CN109136435A - 一种高炉出铁水口打眼用连体十字式钻头及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
一种高炉出铁水口打眼用连体十字式钻头及其制作方法，模具钵(6)内设置制作好的砂芯(7)，砂芯(7)上放置硬质合金刀头(8)，与纵向刀头基体和横向刀头基体构成十字花形状的钻头顶部(1)，钻头基体(5)置放在砂芯(7)上面固定后，向钻头基体(5)和砂芯(7)之间的空隙中填充合金粉末，模具钵(6)上面配装上模套(9)，向上模套(9)内填充合金颗粒，整体置入烧结炉中，通电升温至摄氏1100‑1200度，保温6‑8个小时，停电降温打开上模套(9)。硬质合金刀头(8)与熔化后的合金颗粒及合金粉末烧结熔渗制成钻头顶部(1)，与钻头柄部(4)烧结粘合固定为一体。本发明十字式钻头强度高，安全性好，适用于高炉出铁水口打眼钻孔，寿命长，成本低，生产效率高，经济效益好。
Description
技术领域
本发明涉及工业钻孔用钻头，尤其涉及冶炼高炉出铁水口打眼用钻头。
背景技术
目前国内用于冶炼高炉出铁水口打眼的钻头，一般是将圆钢材料车削加工成钻柄后，在前端冠部采用合金刀片焊接制作成钻头。这种结构的钻头虽然能够完成一般高炉出铁水口的钻孔打眼任务，但传统的焊接式钻头的刀头与钻头冠部焊接、钻头冠部与钻头柄部焊接的结构，会在高温条件下产生变形，耐磨性和抗冲击性差，钻进3-4个高炉出铁水口打眼之后，就要更换钻头，加大操作强度，费时费力，存在不安全因素，运营成本高，使用寿命短，生产效率低。影响效益提高。
发明内容
本发明的目的，就是提供一种结构合理、耐热耐磨、使用安全的钻孔打眼用钻头，满足冶炼高炉出铁水口打眼钻孔的需要，保证安全，延长使用寿命，提高生产效率和经济效益。
本发明的任务是这样完成的：设计一种高炉出铁水口打眼用连体十字式钻头，钻头顶部由纵向刀头与横向刀头在水平方向的层面上呈90度交叉组合构成十字型钻头，钻头柄部为圆筒形金属制作，钻头顶部与钻头柄部连接固定构成钻头整体，纵向刀头和横向刀头上分别烧结熔渗长硬质合金块和短硬质合金块，钻头柄部的中心孔顶端外缘与纵向刀头与横向刀头的外端焊接固定，钻头柄部的中心孔内腔开有内螺纹，可与配套的钻杆外螺纹连接，钻头柄部的中心孔与钻头顶部之间的空隙形成通孔，用于通风和通气。纵向刀头与横向刀头在钻头柄部的顶端交叉设置，构成十字形状的钻头顶部，纵向刀头为长矩形金属板块，两端焊接在钻头柄部顶端的中心孔外缘面上，横向刀头由两段短矩形金属板块设置在纵向刀头板面的两侧组成，横向刀头的内端分别与纵向刀头两侧的板面焊接在一起，外端焊接在钻头柄部的中心孔外缘面上，构成钻头基体，纵向刀头与横向刀头烧结熔渗构成十字形状的钻头顶部，钻头顶部同时与钻头柄部烧结粘合固定为连体十字式钻头结构。
研究一种高炉出铁水口打眼用连体十字式钻头的制作方法，采用钻头柄部基体在模具钵中制作，模具钵中固定设置制作好的砂芯，砂芯制作成带有十字形凹槽的钻头顶部形状，砂芯上与纵向刀头基体相对的凹槽内放置一条长硬质合金块，与横向刀头基体相对的凹槽内放置两段短硬质合金块，位于长硬质合金块的两侧，钻头柄部基体配装在模具钵中的砂芯上固定好位置后，向模具钵的衬套内腔中填充配制好的合金粉末，填满砂芯十字形的凹槽和衬套内腔,然后在模具钵上面装置圆筒形的上模套，上模套套装在钻头柄部基体外面，向上模套的内孔中填充合金颗粒，填满钻头柄部基体与上模套之间的空隙之后，将填充装满合金粉末与合金颗粒的模具钵和上模套整体置入烧结炉中，通电升温加热至摄氏1100-1200度，保温6-8个小时，然后烧结炉停电降温，降温后取出模具钵及上模套，打开上模套，取出钻头柄部基体，此时熔化后的合金颗粒及合金粉末依照砂芯的形状将长硬质合金块和短硬质合金块烧结熔渗在纵向刀头基体和横向刀头基体上，形成十字钻头顶部，与钻头柄部基体烧结固定为一体。合金粉末与合金颗粒的应用比例为100:70-80；合金粉末包括碳化钨粉75-83％、镍粉14-16％、钴粉4-8％，按照比例混合配制均匀；合金颗粒的金属元素成分中,含有银49-51％、铜13-16％、锌12-15％、镉10-15％、镍3-6％、锰2-5％。钻头柄部基体烧结之后经过机械加工，车削成光滑的圆柱型钻头柄部，钻头柄部的中心孔从底面进行扩孔攻丝，加工出内螺纹；与长硬质合金块和短硬质合金块烧结熔渗为一体的纵向刀头基体和横向刀头基体经过喷砂处理，形成纵向刀头与横向刀头连接固定的十字钻头顶部成品，钻头顶部与钻头柄部烧结固定在一起，构成连体十字式钻头。
实际使用时，本发明十字式钻头与配套的钻杆连接，钻机驱动钻杆带动钻头旋转，用于高炉出铁水口打眼。由于本发明的十字式钻头顶部与长硬质合金块和短硬质合金块是一体的，钻头顶部与钻头柄部烧结为一体，钻头稳定性好，钻孔直线度高，钻进方向不偏斜，钻杆不打颤，高温条件下不变形，节省人力物力，降低成本，延长使用寿命，提高生产效率。
按照上述方案进行实施，证明本发明的十字式钻头强度高，韧性好，耐热耐磨，安全性好，使用寿命长，运行成本低，生产效率高，能够满足高炉出铁水口打眼的需要，经济社会效益显著，较好地达到了预定目的。
附图说明
图1是本发明的连体十字式钻头结构示意图；
图2是图1的A向俯视图；
图3是图1的B向仰视图；
图4是钻头柄部基体6上焊接纵向刀头基体5和横向刀头基体4 的结构示意图；
图5是图4的H向侧视图；
图6是图4的F向俯视图；
图7是模具钵9内装置砂芯7的示意图；
图8是图7的P向俯视图；
图9是图7中的砂芯7的结构示意图；
图10是模具钵9内装置钻头柄部基体6套装上模套12的结构
示意图。
图中，1—纵向刀头，2—横向刀头，3—钻头柄部，4—横向刀头基体， 5—纵向刀头基体，6—钻头柄部基体，7—砂芯，8—衬套，9—模具钵，10—长硬质合金块，11—短硬质合金块，12—上模套；A—视向符号，B—视向符号，D—中心孔，F—视向符号，H—视向符号，K—通孔，N—中心孔内顶面，P—视向符号，Q—衬套内腔，W—内孔， X—凹槽。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。
参阅图1、图2、图3，本发明连体十字式钻头由纵向刀头1 与横向刀头2在水平方向的层面上呈90度交叉组合，构成十字形钻头顶部。钻头柄部3为圆管形金属制作，钻头顶部与钻头柄部3 连接固定构成钻头整体，纵向刀头1和横向刀头2上分别烧结熔渗长硬质合金块10和短硬质合金块11，钻头柄部3的中心孔D顶端外缘与纵向刀头1与横向刀头2的外端焊接固定，钻头柄部3 的中心孔D内腔开有内螺纹，可与配套的钻杆外螺纹连接，钻头柄部3的中心孔D与钻头顶部之间的空隙形成通孔K，用于通风和通气。
参阅图4、图5、图6，烧结之前的钻头顶部与钻头柄部3的结构状态，纵向刀头基体5与横向刀头基体4在钻头柄部基体6 的顶端交叉设置，构成十字形状的钻头顶部，纵向刀头基体5为长矩形金属板块，两端焊接在钻头柄部基体6顶端的中心孔D外缘面上，横向刀头基体4为两段短矩形金属板块，设置在纵向刀头基体5板面的两侧，横向刀头基体4的内端分别与纵向刀头基体5两侧的板面焊接在一起，外端焊接在钻头柄部基体6的中心孔D外缘面上，构成钻头基体，纵向刀头基体5与横向刀头基体4 烧结熔渗构成十字形状的钻头顶部。
参阅图7、图8、图9、图10，本发明的连体十字式钻头采用钻头柄部基体6在模具钵9中制作，模具钵9的衬套8中固定设置砂芯7，砂芯7上的凹槽X制作成十字形的钻头顶部的形状，凹槽X内放置一段长硬质合金块10和两段短硬质合金块11，与纵向刀头基体5和横向刀头基体4的位置相对应，构成十字钻头顶部形状，钻头柄部基体6装置在模具钵9的衬套8中的砂芯7上面，固定好位置之后，向模具钵9的衬套内腔Q中和砂芯7的凹槽X 内填充配制好的合金粉末。然后在模具钵9上面配装圆筒形的上模套12，上模套12套装在钻头柄部基体6外面，向上模套12的内孔W中填装合金颗粒。填满钻头柄部基体6与上模套12之间的空隙之后，将填充装满合金粉末与合金颗粒的模具钵9和上模套 12整体置入烧结炉中，通电升温加热至摄氏1100-1200度，保温 6-8个小时，然后烧结炉停电降温，降温后取出模具钵9和上模套 12，打开上模套12，取出钻头基体，此时长硬质合金块10与短硬质合金块11与熔化后的合金颗粒及合金粉末烧结熔渗在纵向刀头基体5和横向刀头基体4上，,依照砂芯7上的凹槽X形状制成纵向刀头1和横向刀头2，固体连接形成钻头顶部，钻头顶部与钻头柄部3烧结粘合固定为一体。然后将烧结后碎裂的砂芯7的粉末清除掉，对钻头柄部3进行必要的机械加工，车削成光滑的圆柱体形，对钻头顶部的纵向刀头1和横向刀头2进行喷砂处理，对钻头柄部3中心孔D内腔进行攻丝，开设内螺纹。内螺纹的螺旋方向可以随意确定。
合金粉末与合金颗粒的应用比例为合金粉末100:合金颗粒 70-80；合金粉末包括碳化钨粉75-83％、镍粉14-16％、钴粉4-8％，按照比例混合配制均匀，在烧结炉内的高温下，镍粉和钴粉熔化后作为粘合剂将碳化钨粉粘合起来，合金颗粒的金属元素成分中, 含有银49-51％、铜13-16％、锌12-15％、镉10-15％、镍3-6％、锰 2-5％。合金颗粒与合金粉末在模具钵9内熔化，钻头顶部和钻头柄部3烧结熔渗为一体，制成连体十字式钻头。
实际使用时，本发明连体十字式钻头与配套的钻杆连接，钻机驱动钻杆带动钻头旋转，用于高炉出铁水口打眼。由于本发明的钻头顶部与长硬质合金块10和短硬质合金块11烧结熔渗为一体，长硬质合金块10和短硬质合金块11的位置在钻头顶部最上方，无论钻头是顺时针方向旋转还是逆时针方向旋转，始终是以钻头顶部最硬的长硬质合金块10和短硬质合金块11进行钻进，钻头顶部稳定性好，耐热耐磨性好，强度大，韧性好，钻孔直线度高，钻进方向不偏斜，钻杆不打颤，钻进速度快，操作安全方便。节省人力物力，降低使用成本，提高生产效率。采用本发明连体十字式钻头用于高炉出铁水口打眼，可安全钻进完成30-40 个高炉出铁水口的打眼钻孔，钻进质量好，使用寿命长，节省人力物力，提高效率，降低使用成本。
初步测算，本发明的连体十字式钻头比传统焊接钻头的使用寿命延长10倍以上。按照传统焊接钻头价格每只100元计算，若本发明连体十字式钻头价格同样为每只100元，高炉出铁水口打眼钻孔时使用本发明连体十字式钻头，比传统焊接钻头的使用寿命延长10倍，成本降低90％，每只本发明连体十字式钻头可代替 10只传统焊接钻头，节约使用成本900元，同时节省了大量的焊接钻头材料和更换钻头的时间，提高了效率和安全性。应用本发明连体十字式钻头，社会效益将十分显著。生产厂家达到年产本发明连体十字式钻头10万只，预计实现年利润300万元。
本发明的连体十字式钻头耐磨耐热，强度高，韧性好，运行成本低，打眼效率高，特别适于高炉出铁水口打眼钻孔，使用寿命长，安全性好，具有良好的经济社会效益和广泛的推广应用价值。
Claims (5)
1.一种高炉出铁水口打眼用连体十字式钻头，其特征在于钻头顶部由纵向刀头(1)与横向刀头(2)在水平方向的层面上呈90度交叉组合构成十字型钻头，钻头柄部(3)为圆筒形金属制作，钻头顶部与钻头柄部(3)连接固定构成钻头整体，纵向刀头(1)和横向刀头(2)上分别烧结熔渗长硬质合金块(10)和短硬质合金块(11)，钻头柄部(3)的中心孔(D)顶端外缘与纵向刀头(1)与横向刀头(2)的外端焊接固定，钻头柄部(3)的中心孔(D)内腔开有内螺纹，可与配套的钻杆外螺纹连接，钻头柄部(3)的中心孔(D)与钻头顶部之间的空隙形成通孔(K)，用于通风和通气。
2.根据权利要求1所述的高炉出铁水口打眼用连体十字式钻头，其特征在于所述的纵向刀头(1)与横向刀头(2)在钻头柄部(3)的顶端交叉设置，构成十字形状的钻头顶部，纵向刀头(1)为长矩形金属板块，两端焊接在钻头柄部(3)顶端的中心孔(D)外缘面上，横向刀头(2)由两段短矩形金属板块设置在纵向刀头(1)板面的两侧组成，横向刀头(2)的内端分别与纵向刀头(1)两侧的板面焊接在一起，外端焊接在钻头柄部(3)的中心孔(D)外缘面上，构成钻头基体，纵向刀头(1)与横向刀头(2)烧结熔渗构成十字形状的钻头顶部，钻头顶部与钻头柄部(3)顶端烧结粘合固定在一起，构成十字式形状的钻头顶部，钻头顶部同时与钻头柄部(3)烧结粘合固定为连体十字式钻头结构。
3.一种高炉出铁水口打眼用连体十字式钻头的制作方法，其特征在于采用钻头柄部基体(6)在模具钵(9)中制作，模具钵(9)的衬套(8)中固定设置制作好的砂芯(7)，砂芯(7)上设有十字形钻头顶部形状的凹槽(X)，砂芯(7)上与纵向刀头基体(5)相对的凹槽(X)内放置一条长硬质合金块(10)，与横向刀头基体(4)相对的凹槽(X)内放置两段短硬质合金块(11)，位于长硬质合金块(10)的两侧，钻头柄部基体(6)配装在模具钵(9)内的衬套(8)中的砂芯(7)上固定好位置后，向装置钻头柄部基体(6)的衬套内腔(Q)中填充配制好的合金粉末，填满砂芯(7)十字形的凹槽(X)和衬套内腔(Q),然后在模具钵(9)上面装置圆筒形的上模套(12)，上模套(12)套装在钻头柄部基体(6)外面，向上模套(12)的内孔(Q)中填充合金颗粒，填满钻头柄部基体(6)与上模套(12)之间的空隙之后，将填充装满合金粉末与合金颗粒的模具钵(9)和上模套(12)整体置入烧结炉中，通电升温加热至摄氏1100-1200度，保温6-8个小时，然后烧结炉停电降温，降温后取出模具钵(9)及上模套(12)，打开上模套(12)，取出钻头柄部基体(6)，此时熔化后的合金颗粒及合金粉末依照砂芯(7)的形状将长硬质合金块(10)和短硬质合金块(11)烧结熔渗在纵向刀头基体(5)和横向刀头基体(4)上，形成十字钻头顶部，与钻头柄部基体(6)烧结固定为一体。
4.根据权利要求3所述的高炉出铁水口打眼用连体十字式钻头的制作方法，其特征在于所述的合金粉末与合金颗粒的应用比例为100:70-80；合金粉末包括碳化钨粉75-83％、镍粉14-16％、钴粉4-8％，按照比例混合配制均匀；合金颗粒的金属元素成分中,含有银49-51％、铜13-16％、锌12-15％、镉10-15％、镍3-6％、锰2-5％。
5.根据权利要求3所述的高炉出铁水口打眼用连体十字式钻头的制作方法，其特征在于所述的钻头柄部基体(6)烧结之后经过机械加工，车削成光滑的圆柱型钻头柄部(3)，钻头柄部(3)的中心孔(D)从底面进行扩孔攻丝，加工出内螺纹；与长硬质合金块(10)和短硬质合金块(11)烧结熔渗为一体的纵向刀头基体(5)和横向刀头基体(4)经过喷砂处理，形成纵向刀头(1)与横向刀头(2)连接固定的十字钻头顶部成品，钻头顶部与钻头柄部(3)烧结固定在一起，构成连体十字式钻头。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113059219A (zh) * | 2021-03-22 | 2021-07-02 | 南昌佰仕威新材料科技有限公司 | 一种硬质合金钻头及其生产方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH07258710A (ja) * | 1994-03-23 | 1995-10-09 | Nippon Steel Corp | 出銑口開孔用ビット |
| CN101016826A (zh) * | 2007-03-08 | 2007-08-15 | 江汉石油钻头股份有限公司 | 一种金刚石钻头的钻头体及其制作方法 |
| CN201801531U (zh) * | 2010-09-29 | 2011-04-20 | 株洲金鼎硬质合金有限公司 | 一种硬质合金十字钎片高炉开口钻 |
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| CN205275625U (zh) * | 2015-12-04 | 2016-06-01 | 内蒙古宇亚科技股份有限公司 | 一种新型长寿命高炉出铁口钻头 |
-
2018
- 2018-09-30 CN CN201811166112.9A patent/CN109136435A/zh active Pending
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