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生产效率大飞跃

山特维克即将推出多款用于隧道挖掘和矿山开采的新凿岩钻具产品。凭借更高的钻孔速度和更好的孔直度,新钻头、钻具系统和硬质合金等级提高了钻孔作业的生产效率,此外钻具寿命延长,从而可节省成本,同时安全性也更高。

除气动、液压、发动机等主要部件外,凿岩钻具和钻具材料也是影响钻机性能和生产效率的重要因素。从硬质合金粉末原材料一直到成品钻头,山特维克独立制造用于凿岩钻具的硬质合金钻头,这一直是山特维克与众不同之处。现在公司正在推出新型凿岩钻具。

“我们想切实提升用于顶锤应用场合的凿岩钻具的性能。”山特维克矿山和岩石技术地下应用顶锤钻具产品经理Robert Grandin说,“通常,球面和半弹道形状钻齿在实际生产效率方面没有多大的差别 —— 最多不超过5%,而有了新合金等级的钻头,我们便能获得更高的生产效率。”

Grandin所述的生产效率飞跃由三个部分组成:两个创新的硬质合金钻齿等级、新的快速钻头设计以及大获成功的Alpha螺纹概念的延伸产品。

POWER CARBIDE

新的硬质合金等级 —— GC80梯度等级和自硬化SH70,与山特维克的其他高端和最强大的硬质合金等级统称为PowerCarbide。

采用常规的“直线”硬质合金等级,例如山特维克XT48,整个钻头具有相同的硬度和韧性值,因此钻头的整个横截面具有线性性能。相比之下,新的梯度等级GC80具有坚硬、耐磨的尖端和坚韧的内核,因此它在二氧化硅(SiO2)含量高的磨蚀性岩石条件下能表现出非凡的耐磨性。在非磨蚀性岩石条件下,在耐磨性方面体现出的改善则较小或没有改善。

由于钻齿表面的加工硬化效果,自硬化SH70等级最重要的特性是具备很好的抗钻齿断裂性能。即使钻齿磨损,这一特性也能维持高耐磨性和耐破损性。硬化效果在硬岩条件下(即当钻凿过程中产生高MPa值时)最为显著,而在松软或破碎岩石条件下几乎没有改善。

GC80和SH70为不同的岩石条件提供相辅相成的解决方案:梯度等级在二氧化硅含量高的磨蚀性岩石条件下表现出色,而自硬化SH70则提高了在硬岩条件下的性能。现场测试表明,与传统的直线硬质合金等级相比,梯度等级的钻进距离最高可增加30%。

钻具寿命延长带来的一个显而易见的好处便是每米成本降低。这也减少了更换钻头的时间,带来重大的安全性优势。此外,由于修磨间隔比标准硬质合金延长了20-30%,从而有效地降低了钻具库存。

SPEEDY钻头

山特维克新推出的第二个主要凿岩钻具是Speedy钻头。它是一种新的顶锤钻头,具有已获专利的前部加高几何形状和更锋利的全弹道形状钻齿,每次冲击更加深入岩石。“全弹道”意味着钻齿更尖,截割更深入,以形成更大的裂缝和岩渣。简而言之,全弹道钻齿将更大的冲击能量传递到岩石中,使得每千瓦钻进功率可破碎更多的岩石。

为了配合更锋利的钻齿形状,并提高对岩石的冲击力,新钻齿采用更高等级硬质合金。生产过程中采用了一种改进的工艺,全新的后处理技术使得钻齿不易破裂。

Speedy钻头的前部加高,也就是说三个中心钻齿高于边齿。最初,只有加高的中心钻齿与岩石表面接触,其作用有点类似于金属切削中的导向钻:加高的钻头首先钻出较小的导向孔,随后边齿将孔扩大。这种设计实现了极高的钻孔速度,与传统钻头相比,性能提高了10%,并且使用寿命延长。即使钻头磨损,钻进速度也保持在高水平。对于以钻进速度作为更换标准的应用场合而言,Speedy钻头是理想选择。

Speedy钻头钻进速度的提高也得益于更高效排渣的设计。专利设计的排渣孔,即使是大块岩渣也可有效排出,而且钻头前部排渣量最大。较大、较深、较宽的排渣槽增加了排渣量,有助于排出更大块的岩渣,以适应更强劲的截割作业的需要,避免了再次截割时浪费能源。

“我们在掘进台车上进行了测试,使用Speedy钻头可为每个工作面节省15分钟的钻孔时间。”Grandin说道,“在一般情况下,钻机每天钻四个工作面,就可以节省60分钟的时间。考虑到掘进台车每小时的成本,每台钻机每天可以节省数百美元,每年可节省10万美元以上。”

ALPHA 360

山特维克还推出了已获专利的全新Alpha 330钻具系统的更大尺寸升级版。由于钻进速度和钻孔精度提高,而且钻头拆卸更简便,Alpha 330在43毫米和45毫米采矿应用中一直占有主导地位。随着更大、更深的孔变得越来越普遍,山特维克顺势推出更大尺寸的全新Alpha 360钻具系统。

作为Alpha系统的关键特征,这些钻头中较短的耦合螺纹将薄弱的螺纹部分重新定位到钻头裙边。得益于杠杆力减小、防磨损保护增强以及抗弯曲性能提高,施加在螺纹上的弯曲应力得到大幅降低。短螺纹也使得钻头更容易拆卸。

Alpha 360也具有上述优势,并且针对48毫米和51毫米的孔径进行了优化,使其成为了这一孔径范围的独特新解决方案。由于弯曲应力降低,新的解决方案使钻杆的使用寿命延长了高达一倍。开孔精确度高,成孔更直,提高了钻孔质量。此外,能够快速、简便地拆卸钻头也是一项优势。

“我们在北欧的一个大型基础设施项目中首次使用Alpha 360。”Grandin说,“使用以前的钻具时,钻杆的平均使用寿命介于2,800和3,000米之间,而现在我们甚至可以达到6,000米。钻机操作员再也不想使用其他钻具也就不足为奇了。”

优势

  • PowerCarbide GC80和SH70:创新型钻齿等级 —— 山特维克性能最强的硬质合金等级PowerCarbide家族的一员 —— 在磨蚀性岩石和硬岩条件下具有更好的耐磨性
  • Speedy钻头:钻齿更锋利,钻头前部加高,大大提升了钻进速度
  • Alpha 360:针对48毫米和51毫米钻孔优化的更强劲的新钻具系统,具有更长的使用寿命、更高的生产效率和更佳的成孔质量