JPH04280907A - 高炉用ドリルロッド装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】通常、製鋼作業は、連続工程として高炉内
で行われる。毎日の製錬作業中、定期的に、溶鋼を高炉
から取り出すために、まず高炉の下方壁部に出湯口を穴
開けしたのち、該湯口から溶鋼を取出すようにする。出
湯口を通じて、溶鋼を高炉から取り出した後、高炉の炉
床部における耐熱性粘土材を用いて、該出湯口を閉塞す
るようにする。炉床部では、約１６４８℃（３０００゜
Ｆ）以上の高温に達する。次のロットの溶鋼を高炉から
取り出す際には、この粘土プラグに穴明けして、高炉壁
部に再び所望の出湯口を形成するのである。出湯口を穴
明けするとともに、該出湯口を閉塞する工程は、１日当
たり数回、すなわち、毎回、出湯するごとに繰り返され
る。

【０００２】炉床側壁は、通常、少なくとも約１．８ｍ
（６フィート）と比較的厚みがある。穴明け時間（粘土
プラグに貫通穴を開口するための時間）は、通常、２分
以内である。ドリルビットと、それに関連するドリルロ
ッドとは、加熱された粘土プラグと接触するほか、出湯
口を貫通させたとき、溶鋼と瞬間的に接触するので、比
較的高温に供せられる。

【０００３】一般に、ドリルロッドと、ドリルビットと
は、ドリルビットの切断作用による切粉を取り除くため
の空気流を受容する、開口と通路とを有している。該ド
リルロッドの軸線方向通路に圧縮空気を給送して、該ド
リルビットの末広穴から排出させるようにする。圧縮空
気は、高温粘土粒子を連行して、高温流体流れを、該ド
リルビットから該ドリルロッドの外表面に沿って戻るよ
うにする。比較的高温の粘土粒子は、該ドリルロッド表
面に対して激しい加熱、浸食および磨耗作用を及ぼすの
である。従って、該ドリルビットと、ドリルロッドの構
成部分とは、いずれも激しい破壊的な加熱および磨耗作
用に供せられる。

【０００４】通常、ドリルロッドの長さは、約３乃至３
．９ｍ（約１０乃至１３フィート）である。破壊的な加
熱効果が最も著しいのは、ドリルビットと、ドリルロッ
ドにおけるドリルビット側の約１．８ｍ（約６フィート
）までの部分である。

【０００５】高温の作用によって、ドリルビットと、ド
リルロッドとに、部分溶融と、熱的ひずみの双方、また
はいずれか一方が生じる。ドリルビットと、ドリルロッ
ドとが、ただ１回の穴明けで使用不能になることが多い
。ドリルビットと、ドリルロッドの寿命を長期化すると
ともに、穴あけ作業全体の費用を最小限にするために、
多種多様の提案が行われている。

【０００６】ドリルロッドを複数個の部分に分割して、
めねじ付き管状コネクタを用いて組立てる技術が提案さ
れた。この構想は、ドリルビットと、ドリルロッドのビ
ット寄り部分とを、１乃至２回の穴あけに使用した後に
廃棄する一方、ドリルロッドの残余部分を引続き使用す
るものである。

【０００７】また、ドリルビットと、ドリルロッドのビ
ット寄り部分に対して、断熱性セラミックコーティング
で被覆する技術が提案された。この目的は、ドリルビッ
トと、ドリルロッドのそれぞれの鋼材を、高温から少な
くとも部分的に保護することによって、ドリルロッド（
多分、ドリルビットも一緒に）が、２回以上の穴明けに
使用可能になる。

【０００８】従来提案された解決法は、部分的に効果を
示しているが、ドリルビットと、ドリルロッドとは、依
然として頻繁に交換または、修理する必要がある。ドリ
ルビットは、通常、１回の穴明けごとに、交換する必要
があるので、これら構成部品の保守費用と、交換費用と
がかなりのものになる。

【０００９】従来のセラミックコーティングは、ドリル
ロッドにおいてドリルビットからの遠隔部分を保護して
いるが、これらの被覆法は、ドリルビットと、ドリルロ
ッドのビット寄りの部分と、管状コネクタ（ドリルロッ
ドの２個の部分の間に介在される）とを保護するのに効
果的でなく、これらの部品は、１回の穴明けに用いるだ
けで取換える場合が多い。ドリルロッドのコネクタは、
高温によって、関連するドリルロッド部分と熱溶接され
る場合が多い。一般に、損傷したドリルロッドと、コネ
クタとを交換する際に、無傷のドリルロッド部分を、損
傷したコネクタから切断した後、再びねじ切りして新品
のコネクタと螺合させるので、この種の修理コストが発
生する。

【００１０】また、従来のセラミックコーティングでは
、鋼材表面上に比較的肉厚の被膜を形成した場合でも、
服務寿命が比較的短いので不満足である。該コーティン
グの寿命は通常、１回ないし２回の穴明けに使用できる
だけである。コーティングが磨耗した場合、該コーティ
ングをサンドブラストを用いて取り除き、新しいコーテ
ィングを被覆させる必要があるので、再被覆コストがか
なりの金額になる。

【００１１】本発明は、ドリルロッドの外表面に沿って
流体の迅速な流れを促進して、該ドリルロッド表面上に
おいて破壊的な熱が蓄積するのを最小限に抑えるように
する構造を有するドリルロッド装置に関する。すなわち
、本発明は、加熱粒子を管表面上に阻集しやすい半径方
向の突起が欠如した平滑な連続外表面を有する、組合わ
せ式ドリルロッド装置を形成するものである。

【００１２】また、本発明は、ドリルロッドと、多分、
ドリルビットをも保護するコーティングに関する。すな
わち、本発明は、穴明け作業を１，２回行っても浸食し
たり、磨耗しない、熱安定性を有するコーティングを提
供するものである。多種多様な被覆材料の組み合わせが
提案されているが、本発明の被覆材料は、主に、珪酸ジ
ルコニアと、ジルコニアマグネシウムとを含有している
。本発明の被覆材料は、更に、アルミナ、酸化クロム、
酸化マグネシウム、ジルコニアカルシアおよびマグネシ
アアルミナなどの成分を含有している。

【００１３】本発明のコーティングを先行試験した結果
、例えば６回以上の穴明けなど、穴明け使用回数を増大
させる保護機能を達成できることが明らかになった。 本発明のコーティングでは、例えば、従来コーティング
の約０．３８１ｍｍ以上（０．０１５インチ以上）に対
べて、約０．１０１ｍｍ（０．００４インチ）と膜厚が
薄い場合でも、保護機能が優れている。

【００１４】本発明のコーティングは、原材料費と、施
工コストとをいずれも削減するものである。本発明のコ
ーティングは保護機能が優れているので、再被覆作業を
行う頻度が減少する。また、本発明のコーティングを使
用した場合、ドリルロッドの交換頻度が減少する。

【００１５】本発明の好ましい実施態様において、鋼製
ドリルビット表面と、鋼製ドリルロッド表面とに対して
、めっきを施すことによって、セラミックコーティング
の定着を容易にするための下地を提供している。有用な
めっき材料の一つとして、９０％のニッケルと、１０％
のクロムとを含有する合金を、約０．０２５ｍｍ（０．
００１インチ）乃至約０．０７５ｍｍ（０．００３イン
チ）の範囲内の膜厚に形成する。別の方法では、該下地
を、３０％の珪酸ジルコニアと、２０％のジルコニアマ
グネシウムと、５０％の上記ニッケルクルム合金とを含
有する材料の薄膜で形成ことができる。

【００１６】めっきを施した下地に対して、市販のプラ
ズマトーチを用いて、周知のプラズマ溶射法によりセラ
ミックコーティングを被覆させる。プラズマガスは、不
活性窒素を使用する。

【００１７】図１は、高炉の炉床側壁に穴明けする、製
鉄業において用いられる従来のドリルビット付きドリル
ロッド装置を示している。これらの穴は、高炉から溶鋼
を取り出すのに用いられるので、通常、出湯口と呼ばれ
るものである。本発明に係わるドリルロッド装置は、円
周方向に隔置された複数個の刃部（１２）を、ドリル軸
線（１４）のまわりに配列させたドリルビット（１０）
を含有している。該ドリルビット（１０）の円筒形ハブ
部分（１６）は、ドリルビット（１０）を細長いドリル
ロッド（１７）に取着させる、ねじ穴を有している。複
数個の末広穴（２０）が、該ねじ穴から前方（図中では
左側）に向けて延在しており、かつ圧縮空気を、刃部（
１２）の相互の間隙に給送させる通路を形成するもので
ある。圧縮空気は、まず圧縮空気管路（図示省略）から
ドリルロッド（１７）の後端部（右端部）に給送された
のち、ドリルロッド（１７）の中央通路（軸線方向通路
）（２２）を右から左へ向けて流れる。

【００１８】ドリルロッド（１７）は、その後端部（右
端部）にねじ（２４）を螺刻させた、細長い円筒状構造
を有している。ねじ（２４）は、ドリルロッド（１７）
を掘削機械（図示省略）に取り外し可能に連結するため
に用いられる。この種の掘削機械は、例えば、１９８１
年６月１６日付米国特許第４，２７３，２０２号中に開
示されている。該掘削機械は、ドリルロッド（１７）と
、ドリルビット（１０）とに回転運動を付与するために
、ドリルロッド（１７）に螺着されたチャックを有する
原動機を具備している。ドリルロッド（１７）と、ドリ
ルビット（１０）との回転数は、通常、約１２０　　ｒ
．ｐ．ｍ．である。

【００１９】原動機は、ドリル軸線（１４）に沿って直
線運動できるように、軌道上に配置してある。ドリルロ
ッド装置を、ドリルビット（１０）によって開口された
穴に前進させるために、別の原動機が、該原動機に対し
てチェーン伝導連結してある。ドリルビット（１０）の
長さ（２４）は、通常、約３乃至３．９ｍ（１０乃至１
３フィート）である。ドリルビット（１０）の直径は、
約６３．５ｍｍ（約２．１／２インチ）である。ドリル
ロッド（１７）の直径が、約３４．９ｍｍ（約１．３／
８インチ）であるのに対して、中央通路（２２）の直径
が、約７．９３ｍｍ（約５／１６インチ）である。

【００２０】図１では、ドリルビット（１０）を用いて
、高炉の側壁に形成される出湯口を鎖線（２６）で示し
ている。出湯口の直径は、環状空間（２７）を該穴表面
と、ドリルロッド（１７）の外表面の間に環状空間（２
７）を提供できるように、約６３．５ｍｍ（約２．１／
２インチ）に設定してある。この環状空間（２７）の半
径方向寸法は、約１２．７ｍｍ（約１／２インチ）であ
る。圧縮空気は、中央通路（２２）と、環状空間（２７
）を通って、ドリルロッド（１７）の右端部へ給送され
る。空気の流れは、加熱された粘土粒子（切粉）を連行
して、該粒子を、環状空間（２７）を介して左から右へ
向けて移送させるのである。

【００２１】通常、穴明けを１回行うと、ドリルビット
と、ドリルロッドとが焼損して、部分的に溶融する。こ
の溶融は、ドリルロッドに沿って、ドリルビットから右
方向に測定して、約０．９乃至１．８ｍ（約３乃至６フ
ィート）の距離に亘って生じる。この溶融作用を最低限
に抑えるために、ドリルビットと、ドリルロッドの外表
面を、珪酸ジルコニア（ＺｒＳｉＯ４）あるいは、珪酸
ジルコニアと酸化チタン（ＴｉＯ２）の組合わせを含有
するセラミックコーティングで被覆することを提案した
。このセラミックコーティングは、通常、ドリルロッド
（１７）の少なくとも約２．１ｍ（７フィート）の長さ
に亘って、かつ少なくとも約０．３８ｍｍ（０．０１５
インチ）（最大約０．６３５ｍｍ（約０．０２５インチ
）の膜厚に形成してある。

【００２２】膜厚の比較的大きいセラミックコーティン
グは、欠けやすいことが判明した。また、シリカ成分が
ガラス状態になり、（ドリルビット（１０）が高炉側壁
に穴開けした際に）出湯口（２６）を通って流出する溶
鋼に付着しやすい。溶鋼は、ドリルロッド（１７）を急
速に溶融、損傷させるのである。従来のコーティングは
、ドリルロッド（１７）を１回の穴開け作業を保護する
だけでも部分的にしか有効でなかった。

【００２３】熱損傷効果を最小限に抑える別の実施態様
において、図２に示される構造を有する別のドリルロッ
ド装置を考案した。図２に示されるドリルロッド装置は
、少なくとも２回以上の穴開け作業に用いても、該ドリ
ルロッドの少なくとも一部分を保存し得るように、該ド
リルロッドをいくつかの部分に分割して製造される。

【００２４】図２のドリルロッド装置は、短いドリルロ
ッド部分（２９）と、管状コネクタ（３０）と、別のド
リルロッド部分（３１）とを具備している。ドリルロッ
ド部分（２９），（３１）の対向端部では、コネクタ（
３０）のめねじに螺着させるためのおねじが螺刻してあ
る。すなわち、ドリルロッドを組合わせ式にすることに
よって、最初の穴明け作業を終了したのち、無傷のドリ
ルロッド部分（２９）を再使用するようにする。熱損傷
されたドリルビット（１０）と、ドリルロッド部分（３
１）と、管状コネクタ（３０）とは、通常、１回使用す
ると廃棄される。ドリルロッド部分（２９）の長さは、
約２．４乃至３．０ｍ（８乃至１０フィート）に設定す
ることができる。ドリルロッド部分（３１）と、管状コ
ネクタ（３０）との総合長さは、通常、約０．９乃至１
．５ｍ（３乃至５フィート）である。図２のドリルロッ
ド装置は、図１の場合と比較して、材料の節約が可能と
なる。

【００２５】しかし、コネクタ（３０）が、ドリルロッ
ド部分（２９）のねじ部に熱溶接されるので、ドリルロ
ッド部分（２９）を、コネクタ（３０）から分離するの
が困難な場合が多い。この様な場合、ドリルロッド部分
（２９）をコネクタ（３０）から切断したのち、該ドリ
ルロッド部分（２９）の左端部を再び螺刻して、該ドリ
ルロッド部分（２９）を新しいコネクタ（３０）に螺着
させるようにする。

【００２６】図２から理解されるように、管状コネクタ
（３０）の直径は、ドリルロッド部分（３１）の直径に
比べて、著しく大きく設定してある。したがって、コネ
クタ（３０）は、その左端部に、肩部（３３）を形成し
ており、また、該肩部（３３）は、ドリルロッド装置を
包囲する該環状空間に沿って流れる高温切粉（粒子）の
層流を妨害するのである。

【００２７】ドリルロッド部分（３１）の表面上で、該
肩部（３３）のすぐ上流の箇所において、粒子のよどみ
が生じることから、該粒子が、ドリルロッド部分（３１
）の表面と長い時間に亘って直接接触するので、ドリル
ロッド装置に損傷を与えるものと信じる。飛塵は、例え
、約９８２℃（１８００°Ｆ）に近い温度に達した場合
でも、ドリルロッド装置を損傷する心配が少ない。圧縮
空気は、該ドリルロッド部分（３１）の表面をスクラビ
ングするので、該ドリルロッド部分（３１）の表面上の
熱が空気流に運ばれる。ドリルロッド部分（３１）の表
面上で、該肩部（３３）のすぐ上流の箇所において、高
温粒子の流れが妨害されると、このよどみによって、該
ドリルロッドの基材が直接的に焼損される。このような
焼損の危険は、空気流によって緩和させることが不可能
である。

【００２８】空気流の冷却作用を向上させるために、本
発明は、例えば、図３、図４、および図５に示される構
造を有する、組合わせ式ドリルロッド装置を提供するも
のである。

【００２９】図３は、比較的長いドリルロッド部分（３
９）と、比較的短い管状スペーサ（４１）とを含有する
、組合わせ式ドリルロッド装置を示している。該スペー
サ（４１）の長さは、約０．３乃至０．９ｍ（約１乃至
３フィート）である。該スペーサ（４１）の外径は、ド
リルビット（１０）との接合部から、ドリルロッド部分
（３９）との接合部まで一定である。ドリルビット（１
０）と、スペーサ（４１）では、それぞれ螺合すべきね
じ部（４７）が螺刻してある。スペーサ（４１）と、ド
リルロッド部分（３９）は、それぞれの入れ子部分に、
別の螺合可能なねじ部（４９）を螺刻している。 ドリルビット（１０）と、ドリルロッド部分（３９）の
ねじ部に対して、スペーサ（４１）の螺入と離脱を容易
にするために、スペーサ（４１）は、２個の対向するレ
ンチフラット（４３）を設けることができる。これらの
レンチフラット（４３）は、流れを阻止する効果が全く
ない。

【００３０】本発明の好ましい実施態様において、スペ
ーサ（４１）の外側と、ドリルロッド部分（３９）の左
端部上に、基材を保護するセラミックコーティングを被
覆する。該コーティングの好ましい軸線方向長さは、ド
リルビット（１０）から測定して、約２．１ｍ（約７フ
ィート）である。境界点（４５）は、ドリルロッド部分
（３９）の被覆部分と、非被覆部分とを分離するもので
ある。

【００３１】好ましいセラミックコーティングは、下記
の配合（組成百分比、重量％）のうち、いずれか任意の
ものに従って調製される。

【００３２】 配合１ 　　　　ＺｒＭｇＯ３　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　４０％）　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　）＊最適量　　　　ＺｒＳｉＯ４　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　６０
％）配合２ 　　　　ＺｒＭｇＯ３　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　４０％）　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　）　　　　ＺｒＳｉＯ４　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　４０％）　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　）　　Ａｌ２
Ｏ３　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　２０％）　　配合３ 　　ＺｒＭｇＯ３　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　４０％）　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　）　　　　ＺｒＳｉＯ４　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　４０％）　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　）　　ＣａＯ
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　２０％）　　配合４ 　　　　ＺｒＭｇＯ３　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　４０％）　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　）　　　　ＺｒＳｉＯ４　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　４０％）　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　）　　Ａｌ２
ＭｇＯ４　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　２０％）　　配合５ 　　　　ＺｒＭｇＯ３　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　３３％）　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　）　　　　ＺｒＳｉＯ４　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　３３％）　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　）　　　　Ｚ
ｒＣａＯ３　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　３３％）＊上記組成が、下記の要件を満足させ
る場合に限って、純粋珪酸ジルコニアを使用できる。

【００３３】ａ）　　上記集合体の遊離シリカ部分が、
０．２０重量％を超えないこと。

【００３４】ｂ）　　酸化チタン成分が、０．４０重量
％を超えないこと。

【００３５】ｃ）　　酸化第二鉄（Ｆ２Ｏ３）が、０．
１０重量％を超えないこと。

【００３６】ｄ）　　その他の不純分全体が、０．１０
重量％未満であること。

【００３７】ｅ）　　酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）
が、５重量％未満であること。

【００３８】これらのコーティング組成を、スペーサ（
４１）の外側と、ドリルロッド部分（３９）の境界点（
４５）までの部分（ドリルビット（１０）から起算して
約２．１ｍ（約７フィート）上に溶射させる。これらの
セラミックコーティング組成物を、ドリルロッド部材（
１０，３９，４１）上に溶射させる以前に、鋼製外表面
を前処理して、下地上にセラミックコーティングの定着
を容易にすることが好ましい。

【００３９】この下地は、鋼材表面上にめっきとして付
着させることができる。好ましいプラズマめっき合金は
、９０％のニッケルと、１０％またはそれ以下のクロム
とを含有する。めっきの膜厚は、約０．１０１ｍ（約０
．００４インチ）以下に調製されるのが好ましい。別の
鋼材表面処理法として、約３０％の珪酸ジルコニウム（
ＺｒＳｉＯ４）、約２０％のジルコニアマグネシウム（
ＺｒＭｇＯ３）、および約５０％の上記ニッケルクロム
合金を含有する下地層を付着させることができる。

【００４０】この下地層の付着は、プラズマトーチを用
いて実施できる。類似の装置を利用して、耐熱性保護被
膜を形成するように、上記セラミックコーティング組成
物を被覆させ得る。

【００４１】これらのセラミック成分の粉末を、不活性
ガス（窒素ガスが好ましい）の流れと一緒に、プラズマ
トーチの中に落下させる。該プラズマトーチに収容され
た電極が、不活性ガスと、連行粒子とを加熱させる。キ
ャリヤーガスのイオン化によって、該プラズマトーチ内
にプラズマ状態が得られる。約５５３７℃（１００００
°Ｆ）を越える高温を発生させ、溶融セラミック粒子を
基材表面上に吹き付けるようにする。該基材上に、約０
．１０１ｍ（約０．００４インチ）の膜厚のコーティン
グを形成させる。

【００４２】図３に示す構造を有するドリルロッド装置
であって、主に、ジルコニアマグネシウムと、珪酸ジル
コニウムとを含有するセラミック被膜を付着させたもの
は、図２に示すドリルロッド装置と比べて、服務寿命が
著しく長期化されることが判明した。ドリルロッド部分
（３９）（図３）は、少なくとも連続６回の穴明けに使
用可能であった。通常、ドリルビット（１０）は損傷を
受けたが、管状スペーサ（４１）（図３）は、すべての
穴明け作業を通じてほぼ無傷であった。スペーサ（４１
）が受ける主な損傷は、ドリルビット（１０）と、スペ
ーサ（４１）とのねじ連結部（４７）が部分的に溶融す
るものである。スペーサ（４１）の前方ねじ（４７）を
修理する場合には、スペーサ（４１）を、その前端部の
付近で切断し、次いで、短縮されたスペーサ（４１）を
再び螺刻させる。この種の切断工程と、再螺刻工程とは
、穴明け作業全体の約６０％に対してだけ実施された。 残り約４０％の穴明け作業において、スペーサ（４１）
は、その設計と、セラミックコーティングによって完全
に保護されるので、スペーサ（４１）は、修理しないで
再利用できるようになった。スベーサ（４１）を廃棄す
るまで、そのねじ連結部（４７）を切断して、ほぼ６乃
至８回短縮できる。

【００４３】前述したように、ドリルロッド部分（３９
）は、ほぼ６回の穴明けに使用可能であった。ドリルロ
ッド部分（３９）の損傷は、その保護被膜に生じている
。基材としての鋼材について変化がないので、無制限に
使用可能であった。しかし、保護被膜は、６回の穴明け
作業に使用すると、再被覆が必要な程度に熱崩壊された
。再被覆する際には、元の被覆をあらかじめグリットブ
ラストによって完全に除去させた。

【００４４】図４および図５は、図３に示す本発明の実
施態様の変更例を示している。図４に示されたドリルロ
ッド装置において、ドリルロッド装置の右端部は、ねじ
付きドリルロッド部分（５０）を含有しており、該ドリ
ルロッド部分（５０）は、常に、掘削機械（図示省略）
のチャック部分に取着してある。中間ロッド部分（５２
）が、管状スペーサ（４１）（図３に示すスペーサ（４
１）と同様である）に螺入してある。該中間ロッド部分
（５２）は、ドリルロッド部分（５０）の長さと、スペ
ーサ（４１）の長さによって決まるが、約０．９乃至２
．７ｍ（３乃至９フィート）と比較的短いロッドである
。

【００４５】図４のドリルロッド装置において、例えば
、比較的長い中間ロッド部分（５２）を熱作用によって
損傷させた結果、比較的短いロッド部分（５２）のスト
ックが蓄積した場合でも、短いロッド部分（５２）を利
用できる。中間ロッド部分（５２）は、好ましくは、少
なくともその一部分、すなわち左端部を被覆させること
によって、該ロッド部分（５２）のねじ付き部（５５）
を、必要に応じて、スペーサ（４１）から容易に分離で
きるようにする。

【００４６】ドリルロッド部分（５０）は、通常、掘削
機械に取着してある。中間ロッド部分（５２）について
、そのセラミックコーティングが熱崩壊して、保護被膜
がその機能を喪失した場合、交換または、再被覆を施す
。この熱崩壊は、通常、少なくとも６回の穴明け作業を
行った時点で発生する。一般に、スペーサ（４１）にお
いて、そのねじ連結部（４７）を熱損傷させるなど修理
頻度が比較的短いのである。

【００４７】図５に示されたドリルロッド装置において
、スペーサ（４１）と、ドリルビット（１０）の間のね
じ連結部は、スペーサ（４１）と別個に形成されたおね
じ付きコネクタ（６０）を含有している。穴明け作業中
に、コネクタ（６０）が、スペーサ（４１）に熱溶接さ
れると、スペーサ（４１）を、コネクタ（６０）の右端
面に沿う線上で切断することができる。短縮されたスペ
ーサ（４１）は、そのめねじ部分を、コネクタ（６０）
に螺合不能な程度まで短縮されない限り、利用できる。

【００４８】コネクタ（６０）は、通常、スペーサ（４
１）の左端部に約３１．７５ｍｍ（１．１／４インチ）
の距離だけ嵌入される。スペーサ（４１）の長さが０．
９ｍ（３フィート）あるので、スペーサ（４１）のめね
じ距離は、スペーサ（４１）をコネクタ（６０）に取着
不能になるまで、少なくとも１２回短縮させるのに十分
である。

【００４９】本発明の各実施態様において、ドリルビッ
ト（１０）とスペーサ（４１）間のねじ連結は、ティム
ケン（Ｔｉｍｋｅｎ）ＤまたはＨねじ（ｔｙｐｅＤ　　
ｏｒｔｙｐｅ　　Ｈ　　ｔｈｒｅａｄ）などの比較的細
目ねじが好ましい。これらのねじ表面は、好ましくは、
二硫化モリブデンと、黒鉛などの特定の潤滑剤を塗布さ
せることで、必要に応じて、ドリルビット（１０）をス
ペーサ（４１）から容易に分離させるようにする。これ
らのねじ連結部を螺合させた場合、該ねじ連結部の終端
に、相互に当接する半径方向肩表面が形成されるので、
スペーサ（４１）とドリルビット（１０）とが強固に駆
動締結されることになる。

【００５０】掘削機械のチャックと、ドリルロッド部分
（５０）とのねじ連結部は、好ましくは、並目ねじであ
って、必要な際に、ねじ連結部を容易に分離できる、ネ
ジ山の断面形状の大きいものを利用する。修正アクメネ
ジまたは、ロープ（ｒｏｐｅ）ネジも使用可能である。 また、スペーサ（４１）と、ドリルロッド部分（３９）
間、あるいは、スペーサ（４１）と、中間ドリルロッド
部分（５２）間のねじ連結部についても、並目ねじを使
用することができる。

【００５１】図３、図４および図５に示される、本発明
の組合わせ式ドリルロッド装置の主な利点は、図１と図
２に示すドリルロッド装置に比べて、運転コストと維持
費が低減することにある。これらの費用削減は、主とし
て、セラミックコーティングが改良されたこと、また、
スペーサ（４１）が流線形であるので、加熱粒子を、該
スペーサ（４１）の外表面に沿って急速にかつ妨害され
ないで流れるようにすると同時に、図２に示されたドリ
ルロッド装置と異なり、これらの加熱粒子が該スペーサ
表面で停止しないことに由来する。

【００５２】また、図３、図４および図５に示される、
本発明の各実施態様の別の利点は、スペーサ（４１）が
、ドリルロッド部分を補強する働きがあるので、ドリル
ロッド部分（３９）と、中間ドリルロッド部分（５２）
のそれぞれの外径が、図１と図２で用いられるドリルロ
ッド部分（１７，２９）に比較して、多少小さくて済む
。スペーサ（４１）は、実質的に横たわみ性がない一体
剛性ユニットである。スペーサ（４１）を利用する結果
として、ドリルロッド部分（３９，５２）の所要長さが
短縮されるので、ドリルロッド部分（３９，５２）の単
位長さ当たりたわみ性は、図１と図２の場合と比べて、
さほど重要でなくなる。

【００５３】従来装置のドリルロッド部分（１７，２９
，３１）の外径が約３４．９ｍｍ（約１．３／８インチ
）であるのに対して、本発明のドリルロッド部分（３９
，５２）の外径は、約３１．７５ｍｍ（約１．１／４イ
ンチ）であるので、スペーサ（４１）を使用することに
よって、ドリルロッド部分（３９，５２）の外径が多少
縮小されるのである。

【００５４】好ましいセラミックコーティングが、服務
寿命を長期化させる理由は、次の通りである。すなわち
、 ａ）　　各組成物の構成材料は、いずれも、その融点が
、高炉あるいは、溶鋼の最高温度以上のものが選択され
ている。

【００５５】ｂ）　　各構成材料は、断熱層を提供する
ように選択してある。また、各セラミックコーティング
組成物の個々の成分は、堅さと、対磨耗性の点から選択
してある。

【００５６】ｃ）　　各セラミックコーティング組成物
では、作業温度下で、生成の自由エネルギーをほとんど
ゼロにするように、個々の成分が選択されている。従っ
て、各元素が平衡状態にあり、かつそれ以後の正味変化
が生じないことから、溶鋼との反応が全くない。

【００５７】一般に、各物質系は、自由エネルギーが最
小になるように変化する「ギブス（Ｇｉｂｂｓ）」。ジ
ルコニア（ＺｒＯ２）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）お
よび他の成分は、いずれも、エントロピーとエネルギー
による反応を最小にするように選択してある。従って、
溶鋼は、該セラミックコーティング上で、反応すること
なく、滑動する（該被膜表面を濡らさない）のである。 この場合、溶鋼が、ドリルロッド部分の基材に付着しな
いことから、高炉の熱を伝達する可能性が、数桁の大き
さで減少するほか、被覆されたドリルロッド部分を保存
できるのである。

【００５８】前述したところが、本発明の装置の好まし
い実施態様であること、多くの変更および修正を本発明
の精神と範囲とにそむくことなく実施できることは当業
者によって了承されよう。

【図面の簡単な説明】

【図１】高炉の側壁に出湯口を開けるのに使用される、
従来のドリルビット付きドリルロッド装置を示す部分断
面側面図である。

【図２】従来使用されている別のドリルビット付きドリ
ルロッド装置を示す、図１と類似の部分断面側面図であ
る。

【図３】本発明に係わる異なったドリルロッド装置を示
す、図１と類似の部分断面側面図である。

【図４】本発明に係わる異なったドリルロッド装置を示
す、図１と類似の部分断面側面図である。

【図５】本発明に係わる異なったドリルロッド装置を示
す、図１と類似の部分断面側面図である。

【符号の説明】

１０　　ドリルビット １２　　刃部 １６　　ハブ部分 １７，２９，３１，３９，５０　　ドリルロッド部分２
０　　末広穴 ２２　　中央通路 ２７　　環状空間 ３０　　コネクタ ３３　　肩部 ４１　　スペーサ

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　直径が比較的大きいドリルビットと、
   直径が比較的小さく細長いドリルロッドとを含有してお
   り、上記ドリルロッドを、その全長に亘って、圧搾空気
   を上記ドリルビットへ給送する中央通路を穿設させるこ
   とによって、上記ドリルビットによって得られる切粉を
   空気と一緒に連行できるように、上記ドリルビットから
   の流体を、上記ドリルロッドの外表面に沿って流れさせ
   る、高炉壁部に出湯口を穴あけする装置であって、上記
   ドリルロッドと、上記ドリルビットとの間に介在される
   管状スペーサであって、上記スペーサが、上記ドリルロ
   ッドとの着脱可能な第一連結部を有していて、かつ上記
   スペーサは、その長さが少なくとも約０．３ｍ（１フィ
   ート）であるとともに、その外径が上記ドリルロッドの
   外径と同等あるいは、僅かに大きいように設定してあり
   、また、上記スペーサは、上記ドリルロッドと、上記ド
   リルビットとの間に、平滑で円筒形の外表面を延出させ
   ており、さらに、上記スペーサの外径が、上記ドリルロ
   ッドと、上記ドリルビットの間隔全体にわたって、均一
   に設定してあることによって、上記ドリルビットから上
   記ドリルロッドに向かう流体の流れを妨害する突出面が
   上記スペーサに生じないように構成されたスペーサと、
   上記スペーサの外表面全体を被覆する耐熱性セラミック
   コーティングとを含有することを特徴とする、高炉壁部
   に出湯口を穴あけする装置。
2. 【請求項２】　　上記セラミックコーティングが、主に
   、珪酸ジルコニアと、ジルコニアマグネシウムとを含有
   している、請求項１記載の高炉壁部に出湯口を穴あけす
   る装置。
3. 【請求項３】　　上記セラミックコーティングが、かな
   りのパーセントのアルミナをさらに含有する、請求項２
   記載の高炉壁部に出湯口を穴あけする装置。
4. 【請求項４】　　上記セラミックコーティングが、かな
   りのパーセントの酸化カルシウムをさらに含有する、請
   求項２記載の高炉壁部に出湯口を穴あけする装置。
5. 【請求項５】　　上記セラミックコーティングが、かな
   りのパーセントのジルコニアカルシアをさらに含有する
   、請求項２記載の高炉壁部に出湯口を穴あけする装置。
6. 【請求項６】　　上記セラミックコーティングが、かな
   りのパーセントのマグネシアアルミナをさらに含有する
   、請求項１記載の高炉壁部に出湯口を穴あけする装置。
7. 【請求項７】　　上記管状のスペーサが、鋼鉄製であり
   、かつその外表面に、約９０％のニッケルと、約１０％
   のクロムとを含有するめつき層を付着させている、請求
   項１記載の高炉壁部に出湯口を穴あけする装置。
8. 【請求項８】　　上記セラミックコーティングの膜厚が
   、約０．１０１ｍｍ（約０．００４インチ）である、請
   求項７記載の高炉壁部に出湯口を穴あけする装置。
9. 【請求項９】　　上記めつき層の膜厚が、約０．０２５
   ｍｍ乃至０．０７５ｍｍ（約０．００１乃至０．００３
   インチ）の範囲内にある、請求項７記載の高炉壁部に出
   湯口を穴あけする装置。
10. 【請求項１０】　　上記管状のスペーサが、鋼鉄製であ
    り、かつその外表面に、珪酸ジルコニアと、ジルコニア
    マグネシウムと、ニッケルクロム合金とを含有する被覆
    層を形成したのち、上記被覆層上に上記セラミックコー
    ティングを被覆させる、請求項１記載の高炉壁部に出湯
    口を穴あけする装置。
11. 【請求項１１】　　上記被覆層の膜厚が、約０．０２５
    ｍｍ乃至０．０７５ｍｍ（約０．００１乃至０．００３
    インチ）の範囲内にある、請求項１０記載の高炉壁部に
    出湯口を穴あけする装置。
12. 【請求項１２】　　上記セラミックコーティングが、主
    に、ほぼ同等量の珪酸ジルコニアと、ジルコニアマグネ
    シウムとを含有している、請求項１記載の高炉壁部に出
    湯口を穴あけする装置。
13. 【請求項１３】　　上記セラミックコーティングが、か
    なりのパーセントの第三番目の成分を含有しており、上
    記第三番目の成分が、アルミナ、酸化クロム、ジルコニ
    アカルシアおよびマグネシアアルミナから選択されるも
    のである、請求項１２記載の高炉壁部に出湯口を穴あけ
    する装置。
14. 【請求項１４】　　上記着脱可能な第１連結部が、管状
    スペーサ上に形成されるおねじ付き部分と、上記ドリル
    ビット上に設けられためねじ付き部分とを含有する、請
    求項１記載の高炉壁部に出湯口を穴あけする装置。
15. 【請求項１５】　　上記着脱可能な第２連結部が、上記
    ドリルロッド上に設けられたおねじ付き部分と、管状ス
    ペーサ上に設けられためねじ付き部分とを含有する、請
    求項１４記載の高炉壁部に出湯口を穴あけする装置。
16. 【請求項１６】　　上記着脱可能な第１連結部が、上記
    ドリルビットと管状スペーサとは別個に形成されたおね
    じ付きコネクタを含有している、請求項１記載の高炉壁
    部に出湯口を穴あけする装置。
17. 【請求項１７】　　上記ドリルロッドが、相互にねじ連
    結される２個の組合わせ部分を含有する、請求項１記載
    の高炉壁部に出湯口を穴あけする装置。
18. 【請求項１８】　　上記セラミックコーティングが、上
    記管状スペーサの外表面に断熱性の保護を付与する、プ
    ラズマ溶射による耐熱コーティングである、請求項１記
    載の高炉壁部に出湯口を穴あけする装置。
19. 【請求項１９】　　直径が比較的大きいドリルビットと
    、直径が比較的小さく細長いドリルロッドとを含有して
    おり、上記ドリルロッドを、その全長に亘って、加圧流
    体を上記ドリルビットへ給送させる中央通路を穿設させ
    ることによって、上記ドリルロッドによって得られる切
    粉を該流体と一緒に連行できるように、上記ドリルロッ
    ドの外表面に沿って上記ドリルビットからの流れを形成
    する、高炉壁部に出湯口を穴あけする装置であって、上
    記ドリルロッドと、上記ドリルビットとの間に介在され
    る細長い管状スペーサであって、上記スペーサが、上記
    ドリルビットとの着脱可能な第一連結部と、上記ドリル
    ロッドとの着脱可能な第二連結部とを有していて、また
    、上記スペーサは、上記ドリルロッドと、上記ドリルビ
    ットとの間に、連続した平滑な外表面を延在させている
    ので、上記ドリルビットから上記ドリルロッドに向かう
    流体の流れを妨害しないスペーサと、上記スペーサの外
    表面が熱崩壊するのを防止するために、上記スペーサの
    外表面を被覆する耐熱性セラミックコーティングとを含
    有することを特徴とする、高炉壁部に出湯口を穴あけす
    る装置。
20. 【請求項２０】　　上記セラミックコーティングが、か
    なりの量の珪酸ジルコニアと、ジルコニアマグネシウム
    とを含有している、請求項１９記載の高炉壁部に出湯口
    を穴あけする装置。