JP4856689B2 - 掘削ビット - Google Patents

Description

本発明は高炉の出銑口又は転炉の出鋼口において高温下で使用する削岩機のロッドの先端に装着する掘削ビットに関するものである。

従来、高炉の出銑口を閉鎖しているマッド材を穿孔して開口部を形成して溶銑を排出し、再びマッド材で出銑口を閉塞する。

上記作業を繰返すことにより、出銑口に溶銑やスラグ等が付着して出銑口がマッド材以外で閉塞し、溶銑の排出が悪くなる。

又マッド材自体に溶銑等が浸潤してマッド材が劣化し、マッド材による出銑口の閉塞が不充分となり、溶銑が漏れた。

この状態において定期的に出銑口に付着したスラグや溶銑を除去し、新しいマッド材で出銑口を閉塞したりするなど出銑口の補修作業を行う必要があり、この補修作業を行うため、回転可能なロッドの先端に取り付けられる掘削ビットの鋼製台金の先端面に穿設した有底孔内に超硬チップを鋼製スリーブ（固定部材）を介して支持し、上記台金と上記スリーブとを溶接により固定し、超硬チップと鋼製スリーブとを例えば高温用ろう付け（真ちゅう）して１体に固定するものであった（特許文献１）。

しかし、上記鋼製スリーブの内周面は先端開口部から底面まで同一径の筒体であり、超硬チップの筒形本体を該スリーブ内に先端開口部から底面まで嵌合するものであって、該スリーブの内周面は超硬チップの外周面と同一径に嵌合し、嵌合面を銅ろうによりろう付けするものであるため、高温の出銑口又は出銑口内に入ると銅ろうがスリーブの開口部から溶出した。そのため該スリーブから超硬チップは分離し易いという問題があった。

即ち超硬チップが台金に溶接したスリーブからろう付けの溶融により抜け出し遊離し易いという重大な欠陥があった。

又台金に穿設した有底孔に直接超硬チップを植設し、該チップと台金とを直接溶接固定する掘削ビットが認められる（特許文献２、図８）。

このような超硬チップは溶接温度の影響を直接受けて亀裂を生じ易く又は変質して台金から分離し易いという問題があった。

又鋼製台金の表面に超硬チップの外径よりも大径のチップ穴を設け、ほぼ錐形の超硬チップの基部を該チップ穴に嵌め込むとともに、外径が前記チップ穴の内径とほぼ等しく、中央部に上記超硬チップの中間に係合する通孔を有する押え板を前記チップ穴に嵌め込み、上記超硬チップの外周面を前記通孔内周面で押え付けた状態で、押え板の外周部を上記チップ穴の周縁部に溶接固着した（特許文献３）。

上記押え板は中央部の超硬チップの錐形傾斜面を中央部の通孔内周面で押え付けた状態に支持するために、チップ穴内壁面とチップ外周面との間に適度の隙間を保つ必要があり、かつ上記隙間内の空気は膨張するため未溶接部又は空気流通用の細い通孔を穿孔する必要があり構造が複雑であった（特許文献３、段落「００１１」「００１３」）。

特開２００６−３２８４８１号 特開２００７−１３１８７４号 特開２００６−２８９５４９号

本発明は高温による鞘管（上記スリーブ）と超硬チップとのろう付部の溶融による分離現象がなく、かつ台金との溶接による亀裂・変質及びそれによる台金よりの分離のない安全な超硬チップによる耐高温掘削ビットを簡便迅速に得ることを目的とする。

上記の目的を達成するため本発明は
第１に先端部をほぼ錐形に、本体部を円筒形に形成してなる超硬チップに、上記先端部の中程傾斜外周面から上記本体部の外周面に亘って鋼製鞘管の内周面を嵌合し、かつ上記中程傾斜外周面と、該鞘管の先端部傾斜内周面とを係合し、嵌合及び係合部分をろう付けして上記超硬チップと上記鞘管とを１体とし、上記超硬チップを上記鞘管を介して鋼製台金の先端面に穿設した有底孔内に嵌合支持し、上記鞘管の外周面が円筒形であり、その高さを上記有底孔の深さより大として該鞘管の外周面を上記台金の上記先端面より突出させて突出部を形成し、かつ上記鞘管の上記突出部と上記台金とを溶接してなる掘削ビット、
第２に上記鞘管の先端開口部から上記超硬チップの先端中心部分を突出し、該鞘管及び該チップの他端を上記有底孔の底面に支持した上記第１発明記載の掘削ビット、
第３に掘削ロッドの先端に設けた掘削ビットの上記鋼製台金の先端面が２段先端面よりなり、上記２段先端面は大径先端面と、その中央部に共通中心線上に突出した小径先端面とよりなる上記第１又は第２発明記載の掘削ビット、
によって構成される。

従って掘削ロッド（図７）の先端に台金を接続し、台金の先端面に複数の超硬チップを突設してなる掘削ビットを高温の出銑口又は出鋼口に向って上記掘削ビットの先端部からドリルにより回転叩打して打撃進入させて出銑口又は出銑口の内周スリーブ煉瓦又はマッド材を破砕することができる。

その際、掘削ビットの台金に支持した上記超硬チップはその先端部が鞘管の先端部内周面に係合して鞘管から抜け出すおそれがなく、かつ鞘管は先端部が厚く、そのため先端部が台金に確実に保持されて出銑口又は出鋼口のマッド材又は内周スリーブ煉瓦等の破砕修正が支障なく行われる。

本発明は上述のように構成したので、超硬チップの先端部が鞘管の先端部に引掛かって台金に確り溶接固定した当該鞘管から分離するおそれが無く、鞘管の先端部溶接厚さも大で溶着し易い安全な出銑口又は出鋼口の掘削ビットが簡便に得られる効果がある。又該ビットの小径先端面を先行案内させ得て掘削を安全正確に行うことができる効果がある。

削岩機（図示していない）に回転打撃掘削ロッド１が設けられ、該ロッド１の先端に掘削ビット２の鋼製台金３がフランジ４，４、ボルト５又はネジ締結によって設けられる。

鋼製台金３は２段先端面３’，３”よりなり、中央小径先端面３”が大径先端面３’の中央部に共通中心線ｃ上に突出し、中央小径先端面３”の側面６が出銑口又は出鋼口７の周面に残るマッド材又はスリーブ煉瓦８の内周に挿入され（図７）、掘削ビット２による推進を案内することができる。

上記台金３の先端面３’，３”にはそれぞれ複数の有底孔９を穿設し、それぞれの有底孔９内に超硬合金による超硬チップ１０を鋼製鞘管１１を介して嵌合支持する。

超硬チップ１０は先端部１０’をほぼ円錐形に、本体部１０”を円筒形に形成してなり、
上記先端部１０’の中程傾斜外周面１０ａから上記本体部１０”の円筒外周面１０ｂに亘って鋼製鞘管１１の内周面を嵌合し、
上記中程傾斜外周面１０ａと、上記鞘管１１の先端部傾斜内周面１１ａとを傾斜面相互に係合及び嵌合させる（図２（イ）図）。

上記係合及び嵌合に際し図１（イ）図に示す鞘管１１の内面に融点約１０８０℃の溶融黄銅を注入供給した状態で、図１（ロ）図に示す超硬合金（タングステンカーバイド）による超硬チップ１０を図２（イ）図に示すように嵌合し、冷却することによって上記係合及び嵌合部の間隙（約０．２ｍｍ）内に黄銅ろう付け１２を行い、チップ１０と鞘管１１とを１体とすることができる。

その後、図２（イ）図に示す１体のチップ１０と鞘管１１とは図２（ロ）図に示す有底孔９内に約０．１ｍｍ程度の間隙ｓを介して嵌合させる。

鞘管１１の外周面は円筒形であって、その高さは図３に示すように有底孔９の深さより大で、先端面３’，３”から突出１１ｂさせる（図３）。

この突出部１１ｂの内周面１１ａは頂度上記チップ１０のほぼ錐形先端部の外周面１０ａと嵌合及び係合し、該突出部１１ｂの外周面は円筒形であるため肉厚ｔが先端部程大である。

そして上記突出部１１ｂと台金３の先端面３’，３”とを電気溶接１３により溶着する。

その状態において上記チップ１０の先端中心部分１０ｃは上記溶接による溶接１３及び鞘管１１の先端開口部から突出する。

溶鉱炉の出銑口又は転炉の出鋼口に向う掘岩機（ドリル）に装着される回転打撃掘削ロッド１の先端に着脱自在に設けられる掘削ビット２の鋼製台金３の上記大小径先端面３’,３”に鋼製鞘管１１を介して溶接１３され、かつ該鞘管１１の内周面に嵌合及び係合させて、ろう付け１２により超硬チップ１０を固定して上記掘削ビット２を形成することができる。

この掘削ビット２を出銑口又は出鋼口７に回転打撃により進入し、開口または内周スリーブ煉瓦８又はマッド材を破砕することができる（図７）。

その状態で超硬チップ１０における先端部１０’の中程傾斜外周面１０ａが、上記鞘管１１の先端部傾斜内周面１１ａに引掛って係合しているため該チップ１０が鞘管１１の内部を摺動するおそれがなく、鞘管１１から分離するおそれは無く、該チップ１０が上記台金３の上記先端面３’,３”から遊離することは無く、上記出銑口又は出鋼口７内における上記ビット２の回転打撃推進又は後退動作は安全に行われる。

（イ）図は鞘管の縦断面図、（ロ）図は超硬ビットの正面図、（ハ）図は有底孔の縦断面図である。 （イ）図は超硬ビットと鞘管との嵌合ろう付け状態の縦断面図、（ロ）図は有底孔の縦断面図である。 鞘管を台金の有底孔に嵌合し、該台金と接着した状態の縦断面図である。 掘削ビットの拡大斜視図である。 本発明の掘削ビットの平面図である。 上記掘削ビットにおける超硬チップの配置を示す平面図である。 図６の正面図である。

符号の説明

１ 回転打撃掘削ロッド
２ 掘削ビット
３ 鋼製台金
３’，３” 先端面
６ 側面
７ 出銑口又は出鋼口
８ スリーブ煉瓦
９ 有底孔
１０ 超硬チップ
１０’ 先端部
１０” 本体部
１０ａ 中程傾斜外周面
１０ｂ 円筒外周面
１１ 鋼製鞘管
１１ａ 先端部傾斜内周面
１１ｂ 突出部
１２ 黄銅ろう付け
１３ 溶接
ｔ 肉厚

Claims (3)

1. 先端部をほぼ錐形に、本体部を円筒形に形成してなる超硬チップに、
   上記先端部の中程傾斜外周面から上記本体部の外周面に亘って鋼製鞘管の内周面を嵌合し、かつ上記中程傾斜外周面と、該鞘管の先端部傾斜内周面とを係合し、
   嵌合及び係合部分をろう付けして上記超硬チップと上記鞘管とを１体とし、
   上記超硬チップを上記鞘管を介して鋼製台金の先端面に穿設した有底孔内に嵌合支持し、上記鞘管の外周面が円筒形であり、その高さを上記有底孔の深さより大として該鞘管の外周面を上記台金の上記先端面より突出させて突出部を形成し、
   かつ上記鞘管の上記突出部と上記台金とを溶接してなる掘削ビット。
2. 上記鞘管の先端開口部から上記超硬チップの先端中心部分を突出し、該鞘管及び該チップの他端を上記有底孔の底面に支持した請求項１記載の掘削ビット。
3. 掘削ロッドの先端に設けた掘削ビットの上記鋼製台金の先端面が２段先端面よりなり、上記２段先端面は大径先端面と、その中央部に共通中心線上に突出した小径先端面とよりなる請求項１又は２記載の掘削ビット。

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