石材业推广使用金刚石串珠绳锯有关问题

　　摘要:阐述最近国际金刚石串珠绳据的发展趋势。对我国石材行业推广使用金刚石串珠绳据提出了应重视的有关问题，包括在石材矿山开采中金刚石串珠绳锯应与其它开采方法配合使用，以及充分发挥与利用金刚石串珠绳锯优越性应采取的若干技术措施。　

　　关键词:石材行业金刚石串珠绳锯推广使用技术措施　

　　1发展形势　

　　金刚石串珠绳锯是上个世纪50年代出现的一种锯切工具。70年代末才在意大利卡拉拉大理石矿山首次应用于荒料开采。到80年代，金刚石串珠绳锯已在各国大理石矿山得到普遍采用。目前约有95%的大理石矿山采用了金刚石串珠绳锯。随着粉末冶金方法在金刚石串珠制造上的应用，才使金刚石串珠绳锯在花岗石矿山开采中的应用成为可能。　

　　由于金刚石串珠绳锯生产效率高，成材率好，噪音小，环境污染少等一系列优点，它在石材行业的应用已从石材开采扩大到石材加工，从而提高了石材工业的技术水平。近两三年来，国际上金刚石串珠绳锯的销量明显增长。据不完全统计，全球用于大理石和石灰岩荒料开采的移动式单道金刚石串珠绳锯至少有2000多台，另有1000多台用于开采花岗石等坚硬的石材荒料。用于石材加工的固定式多道金刚石串珠绳锯亦发展迅速，2003年全球大概有50台在使用，到去年10月初已增加到110台以上，其中装备30道和30道以上金刚石串珠绳的锯机约有17台，而30道以下金刚石串珠绳的锯机近100台。后者多用于薄型板材、碑石和石材建筑构件的加工。使用固定式多道金刚石串珠绳锯的国家大多为石材工业较发达者，如意大利、西班牙、美国、巴西、加拿大等。应注意的是一些发展中国家如印度也在积极采用这种先进的石材加工机械。全球生产金刚石串珠绳锯较著名的厂家有Bideseimpianti、WiresEngineering、Pellegrini和ColdSpring等，目前多道金刚石串珠绳锯的发展趋势有以下特点:　

　　1.1缩小钢丝绳芯和金刚石串珠的直径　

　　最初使用的钢丝绳芯直径为5mm，金刚石串珠直径为11mm。目前最先进的金刚石串珠绳锯采用的钢丝绳芯直径只有4mm，金刚石串珠直径为6.7mm。缩小金刚石串珠直经有利于提高生产率和降低成本。　

　　1.2增加金刚石串珠绳的道数　

　　目前用于锯切石材板材的最先进的多道金刚石串珠绳锯的道数已增加到72道。　

　　1.3自动化　

　　采用电子计算机控制锯切过程，实现无人监管，值得注意的是冷却水的自动循环使用，一条金刚石串珠绳工作时消耗的水量不超过1.5gal/min　

　　2石材矿山不同开采方法的配合使用　

　　我国石材资源丰富，二十年来石材工业发展迅速，就石材总产量而言，已成为世界石材生产第一大国。但是，石材矿山开采技术仍然滞后。为促进石材工业的均衡发展，石材矿山开采技术现代化势在必行。　

　　上世纪80年代，我国已开始从国外引进了石材开采和石材加工的机械设备，其中包括金刚石串珠绳锯，但没有收到预期的使用效果，甚至有的被闲置起来，主要原因是从国外进口配套的消耗器材价格昂贵。其实我国石材工业机械设备的设计制造与金刚石工具的研制均已达到相当水平，国产金刚石串珠绳的规格品种与性能已接近国外同类产品，所以在石材矿山开采和石材加工中全面推广使用金刚石串珠绳锯应该是具备条件的。　

　　勿庸置疑，金刚石串珠绳锯具有一系列优点，但它的推广使用应结合具体条件与其它技术方法相互配套。就石材矿山开采而言，金刚石串珠绳锯应根据石材矿山的具体条件如岩体的地质结构、节理裂隙发育程度、岩体物理性质以及开采梯段等与其它开采方法配套使用才能获得较好的技术经济效果。例如有的花岗石矿山因裂隙面大小与优质荒料可采率的不同而采用金刚石串珠绳锯切割侧面，再用黑火药爆破进行背面与底部劈裂，从母岩上分离大块岩体，然后用金刚石串珠绳锯或排孔插楔劈裂进行规格荒料的切割;有的花岗石矿山用金刚石串珠绳锯进行垂直与水平锯切，分离出大块岩体后再用排孔楔子劈裂或金刚石串珠绳锯切割成规格荒料;有的花岗石矿山由于硬度较大则需要用火焰切割法配合以排孔劈裂和导爆索爆破。对干大理石等较软石材的开采，一般用金刚石串珠绳锯与链臂锯配合使用可获得良好效果。链臂锯可进行垂直切割也可进行水平切割。目前我国已有生产这种石材切割机械。还应指出的是，近些年来我国有些石材矿山使用的非爆破性开采方法如液压劈裂技术、静态胀裂技术等值得推广。　

　　3充分发挥金刚石串珠绳锯用于石材荒料开采的优越性。为了充分发挥与利用金刚石串珠绳锯的优越性，在具体实施锯切时应重视考虑以下技术措施。　

　　3.1锯切面的设计　

　　合理的设计可使金刚石串珠绳锯使用的经济性大为提高。设计锯切面应考虑的地质因素包括:矿体位置的地形;矿体大小及可采储量的分布;预期荒料平均尺寸;矿体节理或裂隙的方向等。此外应尽量增大锯切面积，即增大采石梯段的高度和长度。　

　　3.2水平孔与垂直孔正确相交　

　　金刚石串珠绳锯是一种连续循环锯切工具，用于锯切石材荒料必须是先在岩体上钻出水平和垂直两个相交孔，然后将金刚石串珠绳贯穿其中进行锯切。钻孔直径一般为50mm。为了确保水平孔与垂直孔相交，通常先钻水平孔，根据石材物理性质限定钻进速度，钻速过快容易导致钻孔偏斜。测定水平孔终孔位置后再确定垂直孔开孔位置并注意保持钻机安装垂直。为了使垂直孔与水平孔容易相交，可将水平孔的直径设计成大于垂直孔的直径。　

　　3.3调整锯切参数　

　　锯切速度的选择取决于石材种类与金刚石串珠的结构。　

　　保持金刚石串珠绳的张紧力至关重要，可调节锯切速度与锯机后移速度来控制。若串珠绳工作时发生振动，说明锯切速度、串珠绳张紧力和锯机后移速度不协调。经常调整锯切参数可最大程度延长金刚石串珠绳的使用寿命。　

　　3.4金刚石串珠的选配　

　　当金刚石串珠绳需要切断缩短重接时，接头处相邻两个金刚石串珠的直径必须选配得当，否则直径较大的金刚石串珠很容易损坏，以致卡在锯缝中引起串珠绳拉断。　

　　3.5金刚石串珠与间隔套的搭配　

　　不同结构形状的金刚石串珠与不同材质的间隔套根据不同使用条件加以合理搭配。圆柱形电镀金刚石串珠与钢质螺旋弹簧间隔套配合用于快速锯切大理石、石灰岩等较软的石材。圆柱形或截面为梅花形的孕镶金刚石串珠与模压橡胶间隔套配合用于锯切花岗石、板岩、砂岩等较硬而且研磨性高的石材。对间隔套的性能要求主要是耐磨性与挠性应配合得当。　

　　3.6金刚石串珠绳的维修　

　　须定期检查、更换接头。通常每锯切20m2石材之后接头可能发生疲劳破坏。一旦发现金刚石串珠有破裂现象应立即停机更换;如发现金刚石串珠绳某一段有偏磨现象应切断重接。　

　　3.7冷却水量的调节　

　　金刚石串珠绳工作时必须用水冲刷以冷却金刚石串珠，同时也是为了排除岩屑。冷却水量的大小应适当。若太小会加速金刚石串珠和间隔套的磨损;若太大则会导致金刚石串珠出刃减少甚至无出刃从而降低锯切效率。此外也会在锯缝中产生压力波，引起金刚石串珠绳颤动、阻力增大而降低锯切效率。　

　　4关于金刚石串珠绳锯用于石材加工的优越性　

　　我国进口石材从最初的石材成品、半成品为主，到目前以进口石材荒料占绝大多数，反映出我国石材加工业的迅速发展。但是要提高石材加工水平，必须采用先进的加工设备。在石材产品的生产加工工艺中，无论是板材、异形石材还是碑石都少不了锯切工艺。目前我国常用的石材加工设备有砂锯、框架锯和圆盘锯，而金刚石串珠绳锯仍未得到普遍使用。关于金刚石串珠绳锯在生产效率、使用经济性和环保等方面的优越性已有详细论述，现从石材产品单耗加以分析。　

　　石材产品单耗由工艺损耗与非工艺损耗构成。实践证明，用金刚石串珠绳锯锯切石材板材时，锯切面比用砂锯的锯切面平整得多，而且杜绝了钢砂残粒嵌入板材锯切面的可能性，因而使磨抛深度大为减小。加之金刚石串珠绳锯的锯缝较窄，即切割损耗较小，所以金刚石串珠绳锯的工艺损耗比其它锯切方法的工艺损耗小。此外，荒料规整性和石材产品形状也是影响石材产品单耗的重要因素。实践证明，用金刚石串珠绳锯生产石材荒料、板材或异形材，其工艺损耗都是小的。再从非工艺损耗来说，岩体的节理裂隙等内部缺陷不可避免，但是用金刚石串珠绳锯生产石材荒料完全可避免用爆破方法开采石材荒料时由于爆震导致节理裂隙扩大的可能性，从而减少非工艺损耗。　

　　目前，我国已生产出加工异形石材产品的金刚石串珠绳切割机。根据我国的工业技术水平，研制出整套多道金刚石串珠绳锯应该指日可待。上述有关国外金刚石串珠绳锯的发展趋势应结合我国石材矿山具体情况加以分析。由于欧美石材行业劳动力紧缺而且昂贵，石材机械自动化有一定市场需求。而我国石材行业劳动力价廉但缺乏专业技术工人，所以采用自动化设备目前还不完全具备条件，不过使用金刚石串珠绳锯时实现冷却水自动循环以节约用水量是值得借鉴的。关于金刚石串珠绳锯增加金刚石串珠绳的道数也不宜盲目追求，应考虑我国目前绝大多数石材荒料的规格大小以及石材产品的种类，金刚石串珠绳的道数应以一次开机可锯切完一整块荒料为宜。关于缩小钢丝绳芯和金刚石串珠直径的问题，显然这是值得重视的发展方向，因为可以使锯缝变窄，无论从提高锯切效率或降低工艺损耗来看都是值得推广的。