JP2023142104A - 残鉄穿孔用ビット - Google Patents

Abstract

【課題】連続孔の不連続部分を容易に除去することができる残銑穿孔用ビットを提供する。【解決手段】本発明の残銑を穿孔する残銑穿孔用ビット１は、ソリッドビット１１０と、ソリッドビット１１０が挿入された筒状のメタルクラウン１２０と、を備えている。メタルクラウン１２０の先端は、ソリッドビット１１０の先端よりも先方に位置している。メタルクラウン１２０は、外周側メタルクラウン１２２と内周側メタルクラウン１２４とを備えている。外周側メタルクラウン１２２は内周側メタルクラウン１２４よりも肉厚が薄く構成されている。外周側メタルクラウン１２２の先端は内周側メタルクラウン１２４の先端よりも先方に位置している。【選択図】図６

Description

本発明は、高炉の残銑の除去処理作業を行う際に、残銑に下穴などを穿孔するための穿孔ビットに関するものである。

穿孔機のロッドの先端に穿孔用ビットを装着してこの穿孔用ビットをロッドと一体に回転させながら高炉の残銑に穿孔を行う場合、残銑の性質上、穿孔用ビットの摩耗が激しくて頻繁に交換する必要がある。このため、従来から交換等の取り扱いを容易にするためにできるだけ短尺の穿孔用ビットが採用されている（例えば、特許文献１参照）。

特許第４６９３７５３号公報

従来の穿孔用ビットでは、銑鉄表面の凹凸によって穿孔用ビットの先端部が目標の位置から外れたり、又は銑鉄内部の硬度が均一でないため、硬度の低い方に穿孔用ビットの進路が変わる場合があり、想定したとおりに残銑に穿孔することは困難であった。

このため、穿孔が一部重なるようにして環状の連続孔を形成する予定であるにも関わらず、孔の途中から重なる部分がなくなってしまい、孔の底で切断線がつながっていない状態となることがある。この場合、環状の連続孔の底部を切断するためのワイヤを所定の位置に設置することができず、銑鉄塊を取り出すことができない。

したがって、連続孔の繋がっていない部分を除去する必要があるが、幅が狭いため通常の従来の穿孔用ビットでは先端がずれてしまって正確に切除することが困難である。また、深さが２ｍ以上ある場合もあり、酸素が供給されて先端が燃焼するランスで溶断することも困難である。

本発明は、以上の点に鑑み、連続孔の不連続部分を容易に除去することができる残銑穿孔用ビットを提供することを目的とする。

［１］上記目的を達成するため、本発明は、
残銑を穿孔する残銑穿孔用ビットであって、
ソリッドビットと、
前記ソリッドビットが挿入された筒状のメタルクラウンと、
を備え、
前記メタルクラウンの先端は、前記ソリッドビットの先端よりも先方に位置することを特徴とする。

本発明によれば、ソリッドビットよりも先方まで延びるメタルクラウンによって不連続部分を囲むように切削してからメタルクラウンに案内されるようにして不連続部分をソリッドビットで切削することができる。

［２］また、本発明においては、
前記メタルクラウンは、外周側メタルクラウンと内周側メタルクラウンとを備え、
前記外周側メタルクラウンは前記内周側メタルクラウンよりも肉厚が薄く構成され、
前記外周側メタルクラウンの先端は前記内周側メタルクラウンの先端よりも先方に位置することが好ましい。

かかる構成によれば、内周側メタルクラウンよりも肉厚の薄い外周側メタルクラウンによって、穿孔開始時の刃の食い付きをよくすることができるとともに、外周側メタルクラウンよりも肉厚の厚い内周側メタルクラウンによって穿孔中の振動を抑制することができる。

［３］また、本発明においては、
前記外周側メタルクラウンは前記内周側メタルクラウンと一体に接合されており、
前記内周側メタルクラウンは前記ソリッドビットと一体に接合されていることが好ましい。

かかる構成によれば、ソリッドビットを回転させる動力でメタルクラウンも一体に回転させることができる。

［４］また、本発明においては、
前記ソリッドビットには給水孔が設けられており、
前記外周側メタルクラウンには、残銑の切り屑を前記メタルクラウンの外側に排出するための複数のスリットが、周方向に間隔を存して設けられていることが好ましい。

かかる構成によれば、穿孔中に発生する切り屑を含む水をスリットからメタルクラウンの外に排出することができる。

［５］また、本発明においては、
残銑に複数の孔を一部重複させながら環状の連続孔を設けて、切断面を形成する際に使用するものであり、
孔の位置がずれて不連続になっている範囲に合わせて前記外周側メタルクラウンを設置し、ガイド用の外周溝を切削させ、
前記内周側メタルクラウンで前記外周側メタルクラウンを補強しながら、前記外周溝の幅を広げ、
中央の前記ソリッドビットで不連続孔の部分を穿孔、除去することが好ましい。

本発明によれば、不連続部分を容易に除去することができる。

発明の実施形態の内部に銑鉄塊が固化した混銑車を示す模式縦断面図。 銑鉄塊に連続孔を形成している状態を示す模式縦断面図。 連続孔及び拡大孔を形成した状態を示す模式上面図。 ワイヤソーで切断している状態を示す模式縦断面図。 銑鉄塊を引き上げる状態を示す模式縦断面図。 本実施形態の残銑穿孔用ビットを示す説明図。 本実施形態の残銑穿孔用ビットを分解して示す説明図。 本実施形態のソリッドビットを示す説明図。 本実施形態の不連続部分を示す説明図。

図を参照して、発明の実施形態の残銑穿孔用ビットを説明する。図１及び図２を参照して、本実施形態の残銑穿孔用ビット１（図２参照）は、外形が魚雷形状のためトピードカー（ＴＰＣ）とも称される混銑車１０の内部で固化した銑鉄塊Ａを、混銑車１０をなるべく傷つけることなく解体・排出して、混銑車１０を再度利用可能にする混銑車１０の再生時に使用されるものである。

混銑車１０は、製鉄所において、高炉工場から製鋼工場までによって搬送する際に使用されるものであり、搬送中に、脱珪処理、脱燐処理、脱硫処理などの溶銑から不純物を取り除く予備処理を行う。

混銑車１０は、溶銑を貯留する容器である炉体１１、炉体１１内の溶銑を排出する際に炉体１１を回転させるための回転装置１２、及び、炉体１１及び回転装置１２を支持する台車１３などから構成されている。炉体１１の外形が魚雷に類似した形状であり、これから、混銑車１０は、トピードカーとも称されている。混銑車１０は、図示しないが、台車１３が図示しない機関車に牽引されることなどによって軌道上を走行する。

炉体１１は、鋼板を溶接等の方法で接合して外形を形成する鉄皮１４と、鉄皮１４の内面に内張りされた耐火レンガなどの耐火物１５とから主に構成されている。炉体１１の端部は回転装置１２の軸受に支持されており、回転装置１２によって炉体１１が長軸回りに回転するように構成されている。炉体１１の中央部には、溶銑の注入口及び排出口として機能する上面視で楕円形状の炉口としての開口１６が設けられている。

製鉄所などが停電などの際に、安全確保のために操業を長期間に亘って停止させた場合、混銑車１０の炉体１１の内部に収容されている溶銑が固化して、銑鉄塊Ａとなる。なお、図１において２点鎖線で示された銑鉄塊Ａの部分Ａ１は、後述するようにして切断して除去される部分である。

本実施形態で用いられる混銑車１０の再生産方法は、銑鉄塊Ａを混銑車１０の内部から除去するものである。この混銑車１０の再生産方法は、連続孔形成工程、拡大孔形成工程、切断工程及び引上工程を備えている。

まず、図２及び図３を参照して、開口１６を介して、削孔装置２０を用いて、銑鉄塊Ａに上面視で内方の部分の周囲を全体に亘って取り囲むように連続した連続孔３１を形成する連続孔形成工程について説明する。

この連続孔形成工程においては、開口１６を介して上面が露出する銑鉄塊Ａに対して、削孔装置２０を用いて、銑鉄塊Ａの上面から底部に向かって所定の深さまで垂直方向に延びる孔を順次、連続して形成する。この際、隣り合う孔が部分的に重なり合って連続するように形成する。これにより上面視で内方の部分の周囲を全体に亘って取り囲む連続孔３１が形成される。連続孔３１は、炉体１１の底部に位置する耐火物１５を損傷しない程度に銑鉄塊Ａの底部付近まで達するような同じ深さに形成する。

ここでは、連続孔３１は、銑鉄塊Ａに上面視で円環状に形成されている。ただし、連続孔３１は、上面から見て円環状である場合に限定されず、例えば、開口１６などに沿った楕円環状でもよく、さらに多角形の環状などの他の形状であってもよい。

なお、開口１６の付近に存在する鉄皮１４の一部や耐火物１５を除去することにより、開口１６を拡げたうえで、この開口１６を介して、連続孔３１を形成してもよい。この場合、開口１６を構成する円筒状の鉄皮１４よりも開口１６の中心部側に存在する鉄皮１４の一部や耐火物１５を上下方向全体に亘って除去すればよい。これにより、引上工程において除去することが可能な銑鉄塊Ａ１の容積を大きくすることが可能となるが、除去した鉄皮１４の一部や耐火物１５を補修する必要が生じる。

削孔装置２０として、例えば、固化した銑鉄や鋼鉄を削孔するための公知の削孔装置２０を使用することが好ましい。削孔装置２０は、例えば、混銑車１０の上端と同程度の高さの作業架台を走行可能に設置すればよい。

削孔装置２０は、クローラー式の走行体２１に穿孔装置２２を搭載したものである。ここでは、走行体２１に設置された旋回アーム２３の先端に案内支柱２４が取り付けられており、この案内支柱２４に沿って、回転力によって穿孔する穿孔機２５が進退するように構成されている。

そして、穿孔機２５は、案内支柱２４に摺動可能に設けられたモータ２６を備えており、このモータ２６は、中空ロッド２７を回転させる機構を有する。また、中空ロッド２７のモータ２６側の端部には水が供給され、この供給された水が中空ロッド２７を経て中空ロッド２７の先端に設けられた残銑穿孔用ビット１の給水孔１１２から排出される。この水により、残銑穿孔用ビット１の回転力により銑鉄塊Ａを穿孔するときに、粉砕粉を吹き飛ばす。また同時に、水によって銑鉄塊Ａとの摩擦で高温になる残銑穿孔用ビット１を冷却して、穿孔性能を維持する。

次に、図３及び図４を参照して、銑鉄塊Ａに形成された連続孔３１の少なくとも１か所、望ましくは２か所に、上面視で円環状の内外の少なくとも何れかの方向に拡大させた拡大孔３２を形成する拡大孔形成工程が行われる。これら拡大孔３２は、後述するワイヤソー４０のプーリ４２Ａ，４２Ｂがそれぞれ挿入することが可能な大きさである。ここでは、拡大孔３２は、上面視で円環状の連続孔３１の中心点を点対称の中心とする２点を中心に形成されているが、このような位置に形成されることに限定されない。

拡大孔３２は、ここでは、連続孔３１を構成する個々の孔（単孔３１ａ）よりも直径が大きい上面視で円状に形成されている。このような拡大孔３２は、連続孔３１の単孔３１ａを形成した際に用いた穿孔機２５の残銑穿孔用ビット１を大径のものに取り換えて削孔することにより形成することができる。ただし、連続孔３１を形成した際に用いた削孔装置２０を残銑穿孔用ビット１なども含めて同じものを用い、複数個の孔を一部重ねて開けることによって、上面視で円状ではなく矩形状などの拡大孔３２を形成してもよい。

次に、図４を参照して、２か所の拡大孔３２の底部にそれぞれ後述するワイヤソー４０のプーリ４２Ａ，４２Ｂが設置され、連続孔３１の底部にて銑鉄塊Ａを水平方向にワイヤソー４０を用いて切断する切断工程が行われる。

ワイヤソー４０は、主に、被切断物を切断するためのワイヤ４１（高張力鋼線）、ワイヤ４１を巻き架けた２個のプーリ４２Ａ、４２Ｂ（溝付き滑車）、プーリ４２Ａ、４２Ｂの上流側と下流側にそれぞれ配置されワイヤ４１に張力を付与するテンションローラ４３Ａ、４３Ｂ、及びワイヤ４１を循環運動又は往復運動させるワイヤ運動機構４４を備えている。

このようなワイヤソー４０を用いて、２か所の拡大孔３２の底部にそれぞれ設置したプーリ４２Ａ、４２Ｂにワイヤ４１を巻き架け、このワイヤ４１を、作業架台に設置したワイヤ運動機構４４によって循環運動又は往復運動させることにより、銑鉄塊Ａの底部を半分ずつ切断する。

具体的には、最初は、プーリ４２Ａ、４２Ｂに巻き架けられたワイヤ４１は、連続孔３２の底部の一方側に沿って半円弧状に位置している。この状態でワイヤ４１を循環運動又は往復運動させると、ワイヤ４１が銑鉄塊Ａの底部を順次中心側に向って水平方向に切断する。これにより、２つの拡大孔３２を直径の両端とした半円状に銑鉄塊Ａの底部が切断される。

さらに、ワイヤ４１が存在する位置を連続孔３１の反対側の半円弧状の底部に沿って位置させる。そして、この状態でワイヤ４１を循環運動又は往復運動させると、２つの拡大孔３２を直径の両端とした半円状に銑鉄塊Ａの反対側の底部が切断される。

このようにして、銑鉄塊Ａの底面が半円状ずつ２回に分けて切断され、円筒状の銑鉄塊Ａ１がその周りの銑鉄塊Ａから分離される。このように２回に分けて切断することにより、拡大孔３２を１か所だけで形成する場合と比較して、ワイヤ４１の長さの短縮化を図ることが可能となるとともに、ワイヤ４１の破断による切断作業の遅延などの抑制を図ることが可能となる。

なお、ワイヤソー４０による切断時において、ワイヤ４１の上下は銑鉄塊Ａに挟まれることになるが、切断時に発生する切断粉が切断面の間に存在するので、ワイヤ４１による切断ができない程度にワイヤ４１の運動が不可能になることはない。なお、ワイヤソー４０による切断がある程度進行した後に、銑鉄塊Ａの底部に形成された隙間にスペーサなどを挿入してもよい。

この場合、例えば、銑鉄塊Ａの上面からワイヤソー４０による切断面下端までの距離より長い棒材の先端にスペーサを直角に設置したものを用いる。スペーサの長手方向を連続孔による円弧方向に沿わせるようにして挿入し、切断面の底部に達した段階で棒材を９０度回転させることで、スペーサをワイヤソー４０による切断面の間に挿入する。このようなスペーサを数か所設けることにより、ワイヤソー４０の切断部分を外側から支持することができる。

さらに、銑鉄塊Ａの底部はワイヤソー４０によって半円状に２回に亘って切断されるが、切断終了時に、中央部から切断されずに残存する部分があってもよい。この場合、上面側を削孔して残存部分を切削するなどを行うことによって除去すればよい。また、拡大孔３２を３か所以上に形成して、これら拡大孔３２のうちの２か所の底部に順次プーリ４２Ａ、４２Ｂを設置して、銑鉄塊Ａの底部を３回以上に分けて切断してもよい。

次に、図５を参照して、切断した円筒状の銑鉄塊Ａ１を混銑車１０に対して引き上げる引上工程を行われる。この引上工程においては、連続孔形成工程において外周側面を全面に亘って切断され、且つ切断工程において底面が全面に亘って切断された円筒状の銑鉄塊Ａ１を、この銑鉄塊Ａ１の外側に残存した銑鉄塊Ａを有する混銑車１０に対して引き上げることによって、分離させる。

なお、引上工程の開始時には、切断された銑鉄塊Ａ１の底面と混銑車１０の底部の上面に残存した銑鉄塊Ａ２との間に一部が切断されていない部分が少しであれば残存していてもよい。この残存した銑鉄塊Ａの部分が引きちぎれる、又は引き裂かれるなどによって破断するように、銑鉄塊Ａ１を大型クレーンなどの引上装置５０を用いて引き上げる。

切断された円筒状の銑鉄塊Ａ１が除去された混銑車１０は、特に鉄皮１４には破損などの不具合などがないので、残存する銑鉄塊Ａ２を除去したうえで良好に再利用することができる。銑鉄塊Ａ２の除去は、手持ち式の溶融切断装置（ランスなど）や銑鉄用ドリルなどを用いるなどの適宜な方法で行えばよい。

なお、切断した円筒状の銑鉄塊Ａ１を引き上げるときには、円筒状の銑鉄塊Ａ１にアンカー５１を設置して、このアンカー５１を利用して引上装置５０で円筒状の銑鉄塊Ａ１を引き上げることが好ましい。アンカー５１は、例えば、円筒状の銑鉄塊Ａ１の上面に穴に形成し、この穴に溶剤の入ったカプセルを挿入し、アンカー５１を穴に差し込んでアンカー５１によってカプセルを破壊することにより、溶剤が化学反応を起こしてアンカー５１を銑鉄塊Ａ１に固定させるケミカルアンカー（登録商標）を用いて円筒状の銑鉄塊Ａ１にアンカー５１を設置すればよい。

本実施形態の方法によれば、上述したように、連続孔３１を外周面として底面がワイヤソー４０で切断された状態にあるので、円筒状の銑鉄塊Ａ１が混銑車１０から容易に取り出すことが可能となる。さらに、この部分の銑鉄塊Ａを切断する際に、混銑車１０に破損などの不具合が生じず、混銑車１０を良好に再利用することが可能となる。

図６～図９を参照して、本実施形態の残銑穿孔用ビット１は、ソリッドビット１１０と、ソリッドビット１１０が挿入された筒状のメタルクラウン１２０とを備えている。メタルクラウン１２０は、外周側メタルクラウン１２２と、外周側メタルクラウン１２２の内側に重ねて配置された内周側メタルクラウン１２４と、を備えている。外周側メタルクラウン１２２の先端と内周側メタルクラウン１２４の先端とには、超硬チップが埋め込まれている。

外周側メタルクラウン１２２の肉厚は、内周側メタルクラウン１２４の肉厚よりも薄く構成されている。外周側メタルクラウン１２２の先端は、内周側メタルクラウン１２４の先端よりも先方に位置している。また、外周側メタルクラウン１２２の先端はソリッドビット１１０の先端よりも先方に位置している。内周側メタルクラウン１２４の先端はソリッドビット１１０の先端と同一位置に設定されている。

外周側メタルクラウン１２２は内周側メタルクラウン１２４と溶接によって一体に接合されている。内周側メタルクラウン１２４はソリッドビット１１０と溶接によって一体に接合されている。

図８を参照して、ソリッドビット１１０には給水孔１１２が設けられている。また、図６及び図７に示すように、外周側メタルクラウン１２２には、残銑の切り屑をメタルクラウン１２０の外側に排出するための複数のスリット１２３が、周方向に間隔を存して設けられている。

図９を参照して、残銑穿孔用ビット１は、残銑に複数の単孔３１ａを一部重複させながら環状の連続孔３１を形成するために使用するもので、単孔３１ａの位置がずれて不連続になっている範囲（不連続部分１４０）を改めて穿孔し直すことで連続させるものである。残銑穿孔用ビット１は、不連続部分１４０に合わせて外周側メタルクラウン１２２が位置するように設置されて、ガイド用の外周溝１３０を切削させる。外周側メタルクラウン１２２は内周側メタルクラウン１２４で補強されている。内周側メタルクラウン１２４は外周側メタルクラウン１２２で切削された外周溝１３０の幅を広げるように切削する。そして、中央に位置するソリッドビット１１０で不連続部分１４０を穿孔、除去する。

本実施形態の残銑穿孔用ビット１によれば、ソリッドビット１１０よりも先方まで延びる外周側メタルクラウン１２２によって不連続部分１４０を囲むように切削してからメタルクラウン１２０に案内されるようにして不連続部分をソリッドビット１１０で切削することができる。

また、ソリッドビット１１０よりも先端が先方に延びる外周側メタルクラウン１２２の肉厚が内周側メタルクラウン１２４の肉厚よりも薄いため、穿孔開始時の外周側メタルクラウン１２２の刃の食い付きをよくすることができ、目的とする位置から正確に穿孔を開始できる。さらに、外周側メタルクラウン１２２よりも肉厚の厚い内周側メタルクラウン１２２によってメタルクラウン１２０の全体的な肉厚を厚くすることができるので穿孔時の反力による変形が生じ難くなるとともに、穿孔中の残銑穿孔用ビット１の振動を抑制することができる。特に、内周側メタルクラウン１２２の先端とソリッドビット１１０の先端は同一位置にあるため、ソリッドビット１１０が残銑の穿孔を行う際に生じる残銑穿孔用ビット１の振動を効果的に抑制することができる。

また、ソリッドビット１１０と内周側メタルクラウン１２４と外周側メタルクラウン１２２とが一体に接合されているため、ソリッドビット１１０を回転させる動力でメタルクラウン１２０も一体に回転させることができる。

ソリッドビット１１０には給水孔１１２が設けられており、外周側メタルクラウン１２２には、残銑の切り屑をメタルクラウン１２０の外側に排出するための複数のスリット１２３が、周方向に間隔を存して設けられている。これにより、穿孔中に発生する切り屑を含む水をスリット１２３からメタルクラウン１２０の外に排出することができる。

なお、本発明は、上述した実施形態に具体的に記載した方法に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内であれば適宜変更することができる。例えば、穿孔装置２０は、穿孔機２５のみでもよい。また、中空ロッド２７を経由して残銑穿孔用ビット１に水を供給するのではなく圧縮空気を供給してもよく、この場合、効果は同様である。

１ 残銑穿孔用ビット
１０ 混銑車
１１ 炉体
１２ 回転装置
１３ 台車
１４ 鉄皮
１５ 耐火物
１６ 開口
２０ 削孔装置
２１ 走行体
２２ 穿孔装置
２３ 旋回アーム
２４ 案内支柱
２５ 穿孔機
２６ モータ
２７ 中空ロッド
３１ 連続孔
３１ａ 単孔
３２ 拡大孔
４０ ワイヤーソー
４１ ワイヤ
４２Ａ、４２Ｂ プーリ
４３Ａ、４３Ｂ テンションローラ
４４ ワイヤ運動機構
５１ アンカー
１１０ ソリッドビット
１１２ 給水孔
１２０ メタルクラウン
１２２ 外周側メタルクラウン
１２３ スリット
１２４ 内周側メタルクラウン
１３０ 外周溝
１４０ 不連続部分
Ａ 銑鉄塊
Ａ１ 銑鉄塊の部分

Claims (5)

1. 残銑を穿孔する残銑穿孔用ビットであって、
   ソリッドビットと、
   前記ソリッドビットが挿入された筒状のメタルクラウンと、
   を備え、
   前記メタルクラウンの先端は、前記ソリッドビットの先端よりも先方に位置することを特徴とする残鉄穿孔用ビット。
2. 請求項１に記載の残銑穿孔用ビットであって、
   前記メタルクラウンは、外周側メタルクラウンと内周側メタルクラウンとを備え、
   前記外周側メタルクラウンは前記内周側メタルクラウンよりも肉厚が薄く構成され、
   前記外周側メタルクラウンの先端は前記内周側メタルクラウンの先端よりも先方に位置することを特徴とする残銑穿孔用ビット。
3. 請求項２に記載の残銑穿孔用ビットであって、
   前記外周側メタルクラウンは前記内周側メタルクラウンと一体に接合されており、
   前記内周側メタルクラウンは前記ソリッドビットと一体に接合されていることを特徴とする残銑穿孔用ビット。
4. 請求項２又は請求項３に記載の残銑穿孔用ビットであって、
   前記ソリッドビットには給水孔が設けられており、
   前記外周側メタルクラウンには、残銑の切り屑を前記メタルクラウンの外側に排出するための複数のスリットが、周方向に間隔を存して設けられていることを特徴とする残銑穿孔用ビット。
5. 請求項１から請求項４の何れか１項に記載の残銑穿孔用ビットであって、
   残銑に複数の孔を一部重複させながら環状の連続孔を設けて、切断面を形成する際に使用するものであり、
   孔の位置がずれて不連続になっている範囲に合わせて前記外周側メタルクラウンを設置し、ガイド用の外周溝を切削させ、
   前記内周側メタルクラウンで前記外周側メタルクラウンを補強しながら、前記外周溝の幅を広げ、
   中央の前記ソリッドビットで不連続孔の部分を穿孔、除去することを特徴とする残銑穿孔用ビット。

Images