SE522352C2 - Avlångt element för slående bergborrning och användning av stål för detta - Google Patents

Description

25 30 35 522 352 o n ~ u »- 11555SE 16/02/00 2 Ett syfte med föreliggande uppfinning är att anvisa ett avlångt element för slående bergborrning ytterligare förbättrar effektiviteten vid modern gruvbrytning.

Ett annat syfte med föreliggande uppfinning är att anvisa ett avlångt element för slående bergborrning med förhöjd livslängd.

Ytterligare ett annat syfte med föreliggande uppfinning är att anvisa ett borrstål med reducerad korrosionshastighet.

Ytterligare ett annat syfte med föreliggande uppfinning är att anvisa ett borrstål med reducerad känslighet för korrosionsutmattning.

Kort beskrivning av figurerna Dessa och andra syften uppnås genom ett avlångt element och borrstål såsom de definieras i bifogade patentkrav med hänvisning till figurerna.

Fig. l visar i 25X sprickor i en gängbotten i ett låglegerat stål.

Fig. 2 visar i 5OOX strukturen i ett borrstål enligt uppfinningen.

Detaljerad beskrivning av uppfinningen Uppfinningen avser bergborrstål tillverkat i en korrosionsbeständig legering med martensitisk grundmassa där beständigheten uppnås genom tillsatser av Cr samt Mo, W, Cu och/eller N. Genom den martensitiska strukturen, (figur 2), erhålls erforderlig hàllfasthet och kärnhårdhet för applikationen. Företrädesvis är martensithalten >5O vikt-% men 75 vikt-%. vara >800 MPa, företrädesvis 1300-3000 MPa.

Genom att tillverka borrstålet i en korrosions- Brottgränsen bör beständig legering erhålls tack vare kromtillsatsen ett passivskikt på ytan, vilket förhindrar korrosion eller reducerar korrosionshastigheten och därmed korrosions- utmattningen speciellt i gängbottnar såsom visas i Fig. 1.

För att borrstålet enligt uppfinningen skall vara n-.vn 10 15 20 25 30 35 - | | . ., .vf 522 352 " 11555SE 16/02/00 3 tillräckligt korrosionsbeständig krävs att det har en kromhalt på minst 11%. Den totala halten av kol och/eller kväve (C+N) skall vara >0.05%, företrädesvis 0.1-0.8%.

Alternativt kan kromhalten vara lägre än 11%, ned till 5%, vilket då kan kompenseras genom tillsats av företrädesvis molybden (upp till 5%, företrädesvis 0.5-2 vikt-%), wolfram (upp till 5%, företrädesvis 0.5-2 vikt-%) och/eller koppar (upp till 2%, företrädesvis 0.1-1 vikt-%) varvid totala halten Mo+W+Cu>0,5%, företrädesvis >1 vikt-%.

Ytterligare ett alternativ är att legeringen har en sammansättning som ger ett PRE-tal >lO, företrädesvis 12- 17. PRE står för Pitting Resistance Equivalent och beskriver en legerings beständighet mot punktkorrosion (gropfrätning). PRE definieras enligt formeln PRE =Cr+3.3(MO+W)+l6N där Cr, Mo, W och N motsvarar halterna av elementen i viktprocent.

Stål enligt uppfinningen skall vidare ha en ythårdhet på mer än 400 Vickers, företrädesvis 500-800 Vickers för att ytterligare öka dess beständighet mot nötning orsakad av t.ex. gängförbandens rörelse, kaxpartiklar eller kontakten mot det omgivande berget (hålväggen).

Företrädesvis har stålet ett 0.5-2.0 mm tjockt ytskikt med förhöjd hårdhet.

Borrstål enligt uppfinningen tillverkas genom konventionell stångtillverkning och bearbetning. För att få den önskade martensitiska strukturen härdas eller kallbearbetas stålet. Slitstyrkan kan ytterligare förbättras genom induktionshärdning av ytskiktet eller användning av ytbehandlingsmetoder såsom uppkolning och nitrering.

Uppfinningen avser också användning av ett stål enligt uppfinningen som borrstål.

I stället för att utföra hela elementet i stålet enligt uppfinningen kan den ena eller båda gängändarna utföras enligt uppfinningen och svetsas eller skarvas på en stång eller ett rör av annat material. 10 15 20 522 352 l1555SE 16/02/00 4 Exempel Vid s.k. drifterborrning används ca 4 m långa stänger.

Den kritiska delen av stängerna är bottnarna på hangängorna såsom visats i Fig. l där spolvattnet och pulserade dragspänningar ger upphov till korrosionsutmattning som ofta leder till brott.

Drifterstänger tillverkades av tre legeringar med sammansättningar enligt nedan.

%C %Cr %Ni %Mo %W %Cu %N %F e Martensithalt Prov 1-4 0.18 13.4 0.3 0.02 0.01 0.12 0.012 Rest 98% Prov 5-8 0.50 14.3 0.15 0.02 0.01 0.06 0.011 Rest 89% Prov 9-12 0.35 11.9 0.22 1.05 0.01 0.06 0.013 Rest 95% Borrning utfördes i en rigg för drifterborrning under jord och borrades tills brott/utslitning. Följande livslängder, mätt i s.k. borrmeter, uppnåddes: Prov nr 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Bornneüx 3299 2904 3030 2876 2893 3121 2976 2656 2628 2189 3222 2929 Normal livslängd för drifterstänger av konventionell typ, dvs av låglegerade sätthärdade stål, är i den aktuella provplatsen där berget huvudsakligen utgörs av granit, ca 2000 m, vilket visar att användning av borrstål enligt uppfinningen ger en markant förbättring.

Claims (4)

10 15 20 25 522 352 a un: nu 11555SE 20/10/2003 5 Patentkrav

1. Avlångt element för slående bergborrning innefattande minst en gänga och spolkanal kännetecknat av att åtminstone gängan är utförd i ett korrosionsbeständigt stål med en struktur innefattande huvudsakligen martensit, varvid stålet innefattar C+N 2 0.1 vikt-% samt Cr 2 ll vikt-% eller Cr 2 5 vikt-%, Mo S 5 vikt-%, W S 5 vikt-%, Cu S 2 vikt-%, Mo+W+Cu > 0.5 vikt-% eller Cr+3.3(Mo+W)+l6N > 10 vikt-%.

2. Element enligt krav 1, vid vilket martensithalten är >50 vikt-% men

3. Element enligt krav 2, vid vilket martensithalten är >75 vikt-%.

4. Användning av ett stål till ett avlångt element för slående bergborrning innefattande minst en gänga och spolkanal kännetecknad av att stålet i åtminstone gängan är korrosionsbeständigt och har en struktur innefattande huvudsakligen martensit, varvid stålet innefattar C+N 2 0.1 vikt-% samt Cr 2 ll vikt-% eller Cr 2 5 vikt-%, Mo S 5 vikt-%, W S 5 vikt-%, Cu S 2 vikt-%, Mo+W+Cu > 0.5 vikt-% eller Cr+3.3(Mo+w)+16N > 10 vikt-%.