JP4759364B2

JP4759364B2 - 出湯口開孔用ドリル

Info

Publication number: JP4759364B2
Application number: JP2005314852A
Authority: JP
Inventors: 安志中園
Original assignee: 株式会社中園工業所
Priority date: 2005-10-28
Filing date: 2005-10-28
Publication date: 2011-08-31
Anticipated expiration: 2025-10-28
Also published as: JP2007119868A

Description

本発明は、例えば、高炉、灰溶融炉又はゴミ溶融炉のスラグや溶融金属の出湯口を開孔する場合に使用する出湯口開孔用ドリルに関する。

ゴミ溶融炉等の出湯口を開孔する場合の装置として、例えば、特許文献１に記載のように削岩機が使用されている。このような削岩機用のビットは、例えば、特許文献２に記載のように、先端部に硬質刃体が設けられたヘッド部と、打撃装置に連結されるシャンク部（軸部）とを備えている。そして、このヘッド部とシャンク部は別体に形成されていると共に、さく孔時の正転状態ではヘッド部とシャンク部が分離不能に結合され、逆転状態では分離可能に連結されている。

特開２００２−２６７１４２号公報特開２００２−３４９１７２号公報

しかしながら、さく孔用ビットにおいて軸部とヘッド部が分離可能に連結されると、その部分の連結強度が下がり、繰り返し使用すると、その部分で破壊するという問題がある。そこで、一部においては、ヘッド部と軸部を溶接することによって一体化することも行われているが、このような出湯口開孔用ドリルにおいても、最終的には溶接部分で破損したり、ヘッド部に設けられている硬質刃体が飛ぶ等してその寿命を終える。
一方、溶融炉の出湯口を穿つ出湯口開孔用ドリルにおいては、特に使用環境が高温であるので、軸部からヘッド部に冷却、及び切削した耐火物を排出するために圧縮空気が送られているが、従来の出湯口開孔用ドリルにおいては、冷却が十分でないので、出湯口開孔用ドリル自体の寿命が短いという問題があった。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、従来の出湯口開孔用ドリルの欠点となる部分を解決して、比較的寿命の長い出湯口開孔用ドリルを提供することを目的とする。

前記目的に沿う第１の発明に係る出湯口開孔用ドリルは、外形断面が円形かつ長尺の軸部と、削り刃を有し前記軸部の先部に設けられたヘッド部とを有し、前記軸部の中央には前記ヘッド部に圧縮空気を導く送気孔が設けられた出湯口開孔用ドリルであって、
前記軸部と前記ヘッド部が一体となって、前記軸部に設けられた前記送気孔は前記ヘッド部の先端まで連通し、
前記ヘッド部は先端に向けて徐々に拡大していると共に、該ヘッド部の周囲３方には、前記ヘッド部の周囲の一部を残した状態で、先端から基部側にかけて側部切欠きが形成され、
前記ヘッド部の先端部分には、前記ヘッド部の先端に開口する前記送気孔からの圧縮空気を前記側部切欠きに向けてそれぞれ流す３つの通気溝が放射状に形成され、
更に、前記３つの通気溝の間に形成される先端面には、該ヘッド部の側周部まで延長されて前記削り刃となる耐摩耗性の硬質材を肉盛り溶接している。

また、第２の発明に係る出湯口開孔用ドリルは、第１の発明に係る出湯口開孔用ドリルにおいて、前記ヘッド部の先端位置の最大半径は、前記軸部の半径の１．３〜１．８の範囲にある。ヘッド部の先端位置の最大半径が軸部の半径の１．３倍より小さいと、穿孔された孔と軸部の隙間が小さくなって、切削屑の排出がより困難になり、ヘッド部の先端位置の最大半径が軸部の半径の１．８倍より大きいと軸部の強度が下がる。

第３の発明に係る出湯口開孔用ドリルは、第１、第２の発明に係る出湯口開孔用ドリルにおいて、前記送気孔の直径は、前記軸部の直径の０．３〜０．５となって、前記各通気溝の断面積は、前記送気孔の断面積の０．３〜０．６の範囲にある。
送気孔の直径が軸部の直径の０．３倍未満であると、送気量が減少し、０．５倍を超えると軸部の肉厚が薄くなって軸部の強度が下がる。

第４の発明に係る出湯口開孔用ドリルは、第１〜第３の発明に係る出湯口開孔用ドリルにおいて、前記各側部切欠きはそれぞれ平面状となって、前記ヘッド部の周囲に均等配置され、かつ円弧状となった前記各側周部の先端位置の角度は３０〜５０度の範囲にある。これによって、ヘッド部の周囲に切削屑を排出するための適切な空間部を形成できる。

本発明に係る出湯口開孔用ドリルにおいては、軸部とヘッド部が一体となっているので、軸部のヘッド部の連結部分の強度が下がることがなく、その寿命がより長くなった。
また、ヘッド部は先端に向けて徐々に拡大していると共に、該ヘッド部の周囲３方には、ヘッド部の周囲の一部を残した状態で先端から基部側にかけて側部切欠きが形成されているので、削り刃によって切削された耐火物等は側部切欠きから軸部方向に圧縮空気によって押し流されて効率的に排出されると共に、軸部からヘッド部先端に向かって流れる空気がヘッド部及び軸部の冷却を行い、より効率的に出湯口開孔用ドリルを冷却し、長期の寿命となる。
また、削り刃が耐摩耗性の硬質材を肉盛り溶接して形成されているので、ヘッド部本体を形成する地金と一体化し、削り刃が脱落する等の事故が減少し、長期の寿命を有する出湯口開孔用ドリルとなる。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図１、図２は本発明の一実施の形態に係る出湯口開孔用ドリルのヘッド部の一部切欠き斜視図、図３（Ａ）は同正面図、（Ｂ）は同側面図である。

図１〜図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本発明の一実施の形態に係る出湯口開孔用ドリル１０は、軸部１１とヘッド部１２とが一体構造となっており、外形断面が円形で長尺の軸部１１及びこの軸部１１の先部に一体的に設けられたヘッド部１２は、例えば、炭素鋼、機械構造用鋼、耐熱鋼、又はステンレス鋼等のパイプから、削り出し又は鍛造等の方法で一体成形して製造されている。ここで、軸部１１とヘッド部１２はこのように一つの管材から形成するのが好ましいが、場合によっては母材と接合強度が同一か又は強く、しかもその他の機械的性質が同一又はそれ以上であれば、ヘッド部１１と軸部１２とを溶接してもよい。この実施の形態では軸部１１の直径（外径）ｄは３５〜５０ｍｍで、厚みが約１０〜１５ｍｍ程度となって、軸部１１の全長ｃは約１．５〜３ｍ程度となっている。

また、ヘッド部１２は基端が軸部１１の直径と同一となって、先部に向かって徐々に拡大（即ち、拡径）し、先端位置のヘッド部１２の最大半径ｒは、軸部１１の最大半径の１．３〜１．８（より好ましくは、１．５〜１．６）倍の範囲にある。なお、ヘッド部１２の長さｂはこの実施の形態では７０〜２００ｍｍの範囲にあり、ヘッド部１２とは軸部１２より直径（即ち、曲率範囲）が大きくなった部分をいう。
ヘッド部１２の周囲３方には周方向均等に先端から基部側にかけて平面状の側部切欠き（即ち、切り落とし面）１３〜１５が形成されている。この側部切欠き１３〜１５は、先端位置の角度が３０〜５０度の範囲で形成される横断面円弧状の３つの側周部１６〜１８をヘッド部１２の周方向均等に残した状態で形成されている。
なお、図１に示すように、この側部切欠き１３〜１５は、軸部１１の稜線ａ１の延長線をその中央位置に含むように形成するのが好ましいが、側部切欠き１３〜１５の幅方向の中心線ｍ１が軸部１１の稜線ａ１の延長線に対して、外側に開くように形成してもよい。
また、このような構造となっているので、ヘッド部１２を正面から見た場合、図２、図３（Ａ）に示すように、角部が円弧状となった三角形に見える。

軸部１１からヘッド部１２の先端位置にかけては、送気孔１９が形成されている。ヘッド部１２の先端位置の中央に開口する送気孔１９に連続して、３つの通気溝２０〜２２が設けられている。この通気溝２０〜２２は断面半円状となって、側部切欠き１３〜１５の中央位置に向かい、送気孔１９を中心として放射状に形成されている。送気孔１９の内径は軸部１１の外径の０．３〜０．５倍の範囲に形成するのが好ましい。また、ヘッド部１２の先端方向に開口する通気溝２０〜２２の断面積は、送気孔１９の断面積の例えば、０．３〜０．６倍とするのがよいが、本発明はこれらの数字に限定されるものではない。

３つの通気溝２０〜２２の間に形成されるヘッド部１２の先端面２５〜２７には、断面円弧状の側周部１６〜１８まで延長されて削り刃（ビット）２８〜３０となる耐摩耗性の硬質材を肉盛り溶接している。
この削り刃２８〜３０は溶接ビードのままであるが、予め製造した削り刃を鑞付け又は溶接する場合に比較して、より強固にヘッド部１２の本体に固着する。これによって、この出湯口開孔用ドリル１０の寿命がより長くなる。肉盛り溶接する耐摩耗性を有する硬質材は、超鋼材料であるのが好ましいが、例えば、Ｈｖ硬度３５０以上の硬化肉盛り用の材質であってもよい。

この削り刃２８〜３０の幅はこの実施の形態では１２〜２０ｍｍ程度で高さが４〜８ｍｍ程度であり、側周部１６〜１８に肉盛り溶接される削り刃２８〜３０の長さはこの実施の形態では、１５〜４０ｍｍの範囲にあるが、出湯口開孔用ドリルの用途、サイズによって変わる。
また、側周部１６〜１８に溶接される削り刃２８〜３０は同じ高さであってもよいが、ヘッド部１２の先端から基部側にかけて徐々に厚く（高く）し、側周部１６〜１８に形成される削り刃２８〜３０の頂部（即ち、溶接ビードの頂部）の位置をヘッド部１２の軸心から実質同一距離になるようにしてもよい。
この削り刃２８〜３０は肉盛り溶接のままであってもよいが、形状を整えるため、グラインダー等によって成形してもよい。
なお、軸部１１の基端部には雄ねじが形成され、回転駆動される動力軸に連結され、所定方向の回転動力を伝えるようになっている。

続いて、この出湯口開孔用ドリル１０の使用方法について説明する。
この出湯口開孔用ドリル１０を回転駆動される動力軸にねじによって結合し、必要な場合には、この出湯口開孔用ドリル１０の軸部１１をガイドローラ等で支持しておく。次に、送気孔１９に圧縮空気を送りながら、溶融炉の所定の位置にこの出湯口開孔用ドリル１０を当てて、出湯口開孔用ドリル１０に衝撃を与えながら回転させると、先端に設けられている削り刃２８〜３０によって穿孔が行われる。この場合、耐火材等の削り滓は、側部切欠き１３〜１５から軸部１１の周囲を通って孔外に排出される。
出湯口開孔用ドリル１０の回転数及び衝撃力は、出湯口開孔用ドリル１０の先端に設けられている削り刃２８〜３０が異常磨耗を生じない程度とし、インバータ制御（即ち、モータの回転制御）することによって自由に回転数及び衝撃力を制御できる。

本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、例えば、本発明の要旨を変更しない範囲で、数値、用いた材料の材質、及び製造方法を変えた場合も本発明は適用される。

本発明の一実施の形態に係る出湯口開孔用ドリルのヘッド部の一部切欠き斜視図である。本発明の一実施の形態に係る出湯口開孔用ドリルのヘッド部の一部切欠き斜視図である。（Ａ）は同正面図、（Ｂ）は同側面図である。

符号の説明

１０：出湯口開孔用ドリル、１１：軸部、１２：ヘッド部、１３〜１５：側部切欠き、１６〜１８：側周部、１９：送気孔、２０〜２２：通気溝、２５〜２７：先端面、２８〜３０：削り刃、ａ１：稜線、ｍ１：中心線

Claims

外形断面が円形かつ長尺の軸部と、削り刃を有し前記軸部の先部に設けられたヘッド部とを有し、前記軸部の中央には前記ヘッド部に圧縮空気を導く送気孔が設けられた出湯口開孔用ドリルであって、
前記軸部と前記ヘッド部が一体となって、前記軸部に設けられた前記送気孔は前記ヘッド部の先端まで連通し、
前記ヘッド部は先端に向けて徐々に拡大していると共に、該ヘッド部の周囲３方には、前記ヘッド部の周囲の一部を残した状態で、先端から基部側にかけて側部切欠きが形成され、
前記ヘッド部の先端部分には、前記ヘッド部の先端に開口する前記送気孔からの圧縮空気を前記側部切欠きに向けてそれぞれ流す３つの通気溝が放射状に形成され、
更に、前記３つの通気溝の間に形成される先端面には、該ヘッド部の側周部まで延長されて前記削り刃となる耐摩耗性の硬質材を肉盛り溶接していることを特徴とする出湯口開孔用ドリル。
請求項１記載の出湯口開孔用ドリルにおいて、前記ヘッド部の先端位置の最大半径は、前記軸部の半径の１．３〜１．８の範囲にあることを特徴とする出湯口開孔用ドリル。
請求項１及び２のいずれか１項に記載の出湯口開孔用ドリルにおいて、前記送気孔の直径は、前記軸部の直径の０．３〜０．５となって、前記各通気溝の断面積は、前記送気孔の断面積の０．３〜０．６の範囲にあることを特徴とする出湯口開孔用ドリル。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の出湯口開孔用ドリルにおいて、前記各側部切欠きはそれぞれ平面状となって、前記ヘッド部の周囲に均等配置され、かつ円弧状となった前記各側周部の先端位置の角度は３０〜５０度の範囲にあることを特徴とする出湯口開孔用ドリル。