大型金剛石切割片在礦場石材開采中的應用
眾所周知,我國的石材資源雄居全球。近年來,隨著建筑行業(yè)的高速發(fā)展和人們生活水平的提高,石材以其獨特的天然屬性越來越受到人們的青睞,市場的需求量日益增加。同前我國的石材加工技術(shù)已經(jīng)接近世界先進水平,但石材的開采技術(shù)還遠遠落后于發(fā)達國家。
以前我國的礦山開采主要有如下幾種方式:爆破作業(yè)、火焰切割法、膨脹劑法等。其開采方法普通存在著勞動生產(chǎn)率低,成材率低,資源浪費嚴重,安全性差等缺點。近年來,部分企業(yè)采用金剛石串珠繩鋸,金剛石鏈鋸等進行礦山開采,雖然取得了良好的效果,但設(shè)備投入大,開采成本高等,目前尚無法大規(guī)模使用。如何提高石材的開采質(zhì)量及效率,盡量減少對環(huán)境的破壞,降低工人的勞動強度等,成為我國石材荒料開采迫切需要解決問題。
二、切割原理
針對以上情況,我國科技人員將板材切割機理巧妙應用于礦山開采中,取得了良好效果。其基本原理為:在礦山表而鋪設(shè)軌道,通過主機帶動超大型金剛石切割片(Ф2000~4200mm)高速旋轉(zhuǎn),實現(xiàn)在軌切割。由于該方式投入少、效率高、安全、環(huán)保、節(jié)能及開采成本低等優(yōu)點,廣泛受到礦山開采企業(yè)的青睞。
三、技術(shù)要求
此開采方法除要求鋸機要有良好的精度外,超大型金剛石切割片的規(guī)格、質(zhì)量等是此項技術(shù)的關(guān)鍵。眾所周知,決定開采荒料的大小是由網(wǎng)鋸片規(guī)格決定的。目前,市場上要求板材的幅寬達到了1.5m左右。因此,與之相配套的金剛石切割片的規(guī)格必須達到Ф3500以上,同時,野外作業(yè)環(huán)境如礦山作業(yè)而平整度,冷卻排屑等相對板材切割,條件更加惡劣。因此,對鋸片基體的制造提出了更加嚴格的要求。
據(jù)市場的需求,從2003年開始開發(fā)了Ф2300mm以上礦山鋸片基體,經(jīng)過幾年的探索,現(xiàn)已能生產(chǎn)Ф4200mm規(guī)格大型切割片基體。
針對礦山切割的特點,主要有三方面技術(shù)突破:
1.產(chǎn)品的熱處理方法:如此大規(guī)格鋸片基體的熱處理,目前國內(nèi)尚無專用的設(shè)備,我們采用獨特的熱處理工藝,很好地解決了大規(guī)格、薄厚度基體的熱處理難題,硬度能較好的控制在HRC38±3的范圍,提高了鋸片基體的剛性,增加了產(chǎn)品的使用壽命。
2.加工方式:鋸片基體端面的磨削也是產(chǎn)品加工的難點。廠家開發(fā)了平面磨床和車床,很巧妙地解決了這一難題,產(chǎn)品的厚度公差均能達到國家標準的要求,大大提高了產(chǎn)品靜平衡指標,同時由于去除了材料表面的氧化層與脫碳層,產(chǎn)品的疲勞壽命大為提高。
3.針對礦山鋸片在切割過程中排屑困難的實際,廠家在基體的外形上亦作了大膽探索:采用在鋸片基體適當部位加工數(shù)量不等的掏空孔,在不影響鋸片整體強度的前提下,提高了冷卻和排屑效率,延長了刀頭的使用壽命,降低了能源,并且縮短了荒料開采時間。
四、與傳統(tǒng)開采方式經(jīng)濟技術(shù)指標的對比
新開采方式的應用,提高了資源利用率和開采速度,由于開采質(zhì)量的提高,相應增加了產(chǎn)品的附加值。降低了生產(chǎn)成本,同時克服了傳統(tǒng)的開采方式存在的安全性能差,對環(huán)境破壞嚴重等缺點,具有極大的經(jīng)濟效益和社會效益。
五、使用要求
1.安裝前的準備
(1)鋸機軌道的鋪設(shè)要求枕木牢固平整,以免鋸機在切割過程中的晃動,鋸機軌道平行度公差要≤5mm,水平度公差≤2mm。
(2)為保證鋸片在切割過程中的平整度和強度,裝夾鋸片用法蘭盤直徑>i280ram,法蘭盤的不平度直接影響鋸片的端跳。因此,用戶在使用前要檢查法蘭盤的精度,一般Ф280mm的法蘭盤其不平度<0.05mm,并保證法蘭盤的清潔,不得殘留石屑和污物。
(3)經(jīng)常檢驗鋸機軸的精度,保證其主軸的徑向跳動≤0.03mm,以避免鋸片在切割過程中產(chǎn)生抖動,影響鋸片的使用壽命和材料的切割質(zhì)量。
(4)冷卻水的大小直接影響鋸片的冷卻效果,排屑能力和刀頭的切割壽命。因此建議Ф2000(或Ф2200)冷卻水量≥1001/min,Ф2800(或Ф3000)冷卻水量≥1601/rnin,并充分注入到鋸片切割縫內(nèi)。
2.使用的規(guī)范性
由于超大型金剛石網(wǎng)鋸片價格昂貴,因此規(guī)范化使用能大大增加產(chǎn)品的使用壽命,降低生產(chǎn)成本,所以在產(chǎn)品的使用過程中要強調(diào)規(guī)范操作。
(1)新基體在首次使用前應空轉(zhuǎn)30min以上,使以鋸片基體在首次使用中通過離心力的作用,應力分布更加均勻化。
(2)有條件企業(yè)在新鋸片使用前先開刃,否則新刀頭開始使用時,要求下刀量≤l5mm/次,行走速度≤l000mm/min,待刀頭中金剛石完全出刃后,方可增大進刀量。
(3)正常切割時,根據(jù)切割對象硬度的大小合理確定一次進刀量,(b2000(或Ф2200)規(guī)格鋸片控制在30~50mm/次內(nèi),Ф2800(或Ф3000)鋸片控制在20~30mm/次內(nèi),為不影響切割效率,盡量做到淺進刀、快走刀的切割工藝,減少鋸片基體由于法向力的過大而引起的變形。
(4)在礦山的切割中,由于在兩端處下刀時,鋸片參與切割的齒數(shù)大大增加,因而阻力亦相應增大。因此,下刀時應采用點動往復的切割方式,每次點動下刀量不能超過2mm/次。
(5)鋸片在使用過程中,應嚴格監(jiān)控切割時的狀態(tài)和切割對象硬度的變化,遇到作業(yè)面凸出太多時,應及時調(diào)整切割深度和行走速度。
六、結(jié)論
用超大型金剛石切割片開采荒料能降低開采成本20%以上,荒料成材率可達到90%以上。開采方法簡單,占地面積小,對環(huán)境破壞少,開采荒料規(guī)整。因此,具有極大的推廣價值。
以前我國的礦山開采主要有如下幾種方式:爆破作業(yè)、火焰切割法、膨脹劑法等。其開采方法普通存在著勞動生產(chǎn)率低,成材率低,資源浪費嚴重,安全性差等缺點。近年來,部分企業(yè)采用金剛石串珠繩鋸,金剛石鏈鋸等進行礦山開采,雖然取得了良好的效果,但設(shè)備投入大,開采成本高等,目前尚無法大規(guī)模使用。如何提高石材的開采質(zhì)量及效率,盡量減少對環(huán)境的破壞,降低工人的勞動強度等,成為我國石材荒料開采迫切需要解決問題。
二、切割原理
針對以上情況,我國科技人員將板材切割機理巧妙應用于礦山開采中,取得了良好效果。其基本原理為:在礦山表而鋪設(shè)軌道,通過主機帶動超大型金剛石切割片(Ф2000~4200mm)高速旋轉(zhuǎn),實現(xiàn)在軌切割。由于該方式投入少、效率高、安全、環(huán)保、節(jié)能及開采成本低等優(yōu)點,廣泛受到礦山開采企業(yè)的青睞。
三、技術(shù)要求
此開采方法除要求鋸機要有良好的精度外,超大型金剛石切割片的規(guī)格、質(zhì)量等是此項技術(shù)的關(guān)鍵。眾所周知,決定開采荒料的大小是由網(wǎng)鋸片規(guī)格決定的。目前,市場上要求板材的幅寬達到了1.5m左右。因此,與之相配套的金剛石切割片的規(guī)格必須達到Ф3500以上,同時,野外作業(yè)環(huán)境如礦山作業(yè)而平整度,冷卻排屑等相對板材切割,條件更加惡劣。因此,對鋸片基體的制造提出了更加嚴格的要求。
據(jù)市場的需求,從2003年開始開發(fā)了Ф2300mm以上礦山鋸片基體,經(jīng)過幾年的探索,現(xiàn)已能生產(chǎn)Ф4200mm規(guī)格大型切割片基體。
針對礦山切割的特點,主要有三方面技術(shù)突破:
1.產(chǎn)品的熱處理方法:如此大規(guī)格鋸片基體的熱處理,目前國內(nèi)尚無專用的設(shè)備,我們采用獨特的熱處理工藝,很好地解決了大規(guī)格、薄厚度基體的熱處理難題,硬度能較好的控制在HRC38±3的范圍,提高了鋸片基體的剛性,增加了產(chǎn)品的使用壽命。
2.加工方式:鋸片基體端面的磨削也是產(chǎn)品加工的難點。廠家開發(fā)了平面磨床和車床,很巧妙地解決了這一難題,產(chǎn)品的厚度公差均能達到國家標準的要求,大大提高了產(chǎn)品靜平衡指標,同時由于去除了材料表面的氧化層與脫碳層,產(chǎn)品的疲勞壽命大為提高。
3.針對礦山鋸片在切割過程中排屑困難的實際,廠家在基體的外形上亦作了大膽探索:采用在鋸片基體適當部位加工數(shù)量不等的掏空孔,在不影響鋸片整體強度的前提下,提高了冷卻和排屑效率,延長了刀頭的使用壽命,降低了能源,并且縮短了荒料開采時間。
四、與傳統(tǒng)開采方式經(jīng)濟技術(shù)指標的對比
新開采方式的應用,提高了資源利用率和開采速度,由于開采質(zhì)量的提高,相應增加了產(chǎn)品的附加值。降低了生產(chǎn)成本,同時克服了傳統(tǒng)的開采方式存在的安全性能差,對環(huán)境破壞嚴重等缺點,具有極大的經(jīng)濟效益和社會效益。
五、使用要求
1.安裝前的準備
(1)鋸機軌道的鋪設(shè)要求枕木牢固平整,以免鋸機在切割過程中的晃動,鋸機軌道平行度公差要≤5mm,水平度公差≤2mm。
(2)為保證鋸片在切割過程中的平整度和強度,裝夾鋸片用法蘭盤直徑>i280ram,法蘭盤的不平度直接影響鋸片的端跳。因此,用戶在使用前要檢查法蘭盤的精度,一般Ф280mm的法蘭盤其不平度<0.05mm,并保證法蘭盤的清潔,不得殘留石屑和污物。
(3)經(jīng)常檢驗鋸機軸的精度,保證其主軸的徑向跳動≤0.03mm,以避免鋸片在切割過程中產(chǎn)生抖動,影響鋸片的使用壽命和材料的切割質(zhì)量。
(4)冷卻水的大小直接影響鋸片的冷卻效果,排屑能力和刀頭的切割壽命。因此建議Ф2000(或Ф2200)冷卻水量≥1001/min,Ф2800(或Ф3000)冷卻水量≥1601/rnin,并充分注入到鋸片切割縫內(nèi)。
2.使用的規(guī)范性
由于超大型金剛石網(wǎng)鋸片價格昂貴,因此規(guī)范化使用能大大增加產(chǎn)品的使用壽命,降低生產(chǎn)成本,所以在產(chǎn)品的使用過程中要強調(diào)規(guī)范操作。
(1)新基體在首次使用前應空轉(zhuǎn)30min以上,使以鋸片基體在首次使用中通過離心力的作用,應力分布更加均勻化。
(2)有條件企業(yè)在新鋸片使用前先開刃,否則新刀頭開始使用時,要求下刀量≤l5mm/次,行走速度≤l000mm/min,待刀頭中金剛石完全出刃后,方可增大進刀量。
(3)正常切割時,根據(jù)切割對象硬度的大小合理確定一次進刀量,(b2000(或Ф2200)規(guī)格鋸片控制在30~50mm/次內(nèi),Ф2800(或Ф3000)鋸片控制在20~30mm/次內(nèi),為不影響切割效率,盡量做到淺進刀、快走刀的切割工藝,減少鋸片基體由于法向力的過大而引起的變形。
(4)在礦山的切割中,由于在兩端處下刀時,鋸片參與切割的齒數(shù)大大增加,因而阻力亦相應增大。因此,下刀時應采用點動往復的切割方式,每次點動下刀量不能超過2mm/次。
(5)鋸片在使用過程中,應嚴格監(jiān)控切割時的狀態(tài)和切割對象硬度的變化,遇到作業(yè)面凸出太多時,應及時調(diào)整切割深度和行走速度。
六、結(jié)論
用超大型金剛石切割片開采荒料能降低開采成本20%以上,荒料成材率可達到90%以上。開采方法簡單,占地面積小,對環(huán)境破壞少,開采荒料規(guī)整。因此,具有極大的推廣價值。