定理解它。只有理解了的東西，才能更深刻地感覺它。”瑞典、日本釬頭能以其一流的內(nèi)在質(zhì)量、外觀質(zhì)量、包裝質(zhì)量和高昂價格風靡世界，皆源于一絲不茍的科學態(tài)度和對技術精益求精。對此，我們應當如芒在背，及早猛醒。 3．新型錐體連接的梢孔受力分析 新型錐體連接釬梢和錐孔的工作與受力狀態(tài)，如圖4所示。

圖4 新型錐體連接釬梢與錐孔的受力和工作狀態(tài) 
由于褲體鋼材為塑性材料，按第三強度理論，褲口內(nèi)壁危險點的近似計算應力:

式中：Q—釬刃承受的沖擊力（N） —錐孔錐角（4.8°,7°,12°） r —褲體半徑（mm） r2——梢端半徑（mm） r3 ——孔口半徑（mm） H —釬梢插入錐孔深度（mm） K1—動載系數(shù)?？紤]沖擊載荷的影響，其值可取2~3。 K2—載荷加大系數(shù)?？紤]釬梢楔入時和工作中褲壁承受的預應力，以及操作中附加外載的影響，可通過靜力卸釬試驗測定，其值可取1.2~1.4。 K3—釬梢與褲壁接觸緊密程度系數(shù)。加工精細，錐孔壁加有紫銅皮襯墊或噴涂有軟金屬涂層的釬頭，K3值最大可達1.0。 —r循環(huán)特征下的交變載荷許用應力（MPa）?？筛鶕?jù)褲體鋼材靜載許用應力 +1對稱循環(huán)許用應力 -1和循環(huán)待性r值計算確定。 （1）式可以定性地說明：脹褲或裂褲的發(fā)生，首先涉及到巖性、鑿巖設備、風壓、軸推力等，這屬于合理選擇釬頭，使之與工作條件相適應的問題，實質(zhì)上是釬頭品種的系列化問題；其次，涉及到破巖效率（純鉆速高低）、褲體幾何結構（釬梢插深、錐孔角度、褲壁厚度）、釬頭體鋼材的強度，這是由釬頭幾何參數(shù)、材質(zhì)和制造工藝所決定的釬頭本身的質(zhì)量問題；最后，也涉及到釬梢與錐孔的配合精度、釬梢與孔壁之間的密合程度、裝卸釬頭的方式、合理的釬頭修磨規(guī)范、鑿巖工技術熟練程度等，這屬于使用技術方面的問題。顯然，當其他因素固定時，釬頭高度不夠，錐孔偏淺，錐孔底幾何結構不合理，釬梢插深H值過小，是導致脹褲、裂褲、斷腰、斷梢的重要原因。 4．1980年以來我國小直徑錐體連接釬頭的四次技術突破 應當說，我國釬具科技界對舊式錐體連接蘇式老一字釬頭在質(zhì)量、品種方面的落后狀況，早在上世紀六十年代就已注意到了。為此，在幾何結構參數(shù)、材質(zhì)、制造工藝、使用技術四個方面，進行了長期的綜合研究，取得了突出的成績。1978年科學春天到來之后，在“淘汰老一字釬頭，消滅手錘卸釬”的口號下，1980年地質(zhì)部組織了“新型硬質(zhì)合金釬頭及使用技術的研究”項目鑒定會，提供了三種新型一字形釬頭、兩種新型十字型釬頭和DY-I型滑錘式卸釬器產(chǎn)品，其使用效果達到了同類瑞典、日本產(chǎn)品水平，取得了我國片狀系列錐體連接小直徑釬頭現(xiàn)代化事業(yè)的第一次技術突破?，F(xiàn)已遍及全國的新型馬蹄一字形釬頭，即以此為起點。圖5、圖6，反映了七十年代末我國新型小直徑釬頭就已達到的水平：一字形釬頭硬巖壽命過100m；十字形釬頭硬巖壽命大于150m。這一指標，已經(jīng)穩(wěn)定地達到七十年代末瑞典Secoroc公司在技術座談中提出的保證壽命水平。 1984年，地礦部召開了“沉底式感應釬焊小直徑球齒及三刃形釬頭的研究”項目鑒定會。會議文件提供了我國首創(chuàng)的φ32、φ34、φ36、φ38、φ40、φ42、φ45、φ48mm三、四、五、六、七齒全系列沉底式感應釬焊固齒錐體連接小直徑球齒釬頭（中國專利號：ZL85102269.3）和φ32、φ34、φ36、φ38、φ40、φ42、φ45mm實芯結構三刃形釬頭。在f=12~14的花崗巖中：φ40四、五齒球齒釬頭平均不磨壽命大于80m；φ40三刃形釬頭全磨次平均壽命大于120m。“沉底式感應釬焊固齒工藝”的突破，使我國小直徑球齒釬頭在直徑系列、品種、固齒牢度、綜合效益等方面，超過了瑞典同類產(chǎn)品，受到了外商的贊譽和國內(nèi)同行的普遍歡迎。迄今為止，我國小直徑球齒釬頭80%以上皆采用此種工藝?！段鍘X》、《金龍》、《成探》、《開宇》、《金箭》、《國松》等眾多牌號小直徑球齒釬頭，在國內(nèi)外均打出了好成績。φ40五齒和三刃形釬頭的工作情況，見圖7、圖8。

圖5 三種新型一字形釬頭的工作情況（1979年12月，湖南安化） （說明：在f=12~14的花崗巖中，平均壽命101（m）/12.2次，最高達到120~140m，合金片中部平均殘留刃高在8mm以下）

圖6? 新型十字（I）型、十字（Ⅱ）型釬頭的工作情況（1979年，湖南安化）

（說明：在f=12~14的花崗巖中，十字（I）型釬頭：平均壽命184.07m/12次，最高231.7m，平均殘留刃高7.53mm；十字（Ⅱ）型釬頭：平均壽命211.65（m）/15次，最高240.91m，平均殘留刃高7.00mm。）

圖7 φ40三刃形釬頭的工作情況（1981 年12月，湖北劉元銅礦） 
（說明：在f=12~14的中細?；◢弾r中：壽命202m/12次），殘留刃高5.1mm） 
1987年，地礦部主持的“極堅韌巖石用中小直徑特重型型釬頭”鑒定會，在中國地質(zhì)大學（武漢）召開。研究報告中包含有兩種錐體連接的小直徑一字和三刃形特重型釬頭。該系列釬頭是針對單軸抗壓強度σD ≥300MPa的極堅韌礦巖而設計的，為此專門研制了堅韌耐磨的K610型鑿巖合金，并在我國沖擊鑿巖領域首次使用了熱等靜壓燒結技術。該釬頭在全國聞名、世界罕見的單軸抗壓強度高達463MPa的四川瀘沽鐵礦極堅韌富鐵礦石中，首次實現(xiàn)了直徑、刃高正常工作報廢，平均壽命達15m以上，超過攻關指標兩倍。其與瑞典、日本釬頭的工作情況對比，見圖9。該系列釬頭的研制成功，使我國錐體連接釬頭的質(zhì)量水平，攀上了一個新的高峰。只是現(xiàn)在，我們才可以說：世界上的任何巖石，我們都能比較有把握

圖9 極堅韌巖石用φ40特重型馬蹄一字形釬頭與瑞典、日本φ38、φ44十字形釬頭工作情況比較（1985年4月~1987年1月，四川瀘沽鐵礦） 
（說明：在該礦1號礦體208穿脈右?guī)屯坏攸c，極堅韌富鐵礦石單軸抗壓強度463MPa，用7655型風鉆打眼：中國特重型φ40一字釬頭平均壽命15.5m/8.33次；瑞典φ38十字釬頭平均壽命0.64m/1次；日本《三菱》φ44十字形釬頭壽命1.75m/1次。四川省冶金廳小釬頭壽命攻關指標為5m）。

圖8? 沉底式感應釬焊固齒φ40五齒釬頭的工作情況（1981年8月，河南小秦嶺金礦） 
（說明：在f=10~14的中粗粒花崗巖中：平均不磨壽命217.4m，工作正常）

地對付。 
1996年以來，在綜合研究刃片和球齒系列釬頭各自優(yōu)缺點的基礎上，中國地質(zhì)大學（武漢）研發(fā)成功新一代硬質(zhì)合金復合片齒型系列釬頭（中國專利號：ZL96203054.6），并于1997年列為國家重點新產(chǎn)品，2002年納入國家釬頭標準《GB/T6480-2002》。該系列釬頭兼有刃片與球齒釬頭的優(yōu)點，刃齒受力狀態(tài)好，破巖效率高，重磨周期長，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，其性價比指標比同直徑刃片和球齒釬頭有大幅提升，現(xiàn)已批量進入市場，正逐步為眾多采掘部門所歡迎。圖10（下幅）所示，是《國松》牌φ40-3P1C復合釬頭在大冶鐵礦的工作情況。
上述錐體連接釬頭的四次技術突破，在釬頭幾何結構參數(shù)設計方面，均采用了帶直壁孔底的

圖10? 《國松》φ40-3P1C（楔）復合釬頭的工作情況（2004年8月18日，湖北大冶鐵礦） 
（說明：在f=12~14的磁鐵礦石中用7655型氣動鑿巖機打眼：未完平均壽命已達136.9m/4.5次，平均殘留刃高10.7mm，工作正?？衫m(xù)用。其全磨次壽命可達250mm左右，為該礦原用馬蹄一字形釬頭工業(yè)統(tǒng)計壽命的3倍。而其價格僅為一字形釬頭的1.3~1.5倍，可有效降低鑿巖成本，改善工人作業(yè)條件，并減少砂輪消耗和降低釬頭重磨費用。鑿巖工反映：“復合釬頭好開眼，鉆速快，壽命長，值得大力推廣使用”。圖10上幅照片，為原中國地質(zhì)大學飛龍釬具廠供給湖南水口山、柿竹園礦的《飛龍》φ42-4P1C復合釬頭；圖10中幅照片，為武漢國松釬具公司2008年2月供給遵義錳礦的《國松》牌φ42-3P1C復合釬頭。該礦從1998年至今，已將“復合釬頭被我礦列為首選進貨商品”。） 
深錐孔；釬頭高度為70~76mm；錐孔深度為47~50mm；釬梢插深33~36mm；φ22×7°釬頭褲體直徑為φ32+0.3~φ33+0.3mm。

5.1964年以來，我國錐體連接釬桿的現(xiàn)代化發(fā)展 
我國解放后從上世紀五十年代初開始，由撫順鋼鐵公司最早采用有縫普鋼毛管“鑄管法”，生產(chǎn)T8、T8Cr鋼B22、B25高碳鋼釬桿，供OM-506、01-30、YT-25、YT-30等氣動鑿巖機使用。B22釬桿壽命不足30m，B25釬桿壽命也僅30~50m。
1964年，撫順鋼鐵公司與北京地質(zhì)學院、長沙礦山研究院合作，試制成我國首批55Si2Mo（仿蘇）、95CrMo（仿瑞典）、30CrMnMo（仿美）B22、B25“鑄管法”合金鋼釬桿，在河北壽王墳銅礦進行了近半年的井下工業(yè)試驗。在f=10~12的硅質(zhì)灰?guī)r和花崗巖中，用YT-30型風鉆打眼：兩組不同工藝T8高碳鋼B22釬桿平均壽命23.1m/支；4組不同工藝55Si2MoB22釬桿平均壽命38.3m/支；兩組不同工藝95CrMo鋼B22釬桿平均壽命75.1m/支；兩組不同工藝30CrMnMo鋼B22釬桿平均壽命35.8m/支。與此同時，兩端調(diào)質(zhì)的55Si2Mo鋼B25釬桿，平均壽命132.0m/支；釬柄油淬的T8鋼B25釬桿，平均壽命54.0m/支。1965年7月，由長沙礦山研究院、北京地質(zhì)學院、壽王墳銅礦提交了《高強度合金釬鋼生產(chǎn)試驗報告》；1965年9月，由北京地質(zhì)學院起草了《高強度合金釬鋼的試驗研究總結報告》，并受撫順鋼鐵公司委托，起草了我國第一份包含有ZKT8、ZK55Si2Mo、ZK95CrMo等3個鋼號，和B19、B22、B25、B28、B32六角與D28、D32、D38圓形等8個系列釬鋼產(chǎn)品的《鑿巖用中空釬鋼使用說明書》。以上技術文件于1965年9月同時上報冶金工業(yè)部和地質(zhì)部，以及撫順鋼鐵公司、長沙礦山研究院、北京地質(zhì)學院、壽王墳銅礦領導。報告提出了推廣使用95CrMo、55Si2Mo鋼替代T8鋼釬桿的具體意見，并“建議領導部門組織有關生產(chǎn)、研究、使用等專業(yè)力量進一步研究建立符合我國資源、技術條件的，我國自己的釬鋼體系”。從此拉開了我國以合金鋼釬桿更新碳素鋼釬桿的序幕。
1966年，冶金部組織了以北京鋼鐵研究院翁宇慶同志為首，包含有徐曙光、董鑫業(yè)等同志參加的“冶金工業(yè)部釬鋼技術工作隊”。經(jīng)過1966~1967年的緊張工作，試煉了7個鋼種，采用了4種軋（拔）制工藝，在壽王墳銅礦對D32接桿釬桿進行了30組351根的鑿巖試驗；對B22六角釬桿進行了11組69根的鑿巖試驗。40MnMoV鋼D32釬桿平均壽命穩(wěn)定在300m/根左右；35SiMnMoV鋼B22錐體連接釬桿平均壽命達到了114.8m/根的新水平（見1967年1月冶金工業(yè)部釬鋼技術工作隊《釬鋼試驗階段總結》）。此項工作一直延續(xù)到1969年?！拔母铩焙笃?，在原釬鋼工作隊的工作基礎上，1972年冶金工業(yè)部成立了包括北京鋼鐵研究院、貴陽鋼廠、新?lián)徜搹S、廣東工學院等單位組成的“冶金系統(tǒng)釬鋼技術協(xié)作組”，繼續(xù)進行第二代Si-Mn-Mo系合金鋼釬桿鋼種、冶軋、制釬工藝的試驗、篩選與應用推廣工作。1975年1月，出版了《釬鋼譯叢》5卷；1980年4月，以《釬鋼》一書為標志，完成了以55SiMnMo、35SiMnMoV、40MnMoV合金鋼合金毛管“鑄管法”B22、B25釬桿，更新原用T8、T8Cr鋼B22、B25高碳鋼釬桿的換代工作。
1982年5月，冶金工業(yè)部組織了湖南漣源鋼廠完成的《熱穿孔-熱拔法中空釬鋼軋制工藝》的技術鑒定。該工藝的優(yōu)點是省去了芯材制備和抽芯工序，工藝流程比較簡單。所產(chǎn)ZK55SiMnMoB22、B25釬鋼中心孔比較圓正，成材率高，生產(chǎn)成本較低。此后，湖南漣源鋼廠、新?lián)徜搹S一直長期沿用此工藝生產(chǎn)B19、B22、B25六角釬桿。其不足之處，是釬鋼中心孔壁的螺旋紋與拉拔張力對釬桿的使用壽命有不利影響。
1985年11月，冶金工業(yè)部組織了貴陽鋼廠完成的《高精度優(yōu)質(zhì)釬鋼生產(chǎn)工藝》的技術鑒定。為解決合金毛管“鑄管法”釬鋼心孔不圓、壓縮比不足、品種規(guī)格不全的缺陷，并進一步生產(chǎn)質(zhì)量、品種達到國際先進水平的“鉆孔-帶芯熱軋法”釬鋼作好了技術準備。但因種種原因，這項技術改造當年未能繼續(xù)完成。
1988年6月，由中國地質(zhì)大學（武漢）、湖北咸寧礦山機械廠、中南工業(yè)大學粉末冶金廠、湖南漣源鋼廠、武漢銅材廠共同發(fā)起，成立了我國釬鋼釬具行業(yè)第一家股份制企業(yè)——湖北華夏鑿巖機具股份有限公司，由張國櫸研究員出任董事長兼代理總工程師，葉凌云高工擔任法人總經(jīng)理。為解決將于1994年開始大規(guī)模土石方開挖工程的三峽工程鉆車鑿巖重型釬具國產(chǎn)化難題，經(jīng)過5年的艱苦努力，1993年12月，由湖北省科委組織了《華夏》公司完成的《鑿巖釬桿用中空鋼熱穿-熱軋法生產(chǎn)工藝及生產(chǎn)線》的技術鑒定。該生產(chǎn)線可生產(chǎn)H19、H22、H25、H28、H32、H35、D32、D38、D45、D51mm六角和圓形全系列中空釬鋼。所產(chǎn)《青龍》牌18CrNi3MoV鋼R38-H35×5525-R32隧道鉆車釬桿，以及T45（內(nèi)）、T51（內(nèi)）-D45、D51×3660-45（外）、T51（外）露天鉆車快換釬桿，花崗巖壽命達到1200~1500m/支，接近了進口的瑞典Sandvik公司同類產(chǎn)品水平，但價格約為進口產(chǎn)品的1/3，很快逼使進口產(chǎn)品退出了三峽工程、小浪底電站、溪洛渡電站等國家重點工程。由于逐步應用“超級鋼”冶軋技術，采用優(yōu)質(zhì)連鑄連軋鋼壞料提高了鋼質(zhì)標準和釬鋼壓縮比指標，制釬工藝采用了整體正火與拋丸強化，所產(chǎn)《青龍》牌“熱穿-熱軋法”ZK55SiMnMoH22mm錐體連接釬桿，花崗巖使用壽命可穩(wěn)定在100m/支以上，性價比指標也有大幅提升。但因該生產(chǎn)線產(chǎn)量有限，長期以來均一直以生產(chǎn)大直徑重型釬桿為主。 
1991年11月，由中國地質(zhì)大學（武漢），大冶鋼廠、中科院金屬研究所承擔的“新型高強度優(yōu)質(zhì)釬鋼的研制”項目，先后納入了湖北省和地礦部科研計劃。經(jīng)過與北京鋼研總院、《華夏》公司、漣源鋼廠、貴陽鋼廠、長江工具廠等單位通力合作，針對55SiMnMo、95CrMo、40SiMnCrNiMo鋼種，集中對錐體連接釬桿和整釬用量最大的H22mm中空釬鋼，進行了鋼種成分、冶煉方法、軋制工藝、制釬工藝的多方案對比篩選。前后歷時6年，通過12爐、7輪、數(shù)十批次的新品試制、檢測與現(xiàn)場工業(yè)考核，所產(chǎn)《飛龍》牌“熱穿-熱軋法”、“鉆孔法”H22ZK40SiMnCrNiMo鋼錐體連接釬桿，和 
φ40-4P1C、3P1C復合形整釬（經(jīng)井爐整體亞溫正火處理），在f=12~14（單軸抗壓強度σD = 150~200MPa）的花崗巖中，平均壽命穩(wěn)定在 150m/支以上，受到了湖北、湖南、河南、山東、山西等眾多金屬、煤炭礦山的普遍歡迎。1994年10月，以《我國第三代B22ZK40SiMnCrNiMoA新型釬桿問世》和《新型高強度優(yōu)質(zhì)釬鋼鋼種40SiMnCrNiMoA》兩篇論文為標志，為我國H19、H22、H25mm等小直徑錐體連接桿和整釬新的升級換代，奠定了堅實的技術基礎。圖11所示，是《飛龍》H22ZK40SiMnCrNiMoAφ41-4P1C復合形整釬，和H22×108-2100-18×7°錐體連接釬桿在湖南柿竹園鉛鋅礦的工作情況。 
1999年底，為解決“熱穿-熱拔法”H19、H22、H25釬鋼心孔壁的螺旋線微裂紋問題，新?lián)徜搹S創(chuàng)造了一種新的“浮動芯棒”拉拔技術，將原來的“熱穿-熱拔法”工藝，改造成了新的 “熱穿-帶芯熱拔法”工藝。所產(chǎn)《撫新》牌H19、H22、H25ZK555iMnMo錐體連接釬桿，質(zhì)量與性價比指標有較大幅度提高。尤其在我國東北地區(qū)，擁有很高的市場覆蓋率。

2004年以來，湖北《田野》釬鋼釬具集團和有關專家，針對我國輕重型釬桿質(zhì)量與性價比指標的進一步升級，提出了實現(xiàn)H22mm錐體連釬桿硬巖壽命300m，H35、D45、D51mm鉆車鑿巖釬桿硬巖壽命3000m的攻關指標。為達到此目的，明確地提出了充分應用現(xiàn)代“超級鋼”冶煉技術，分

圖11 《飛龍》“鉆孔法”ZK40SiMnCrNiMoAφ41-4P1C-H22復合形整釬和H22×108-2100-φ18×7°錐體連接釬桿的工作情況（1997年8月，柿竹園礦） 
（說明：在f=12~16的堅硬矽卡巖中，用7655和南京-90型鑿巖機打眼，復合整釬未完壽命126.4m/4磨次；1#釬桿壽命164.5m，釬肩前內(nèi)疲勞斷裂報廢；2#釬桿未完壽命124.1m，被工人私藏終止試驗）。 
不同檔次，全面采用抗拉強度σb 達到1500MPa級以上，具有“超純”、“超細”、“窄帶”特征的連鑄連軋合金鋼坯料。例如H19、H22、H25、H28等輕型六角釬鋼用55SiMnMo、40SiMnCrNiMo，以及H32、D32、H35、D38、D45、D51、D60、D68、D70等重型釬鋼用35SiMnMoV、20Si2Mn2CrMoV、18CrNi3MoV、23Cr2Ni2W、23Cr2Ni2WMoV鋼，并為此提出了全新的釬鋼鋼質(zhì)標準?，F(xiàn)在，《貴陽》、《三占》、《三山》牌“鉆孔法”釬鋼，《田野》牌“熱穿-帶芯熱軋法”釬鋼，《撫新》牌“熱穿-帶芯熱拔法”釬鋼，都正以不斷的技術創(chuàng)新，加速向著這一體現(xiàn)世界前沿水平的目標邁進。 
6．淘汰H22、H25錐體連接釬桿鍛制釬梢工藝 
圖12所示，是YB2003-78規(guī)定的B22×7°、B25×7°舊式錐體連接釬桿的外貌。七十年代末，我國鑿巖用錐體連接釬桿，已進入用B22ZK55SiMnMo合金鋼釬桿取代H25高碳鋼釬鋼的時期，而當時全國釬頭生產(chǎn)廠和采掘部門，仍然是φ24×7°×32舊式錐體連接的蘇式老一字形釬頭的一統(tǒng)天下。合理的作法應當是改變釬頭錐孔設計，采用φ22×7°錐孔，來配合H22×7°釬梢。由于歷史的局限，YB2003-78采用了把H22釬桿釬梢鐓粗來配合φ24×7°錐孔的辦法。這種一開始就是削足適履的落后辦法，不但與國際標準ISO1718-1974、ISO1718-1991抵觸，也與鑿巖用中空六角形釬桿的國家標準GB6481-86、GB6481-94、GB6481-2002的主導條款相抵觸。這種鍛制釬梢已統(tǒng)治我國采掘工業(yè)30年，相沿成習，現(xiàn)在仍占全國成品釬桿產(chǎn)量的80%以上。鍛制釬梢的主要缺點有四：①幾何尺寸精度和表面糙度低，不能滿足現(xiàn)代錐體連接的配合需要，不能實現(xiàn)釬梢與錐孔的正確連接。而這一要求，是延長釬桿和釬頭使用壽命、提高沖擊鑿巖能量傳遞效率所絕對必須的；②人為的使錐體連接釬頭錐孔口和褲體直徑加大了2mm，亦即使釬頭直徑允許的徑向磨損值減少了2mm。這使按炸藥包直徑與起爆方法確定合理直徑的錐體連接釬頭的理論壽命，約降低30~50%。這導致釬頭消耗量的劇增和嚴重的浪費；③妨礙卸釬器的推廣使用，不能實現(xiàn)釬頭的正確拆卸，也不能保證釬頭的及時重磨。眾所周知，從1980年正式開始推廣使用DY-I型卸釬器拆卸釬頭以來，時間已經(jīng)很快過去了28年，在鍛制釬梢普遍泛濫的我國采掘工業(yè)部門，“推廣新型錐體連接釬頭，消滅手錘砸打卸釬”的口號，仍基本上是一句空話。由此造成釬頭釬桿早期丟失、損壞與合金、鋼材的嚴重浪費，對鑿巖工人和國家都是沉重的負擔。在技術、資源、勞務、價格方面本具優(yōu)勢的我國錐體連接小直徑釬頭，也因這種普遍的粗制濫造和野蠻使用，導致采掘成本增加，價格提不起來，質(zhì)量每況愈下；外銷方面，也因這種整體制造使用水平低下，而難以在國際市場樹立形象；④鍛制釬梢破壞了釬桿金相組織的整體均勻性，對釬桿壽命有不利影響。經(jīng)過控軋、控冷的合金釬鋼，桿體表面硬度可控制在HRc30~40之間，精車或精磨的機加工釬梢，可以直接使用。鍛制釬梢即使采用中頻感應加熱，也難準確控制加熱溫度在1150°C以內(nèi)，難免引起梢端表面氧化、脫碳。鍛后的釬梢各廠均未再作處理，仍保留著高溫鍛造和冷熱界面處的不利金相組織。鑿巖過程中，沿著釬桿長度方向，最大拉壓應力分布兩端大，中間小。通常梢端應力又比柄端稍高，尤其當釬頭磨鈍、梢孔連接不好、下向干式鑿巖時，梢端應力會急劇增大，這時鍛制釬梢或釬梢互近的桿體，更易發(fā)生早期斷裂。有人認為鍛制的粗短釬梢不易折斷，但實際上斷梢只發(fā)生在錐孔里面或孔口處，孔外的釬梢再粗也沒有作用。如果釬頭直徑增加、鑿巖機沖擊功加大，允許和需要使用φ24、φ25mm錐孔，那就應當按照國際通用的系列化目標，直接選用H25釬桿，而不應用H22釬桿去鐓粗釬梢。國內(nèi)外大量實踐證明，這種情況下，只鐓粗釬梢不能解決問題。φ22、φ25錐孔分別適用于H22、H25釬桿的總體規(guī)律，是經(jīng)過國內(nèi)外同行反復證明了的，并且已納入國際標準和國家標準，不應當因循局部的舊習慣而改變。

例如，1991年山西大同某花崗巖采石場的經(jīng)驗，證明了新型錐體連接的細長釬梢，使用效果明顯優(yōu)于舊式錐體連接的粗短釬梢。該采石場向下干式打眼：用日本φ38斜假刃一字形釬頭（錐孔口φ22×6°，孔底φ18，孔深50，帶紫銅皮襯墊），配日本SKC11（95CrMo）鋼H22錐體連接釬桿（釬梢規(guī)格φ18×6°），釬梢小端插入錐孔直壁界面，釬梢插深38.2mm，因梢孔壁受力均勻，釬鋼和釬頭鋼體材質(zhì)也較好，雖然褲口壁厚只有4mm，但從未發(fā)生斷梢和釬褲脹裂；相反，原用國產(chǎn)鑄管法55SiMnMoH22鍛制釬梢的“大腦袋”錐體連接釬桿（釬梢規(guī)格φ19×7°），配φ22.5×7°×45錐孔的φ40釬頭，釬梢插深為28.6mm，釬梢雖較粗壯，卻因出現(xiàn)前緊后松的“鉆牛角尖”現(xiàn)象，在釬梢端部7~8mm處頻繁發(fā)生釬梢斷裂。

圖12? YB2003-78規(guī)定的H22×7°、H25×7°錐體連接釬桿外貌 
（說明：該釬桿是為七十年代蘇式老一字釬頭φ24×32×7°舊式錐體連接參數(shù)而設計的，在當時就與國際標準ISO1718-1974抵觸。這種削足適履的辦法，現(xiàn)在已嚴重阻礙著我國錐體連接釬具的技術進步，它使釬頭直徑允許徑向磨損值，人為地減少2mm，又妨礙卸釬器的推廣，導致釬頭釬桿嚴重浪費，應當盡速淘汰。）

人們還常有這樣的經(jīng)驗：釬梢端面停留在錐孔錐面之內(nèi)的舊式錐體連接，當工作時間較長，梢端緊緊夾在釬頭錐孔頂部（釬頭鋼體材質(zhì)好，錐孔底壁不出現(xiàn)臺階），此時雖未發(fā)生斷梢，但用手錘或卸釬器卸釬頭時，梢端約10mm處也常常會突然斷裂。有時，粗短釬梢還導致釬頭早期脫落或早期褲體損壞，這時釬梢雖然未斷，但也必定同時損壞無疑。鍛制釬梢還常發(fā)生梢端水孔閉塞，大批量生產(chǎn)難于質(zhì)量達標。 
總之，H22、H25釬桿鍛制的粗短釬梢，是在我國計劃經(jīng)濟年代特定歷史條件下的畸形產(chǎn)物，在理論上、實踐上都是站不住腳的，世界上也沒有先例。它已經(jīng)嚴重地阻礙著我國錐體連接釬具的技術進步，人為地給生產(chǎn)和使用部門造成混亂，每天都在給國家?guī)頁p失，應當盡速予以淘汰。近兩年來，貴陽特鋼公司正決心不斷增加《GB6481-2002》中φ18×7°機制釬梢的H22mm成品釬桿產(chǎn)量，這是加速國產(chǎn)錐體連接釬桿現(xiàn)代化的重大措施之一。現(xiàn)在，我們反過來要提醒眾多生產(chǎn)小直徑錐體連接釬頭的企業(yè)，必須及時跟上這一改革步伐，生產(chǎn)符合國標要求的φ22×7°錐孔的釬頭，并努力為采掘部門配備DY-Ⅰ型卸釬器，這將是一件利國利己的大事。 
7．錐體連接釬具合理的使用技術

為了充分發(fā)揮錐體連接釬頭和釬桿的使用壽命潛力，必須采用合理的使用技術規(guī)范，并配備相應的輔助機具。除合理的鑿巖工資職與鑿巖機操作規(guī)范外，最重要的使用技術包括三點：①正確連接。在合格的機制釬梢與錐孔基礎上，確保釬梢桿插入深度直達錐孔的直壁界面。為保證梢孔使用過程中全錐面均勻緊密接觸，錐孔內(nèi)建議熱噴涂鋅鋁軟金屬涂層，并使釬梢的錐角比釬頭錐孔錐角大9′。例如，H22釬桿配φ22×7°錐孔釬頭的梢端尺寸為φ18×7°09′，從而可以徹底消除前緊后松的“鉆牛角尖”現(xiàn)象，以防止斷梢發(fā)生；②正確拆卸。堅持使用DY-I型卸釬器拆卸釬頭，嚴禁過去習慣的手錘砸打卸釬。多年的經(jīng)驗證明，該卸釬器比日、德、英、芬蘭、瑞典等各國卸釬器產(chǎn)品先進實用。本文中歷次工業(yè)考核所提交的釬頭殘體照片，均無例外地全部使用DY-I型卸釬器拆卸釬頭；③合理修磨。適當?shù)亍扒谀ド傩蕖?，禁止打鈍釬頭。應使合金釬刃邊沿5mm處磨鈍刃寬Δ鈍≤2.5~3mm。可以選用中軟的粒度46~60目綠色碳化硅成型砂輪濕磨。根據(jù)巖性變化，需要選擇不同的釬頭刃角時，可按表1、表2提供的修磨參數(shù)實施。相應配置的輔助機具，見圖13。釬頭生產(chǎn)企業(yè)和需大量修磨釬頭的采掘工業(yè)部門，可直接向砂輪廠定購成型砂輪。如果采掘現(xiàn)場無專用成型砂輪修磨機，也可配用有經(jīng)驗的專職修磨工，利用普通平砂輪機單刃修磨。也可用金剛筆或廢釬頭，把砂輪打磨成相應錐角（θ）的成型砂輪后手工修磨。

表1? 三刃形和3P1C復合釬頭修磨參數(shù)

表2? 十字和4P1C復合釬頭修磨參數(shù)

8．堅持走質(zhì)量效益型的路，為我國錐體連接釬具大批量走出國門而奮斗

綜上所述，我國小直徑錐體連接釬具，經(jīng)過改革開放“三十年生聚”，已經(jīng)取得了技術上的長足進步。嚴格按照科研成果精心制造的產(chǎn)品，已不斷獲得外商好評。我國在資源、勞務、價格方面擁有的優(yōu)勢，更是瑞典、日本同行所不能比擬的。只要我們幡然猛省，采取斷然措施，在內(nèi)在、外觀、包裝、服務質(zhì)量方面狠下功夫，具有中國特色的優(yōu)質(zhì)刃片、球齒、復合型系列錐體連接釬頭和釬桿，以及正應運而生的小直徑硬質(zhì)合金整體釬子，必能在國際釬具市場異軍突起。這也是解決國內(nèi)小釬頭市場飽和、迫使部分企業(yè)以偷工減料的劣質(zhì)產(chǎn)品進行惡性價格競爭的主要出路。這里，有遠見的企業(yè)應當堅持走質(zhì)量效益型的路，那怕忍著暫時的陣痛，也要在幾何結構參數(shù)、材質(zhì)、制造工藝、使用技術方面，進行新的技術投入。尊重科學，尊重人才，在技術上精益求精，企業(yè)才能實現(xiàn)財源茂盛，進入質(zhì)量、效益的良性循環(huán)。圖14所示，是錐孔經(jīng)過熱噴涂處理的φ40mm《金龍》、《飛龍》牌新型釬頭，與舊式錐體連接的老一字釬頭和瑞典、芬蘭小直徑釬頭的外形比較。應當說精心制作的國內(nèi)名牌釬頭，不但能給我國采掘工業(yè)帶來良好的社會經(jīng)濟效益，也必定能在國際競爭中顯現(xiàn)出新的活力。相反，從偷工減料，在技術上倒退，就無異欽鴆止渴。圖15所示，是產(chǎn)品質(zhì)量倒退的例子?，F(xiàn)在還在生產(chǎn)舊式錐體連接老一字形釬頭或劣質(zhì)、低價矮馬蹄形釬頭的釬具廠，終將陷入生產(chǎn)愈多、虧損愈多、給國家造成損失越大的尷尬局面。國內(nèi)外錐體連接小釬頭消耗量很大，我們在這方面的技術又最為成熟，所需新的資金和技術投入不多。因此，以優(yōu)質(zhì)錐體連接小釬頭大量供應國內(nèi)外市場，將是我們?yōu)閲易鞒鲂仑暙I的重要領域。為此目的，我們認為有下述10件比較緊迫的事，必須立即動手去做：①嚴格參照ISO1718-1991標準,修訂好我國錐體連接釬頭和釬桿的國家標準GB6480、GB6481；②加強國家和行業(yè)監(jiān)督，以新型錐體連接取代舊式錐體連接；以精車或精磨釬梢工藝，取代鍛制釬梢工藝；同時大力推廣使用DY-I型滑錘式卸釬器，逐步淘汰手錘砸打卸釬；③推廣小釬頭超音頻單支焊接技術；④釬頭鋼體以優(yōu)質(zhì)空冷合金鋼，取代普通碳素結構鋼，并選用經(jīng)過加

圖13? DY-I型滑錘式卸釬器（左）與三刃、十字和3P1C、4P1C復合釬頭簡易修磨機（右）

圖14? 國產(chǎn)新型釬頭與蘇式老一字釬頭和瑞典、芬蘭釬頭外形比較

圖15? 兩種質(zhì)量倒退的φ40馬蹄一字形釬頭 
（說明：左圖的φ24×7°錐孔矮馬蹄形釬頭，高度比科研圖紙降低了5mm，錐孔深度降低了3mm，并改作了無孔底直壁間隙區(qū)的舊式錐體連接。工作中因梢端應力集中和承托合金片的鋼體厚度不足，引起頭部鋼體脹裂；右圖錐孔和高度大體符合要求，但水溝設計過深削弱了腰部褲厚度，采用廉價精鑄鋼體，又使用粗短釬梢連接不當，誘發(fā)了從褲口開始的縱向斷裂。）

壓燒結的優(yōu)質(zhì)鑿巖合金片齒和優(yōu)質(zhì)焊料；⑤采用全機械切削或精鍛的鋼體成型工藝，確保釬頭內(nèi)外表面的幾何精度；⑥制訂和實施嚴格的配片（齒）和固片（齒）工藝；⑦嚴格釬頭的細部參數(shù)修磨，完善“三噴”（噴砂、錐孔噴涂軟金屬涂層、噴漆）設備，標刻產(chǎn)品永久標志，以提高產(chǎn)品內(nèi)在和外觀質(zhì)量；⑧改進產(chǎn)品包裝；⑨建立常備試鉆隊伍，每批外銷產(chǎn)品，實施先打（室內(nèi)或現(xiàn)場均可）后賣的制度，以求萬無一失；⑩作好樣本宣傳和釬具專業(yè)技術服務與外語人才的培訓工作，以加強營銷和售后服務力量。 
產(chǎn)品的競爭，歸根到底是人才的競爭。在我國鑿巖釬具工業(yè)現(xiàn)代化波瀾壯闊的歷史進程中，在大規(guī)模的群眾性科學實驗和生產(chǎn)實踐中，必將不斷涌現(xiàn)出各個方面的燦爛群星。他們的光榮業(yè)績，必將為華夏文明增添新的光彩。航路已通，曙光在前。通過不斷促進科技進步和調(diào)整生產(chǎn)關系，我們必將在中華民族全面復興的21世紀，迎來我國釬鋼釬具工業(yè)全面騰飛的新紀元。