JP4984494B2 - 錐先ビット - Google Patents

Description

本発明は、高炉の出銑口を開口する際に使用される錐先ビットに関するものである。

高炉から溶銑を排出する際には、出銑口の内部に充填された充填物（マッドと呼ばれる耐火物の一種）を除去して、出銑口を開口する必要がある。出銑口の開口作業は、開口機と呼ばれる専用の装置を使用する。その方法は、錐先ビットを用いて出銑口内のマッドを削り、かつ出銑口から排出しながらマッドを突き破るものである。
錐先ビットは、先端面に超硬合金で形成された刃先を有しており、開口機に配設された中空管の先端に取付けられる。中空間の内部は圧縮空気が流通する流路になっており、開口機によって中空管が回転しつつ前進することによって、錐先ビットが回転して、刃先がマッドを削り取る。そして、中空管を介して供給される圧縮空気によってマッドの削り屑を出銑口の外へ排出しながら錐先ビットが進行する。

つまり錐先ビットはマッドを削りかつ出銑口から排出するものであり、その形状は種々検討されている。
たとえば特許文献１には、錐先ビットの先端面のみならず、側面に設けられるくびれ部を除く壁面（以下、側壁面という）も刃先を取付けて、その側壁面に取付けた刃先の直近に圧縮空気を噴出させる錐先ビットが開示されている。この錐先ビットは、側壁面に取付けられた刃先がマッドを削るので、摩擦によって側壁面の刃先の温度が上昇する。そこで、側壁面の刃先に圧縮空気を吹き付けて冷却するために、錐先ビットの側壁面（かつ刃先の直近）に圧縮空気の噴き出し孔を設ける必要がある。

特許文献１に開示されたような、側壁面にも刃先を有する錐先ビットは、マッドを削りながら進行する際の抵抗が大きくなる。つまり、錐先ビットの側壁面とマッドに生じる空洞の壁面との摩擦が増大して、錐先ビットの進行に支障をきたす。
そこで、特許文献１に開示された錐先ビットの問題点を解消するために、図３に示すような錐先ビットが使用されていた。

図３に示すように、錐先ビット１は中空管２の先端に取付けられる。錐先ビット１の先端面には複数個の刃先３が取付けられ、錐先ビット１の側面には２ケ所のくびれ部４が設けられる。そのくびれ部４には、それぞれ圧縮空気の噴き出し孔５（以下、空気噴き出し孔という）が設けられる。
この図３に示す錐先ビット１は、側壁面に刃先３がないので、特許文献１に開示された錐先ビットに比べて、錐先ビットの側壁面とマッドに生じる空洞の壁面との摩擦が減少する。また側壁面に刃先３がない故に、側壁面（すなわち側面のくびれ部４を除く壁面）に空気噴き出し孔５を設ける必要はない。

錐先ビット１の側面のくびれ部４は、先端面に取付けられた刃先３によって削られたマッドの削り屑を出銑口の外へ排出するための通路となる。図３に示す錐先ビット１は、くびれ部４に空気噴き出し孔５を設けており、中空管を介して供給される圧縮空気が空気噴き出し孔５からくびれ部４に噴き出す。したがって、刃先３がマッドを削ることによって発生する削り屑を容易に排出することができる。

しかしながら、図３に示す錐先ビット１は、側面のくびれ部４を除く壁面（すなわち側壁面）とマッドに生じる空洞の壁面とが接触するのは避けられず、錐先ビット１がマッドを削りながら進行するのを妨げる抵抗となる。
つまり図３に示す錐先ビット１は、マッドを削りながら進行する際の抵抗を軽減する観点から、改善の余地が残されていた。
実開平5-14140 号公報

本発明は上記のような問題を解消し、高炉の出銑口を開口するにあたって、錐先ビットの側壁面とマッドに生じる空洞の壁面との抵抗を軽減して作業効率を向上し、作業に要する時間を短縮できる錐先ビットを提供することを目的とする。

本発明は、高炉の出銑口の開口に使用される錐先ビットであって、錐先ビットの径は先端から後端へ向けて縮小し、錐先ビットの側面に４ケ所のくびれ部が設けられ、くびれ部にそれぞれ空気噴き出し孔が設けられ、錐先ビットの先端面には中央部に複数個の中央部刃先が取付けられ、外縁部に複数個の外縁部刃先が取付けられ、錐先ビットの先端面に空気噴き出し孔が設けられ、かつ錐先ビットの外縁部に取付けられた外縁部刃先の一部分が錐先ビットの外周から突出する錐先ビットである。

本発明の錐先ビットにおいては、錐先ビットの外縁部に取付けられた外縁部刃先の一部分が錐先ビットの外周から突出する長さが１〜５mmの範囲内を満足することが好ましい。また、錐先ビットの側壁面と錐先ビットの回転軸に平行な線とのなす角が５〜10°の範囲内を満足することが好ましい。

本発明によれば、高炉の出銑口を開口する作業の効率を向上し、作業に要する時間を短縮できる。

図１は、本発明の錐先ビットの例を模式的に示す斜視図である。
錐先ビット１は、先端面から後端へ向けて径が縮小している。その縮小の比率は、錐先ビット１の側壁面と錐先ビット１の回転軸に平行な線とのなす角θを指標として表わす（図２参照）。本発明では角θの値は特定の範囲に限定しない。ただし角θが５°未満では、錐先ビット１の側壁面とマッドに生じる空洞の壁面とが接触するので、錐先ビット１がマッドを削りながら進行するのが妨げられる。一方、角θが10°を超えると、錐先ビット１の後端が細くなるので、強度が低下し、マッドを削りながら進行する際に錐先ビット１が破断する。したがって、錐先ビット１の側壁面と錐先ビット１の回転軸に平行な線とのなす角θは５〜10°の範囲内を満足するのが好ましい。

このように錐先ビット１の先端面から後端へ向けて径を縮小することによって、後述する圧縮空気の通路が十分に確保され、錐先ビット１がマッドを削ることによって発生するマッドの削り屑を容易に排出することが可能となる。
錐先ビット１の先端面には複数個の刃先3a，3bが取付けられる。
錐先ビット１の先端面の中央部に取付けられる刃先3a（以下、中央部刃先という）の形状は特に限定しない。図１には中央部刃先3aを５個取付ける例を示したが、中央部刃先3aの個数は５個に限定せず、錐先ビット１の先端面の大きさに応じて適宜設定すれば良い。また、中央部刃先3aは全て同一形状のものを使用しても良いし、あるいは異なる形状のものを併用しても良い。

錐先ビット１の先端面の外縁部に取付けられる刃先3b（以下、外縁部刃先という）は、その一部分が錐先ビット１の外周から突出する。外縁部刃先3bが錐先ビット１の外周から突出する長さＬ（図２参照）は特定の範囲に限定しない。ただし長さＬが１mm未満では、マッドに生じる空洞が狭くなり、錐先ビット１の側壁面とマッドに生じる空洞の壁面とが接触するので、錐先ビット１がマッドを削りながら進行するのが妨げられる。一方、長さＬが５mmを超えると、外縁部刃先3bの突出した部位の強度が低下し、マッドを削りながら進行する際に外縁部刃先3bが破断する。したがって、外縁部刃先3bが錐先ビット１の外周から突出する長さＬは１〜５mmの範囲内を満足するのが好ましい。なお、図１には外縁部刃先3bを４個取付ける例を示したが、外縁部刃先3bの個数は４個に限定せず、錐先ビット１の先端面の大きさに応じて適宜設定すれば良い。

このように外縁部刃先3bの一部分を錐先ビット１の外周から突出させることによって、錐先ビット１の側壁面とマッドに生じる空洞の壁面との接触を回避できる。その結果、錐先ビット１がマッドを削りながら容易に進行することが可能となる。
さらに錐先ビット１の先端面には空気噴き出し孔5aが設けられる。中空管２を介して供給される圧縮空気がこの空気噴き出し孔5aから錐先ビット１の進行方向に噴き出し、マッドの削り屑を吹き飛ばすので、中央部刃先3aと外縁部刃先3bがマッドを効率良く削ることが可能となる。

錐先ビット１の側面には４ケ所のくびれ部４が等間隔で設けられる。発明者らの研究によれば、くびれ部４を設ける位置が少ない場合（すなわち３ケ所以下）は、空気噴き出し孔5aから噴き出す圧縮空気によって吹き飛ばされた削り屑が出銑口の外へ排出され難い。一方、くびれ部４を設ける位置が多い場合（すなわち５ケ所以上）は、錐先ビット１の先端面が狭くなり、十分な数の中央部刃先3aと外縁部刃先3bを取付けられない。したがって、くびれ部４は等間隔で４ケ所に設けるのが最適である。

このくびれ部４は、マッドの削り屑を出銑口の外へ排出するための通路となる。くびれ部４には、それぞれ空気噴き出し孔5bが設けられる。中空管２を介して供給される圧縮空気がこの空気噴き出し孔5bからくびれ部４に噴き出し、マッドを排出する推進力となる。
以上に説明した通り、本発明の錐先ビット１は、
(a) 錐先ビット１の側壁面とマッドに生じる空洞の壁面との摩擦を軽減し、
(b) マッドの削り屑の通路となるくびれ部４に圧縮空気を噴き出すことによって、削り屑の排出効率を高める
ことができる。その結果、高炉の出銑口の開口作業に要する時間を短縮することが可能となる。

開口機を用いて、錐先ビットを用いて出銑口内のマッドを削り、かつ出銑口から排出しながら出銑口内のマッドを突き破るという手順で出銑口を開口した。その際、錐先ビットは図１に示すものを使用した。錐先ビットの角θは７°とし、長さＬは２mmとした。上記の手順で出銑口を開口しながら、マッドに生じる空洞の深さを、高炉鉄皮の外表面から測定した。その結果を図４に示す。これを発明例とする。

一方、比較例として、図３に示す錐先ビットを用いて、同様の手順で出銑口を開口しながら、マッドに生じる空洞の深さを測定した。その結果を図５に示す。
図４，５から明らかなように、発明例では出銑口の開口に要する時間は12分であったのに対して、比較例では42分であった。
つまり、本発明の錐先ビットを使用することによって出銑口の開口作業に要する時間を短縮できることが確認された。

本発明の錐先ビットの例を模式的に示す斜視図である。 本発明の錐先ビットと外縁部刃先との配置を示す断面図である。 従来の錐先ビットの例を模式的に示す斜視図である。 発明例の開口時間と空洞の深さとの関係を示すグラフである。 比較例の開口時間と空洞の深さとの関係を示すグラフである。

符号の説明

１ 錐先ビット
２ 中空管
３ 刃先
3a 中央部刃先
3b 外縁部刃先
４ くびれ部
５ 空気噴き出し孔
5a 先端面に設けられた空気噴き出し孔
5b くびれ部に設けられた空気噴き出し孔

Claims (2)

1. 高炉の出銑口の開口に使用される錐先ビットであって、前記錐先ビットの径は先端から後端へ向けて縮小し、前記錐先ビットの側面に４ケ所のくびれ部が設けられ、前記くびれ部にそれぞれ空気噴き出し孔が設けられ、前記錐先ビットの先端面には中央部に複数個の中央部刃先が取付けられ、外縁部に複数個の外縁部刃先が取付けられ、前記錐先ビットの先端面に空気噴き出し孔が設けられ、かつ前記錐先ビットの外縁部に取付けられた前記外縁部刃先の一部分が前記錐先ビットの外周から突出し、該外縁部刃先の一部分が前記錐先ビットの外周から突出する長さが１〜５mmの範囲内にあることを特徴とする錐先ビット。
2. 前記錐先ビットの側壁面と前記錐先ビットの回転軸に平行な線とのなす角が５〜10°の範囲内にあることを特徴とする請求項１に記載の錐先ビット。

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