中空鋼

中空鋼(hollow drilling steel)中心貫有圓孔的型鋼斷面形狀中空鋼斷面形狀如圖所示。但使用最多者為正六角形，其次為圓形。正六角形中空鋼的規格品種有B19、B22、B25、B28、B32、B38、B45、B48mm等，圓形中空鋼的規格品種有[)32、D38、D45、D51mm等，通常人們把直徑19～22mm的中空鋼稱為小型中空鋼，把直徑25～32mm的中空鋼稱為中型中空鋼，把直徑38～51mm的中空鋼稱為大型中空鋼B19、B22、B25、B28I用於製作鑽鑿3．()m左右深的淺孔用釺桿，俗稱小釺桿。[)32用於製作鑽鑿l5m左右中、深孔用聯接釺桿，俗稱大釺桿。液壓鑿岩台車用的3m以上的重型釺桿有用B25，B48製作的，也有用D32～D51製作的。其它特殊斷面形狀中空鋼主要用於製作特殊用途釺桿，如鑽鑿拐彎孔的撓性釺桿，採煤鑽孔用麻花鑽桿。

小型中空鋼的用量佔總量的80％以上，其餘為中型和大型。80年代以來，隨著大型液壓鑿岩台車的發展，大、中型中空鋼的需求在增加。

性能中空釺桿本身是一種細長工具桿件，工作條件極端苛刻，在礦水腐蝕條件下，要經受1500～3000次／min衝擊能為30～70J的打擊，以約5200m／s的速度傳播彈性應力波。很大的高頻衝擊載荷(波動載荷)，將使桿件產生疲勞。中空釺桿在高頻衝擊載荷下的疲勞極限大大低於其在靜載荷下的疲勞極限。一般地說，抗拉強度較高的中空鋼其疲勞極限也較高。經實測22mm六角小釺桿工作載荷譜后得知，小釺桿承受的主要是縱向拉壓應力，其最大合成應力只在295MPa左右，小釺桿承受的最大彎曲應力僅為縱向中zhong應力幅值的30％，其能量只佔總衝擊能量的10％，即使在釺桿預製彎曲達5mm／m的彎曲度時，測得的彎曲應力也遠小於縱嚮應力。因此，認為只需選擇中等強度的鋼種就可滿足要求，但是內壁強度不能低於外壁強度。

分類中空鋼主要是兩大類，一為碳素中空鋼(碳含量O．70％～1．O％)：一為合金中空鋼。前者屬於碳素工具鋼系列，後者又分為高碳、中碳及低碳三類：高碳(碳含量O．90％～1．05％)硅錳結構鋼系列；高碳(碳含量O．80％～1．10％)鉻鉬軸承鋼系列；中碳(碳含量O．32％～O．60％)硅錳鉬結構鋼系列和彈簧鋼系列；中、低碳(碳含量O．25％～O．45％)鎳鉻鉬結構鋼系及低碳(碳含量O．13％～0．25％)鎳鉻鉬滲碳合金鋼系。世界各國所用釺鋼大同小異，但從鋼種系列分仍不外上述幾大類50多個牌號。

失效根據釺桿的使用破斷情況，日本曾用擠壓法生產過複合中空鋼，但因成本高而未獲推廣。瑞典採用加不鏽鋼內襯管，防止水孔腐蝕，中國採用加40MnMov合金無縫管於水孔，強化內壁，得到了較好的效果，減少了疲勞破斷髮生。

生產工藝中空鋼的生產方法很多。最早，瑞典人使用“砂芯”，“易熔金屬芯”等法生產中空鋼，即把鋼坯中心鑽一個孔，裝入砂子或低熔點金屬如鉛等，堵封兩端后加熱軋制，然後倒出砂子或低熔點鉛而得到中空鋼，這種方法使中空鋼內部粗糙或玷污，使用壽命極短。1920年英國人哈菲爾德發明高錳鋼后，瑞典出現了所謂“鑽孔法”即鋼坯(或鋼錠)經機械鑽孔加入高錳鋼芯棒，然後熱軋、抽芯。這使中空鋼生產取得卜一個飛躍。至今“鑽孔”法仍作為中空鋼的主要生產方法而被絕大多數中空鋼生產廠家所採用。1960年日本山陽特鋼公司採用熱擠壓法生產中空鋼，但成本高，至今只用來生產少量作重型釺桿用的B38、B45、B48及D38～D51的大型中空鋼。此外，還有用無縫鋼管生產法生產中空鋼的，即“鋼坯熱穿孔一退火酸洗一冷拔”(簡稱“熱穿冷拔”法)或者“鋼坯熱穿孔一三輥熱軋減徑一打尖一滾動模熱拔”(簡稱“熱穿熱拔”法)。60年代末期，中國還試驗過“塗料”法、“普通管鑄管”法、“合金管鑄管”法生產中空鋼。至今“合金管鑄管”法與“熱穿孔減徑一熱拔”法已成為我國生產中空鋼的兩種主要工藝方法。後者只適於生產32mm以下長度不超過4．5m的中小型中空鋼。

1975年瑞典Sandvik採用MorgarshammerP一629高剛度無牌坊軋機，建成了平立輥交替，呈z形布置，自動化程度高的中空鋼生產線。這種方法生產的中空鋼尺寸精度有很大提高。1991年，中國貴陽鋼廠也建中成了一條平立輥交替布置的中空鋼生產線。