JPS6311788A - ロツクビツトコ−ン及びその製造方法 - 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】 産業上の利用分野 この発明は、石油掘削等に使用されるロックピットのコ
ーン及びその製造方法に関する。

従来技術 石油や天然ガスは、背斜構造をなす岩盤の下に賦存して
いるので石油や天然ガスを試掘、採鉱する場合は地上又
は海上から、岩盤層を掘削しなければならない。

岩盤を掘削するためのロックピットとしては第８図に示
す如く、上部にドリルカラーを螺着するねじ２を切った
ドリルピット本体１の下部外縁部から中心に向って斜に
突出する３本のベアリングビン３に、概ね円錐形をなし
、その円錐面に多数の歯５を突設したコーン４をベアリ
ング６．７を介して回転自在に軸支して成るコーンピッ
トが広く使用されている。

掘削に当っては、ピット本体１のねじ部２をドリルパイ
プ下端に取付けたドリルカラーに螺着し、地上又は海上
のリグのロータリーテーブルにより回転すれば、コーン
の歯５と岩との接触によりコーン４はピン３の回りに回
転し、歯先で岩石を叩いて破砕し、回転する歯で岩石を
掘フ起し、外周部に掻き出す。ドリルパイプの内部を通
して地上又は海上のリグから高圧の泥水が泥水ポンプで
圧送され、コーンの軸受部、歯先を潤滑するとともに、
掘り出された掘シ屑をドリルパイプの外面と掘られた孔
の内面との間を通して地上又は海上に搬出する。

したがって、コーンの歯は非常に高い硬度を要求され従
来は、タングステンカーバイドで作うれたインサートを
植込んで歯を形成したＴＣＩ（Ｔａｎｇｓｔｅｎ　ｃａ
ｒｂｉｄｅ　１ｎｓｅｒｔ　）ピットや、歯を機械加工
して、歯先部に硬い金属を溶着（ハードフェーシング）
して作ったミルドツースピットが用いられてきた。従来
、ＴＣエビットは鋳造にてコーン本体を作り、歯を植設
すべき部分に機械加工により穴を明け、それに円筒形の
インサートをプレスで圧入して作るので、手数が掛り極
めて高価になっていた。又、ミルドツースピットのハー
ドフェーシングは一般に不確実で均一な溶着かむつかし
く、衝撃により剥離し易く、シかも高価につく欠点があ
った。

本発明者らは、従来のロックピットコ−７（ＤＭ造方法
の上述の問題点にかんがみ、性能の優れたＴＣＩビット
を従来より簡単な方法でインサートを確実に把持される
如く植設することの出来るコーン製造方法を提供するこ
とを目的として、さきにコーン本体を遠心鋳造により製
造し、その際、歯を構成するタングステンカーバイド等
の、高硬度合金インサートをあらかじめそれらが植設さ
るべき位置に対応する鋳型の部分に、アンカー可能な形
状を有する所要の長さの植込み部が鋳造された時にコー
ン本体に鋳ぐるまれる如く配置しておき、鋳造時これら
を本体に鋳ぐるむことにより歯を形成するコーン製造方
法を提案した。

この方法によれば、鋳造時、遠心力により溶融金属は鋳
込面及びインサートの本体への挿入部外面に圧接しなが
ら冷却するもので、コーンの外形が鋳型通シに鋳造され
るとともに、インサート５はアンカー可能な形状と相ま
ってコーン本体に把持される。

上記のインサート根部のアンカー可能な形状としては、
奥の方で広がるような円錐台形や、根部の周面に環状溝
を設けた形状が考えられたが、前者は多数のインサート
ラコーン本体に設けた場合、隣接するインサートの根部
の間の肉厚が薄くなって強度的に好ましくなく、又、後
者の場合は溝の隅部等に応力が集中し好ましくない。又
、掘削時インサートにはインサートをその軸の回りに回
動させようとするモーメントが作用し、単にコーン本体
からの抜は止め手段を設は友だけでは、上記モーメント
によりインサート根部とコーン本体との間の接合面で回
転する可能性があり、掘削性能が劣化するおそれがあっ
た。

又、コバルトを含有するタングステン力−ノくイドのイ
ンサートを直接、鋼の溶湯で鋳ぐるんだ場合は、母材と
インサートの界面に脆い反応層が生じ、掘削時にインサ
ートに大きい力が作用すると、この部分から破壊する可
能性があることが判った。

目　　　　　的 本発明は上記の問題点にかんがみ、掘削時インサートに
作用する大きな力によってインサートがコーン本体から
脱落することはもとより自身の軸の回りに回転すること
がなく、又、抜は止めのための形状によりコーン本体及
びインサートの強度が阻害されることのないインサート
ラ植設したロックピットコ−／を提供することを第１の
目的とする。

又、コバルトを含有するタングステンカーバイド製イン
サー）ｆコーン本体鋳造時、溶鋼で鋳ぐるんだ場合にそ
の界面に脆い反応層を生ずることのないロックピットコ
ーンの製造方法を提供することを第２の目的とする。

目的達成のための手段 上記第１の目的を達成する第１発明は、インサート根部
の形状がインサートの中心線を軸とする鼓形（ｃａｔｅ
ｎｏｉｄ　）であるとともに、根部の端部に回転止め部
を設けたことを特徴とする。

又、上記第２の目的を達成する第２発明によるコーンピ
ット製造方法は、 （イ）インサートラ、その根部を該インサートの中心線
を軸とする鼓形にするとともにその先端に回転止め部を
設けて製作し、これにコーン本体鋳型からの脱は止め手
段を取付けてニッケルメッキを施す工程、 仲）上記のニッケルメッキされたインサート’ｔ、それ
がコーン本体に植設さるべき位置に対応する部分に固定
した鋳型を造形する工程。

０う　上記の鋳型を遠心鋳造機にセットする工程。

に）鋳型を回転させ溶湯により鋳込みを行なう工程。

をこの順に有することを特徴とする。

作　　　用 第１発明により、インサートの根部形状をインサートの
中心線を軸とする鼓形としたことにより、根部先端部を
拡大することなく、又形状の急変による応力集中部をな
くしてインサートの抜は止めが達成される。又、根部の
先端に回転止め部を設はコーン本体鋳造時この回転止め
部を、溶湯で囲繞するようにしたので、確実に回り止め
が達成される。

又、第２発明により、インサートに適当な厚さのニッケ
ルメッキを施したことにより、インサートを溶鋼で鋳ぐ
るんだ際、インサートの材料と溶鋼とが直接々触するこ
とがない。その結果インサートと溶鋼母材との界面に脆
い反応層が形成されることなく、インサートと溶鋼母材
とは確実に融着される。

実施例の詳細な説明 第１図は、本発明によるロックビットコーンの実施例を
示す断面図である。

ロックビットコーン１０は、遠心鋳造により製作された
概ね円錐形外形を有するコーン本体１１と、その円錐面
に植設された多数のタングステンカーバイド製のインサ
ート１２より成る。インサート１２は第２図（ａ）及び
第２図（ｂ）に夫々正面及び側面を示す如く、コーン本
体に埋め込まれる根部１３は、インサートの中心線ＣＬ
　＝ｚ軸とする概ね鼓形（ｃａｔｅｎｏ　ｉｄ）をなし
歯部及び端面との交線は下記の回り止め部を除いて適当
に丸味を付けられている。根部１３の端部には上記中心
、ＩＪ　ＣＬの両側で根部周面と端面の交叉部をカット
する平面より成る回転止め部１４ａが設けられている。

インサート１２は、コーン本体１１ヲ鋳造するとき、根
部１３’ｉ＝溶鋼によって鋳ぐるまれる。その結果、根
部１３のくびれた部分がコーン本体の母材によって把握
され、抜は落ちることが確実に防止される。ス、根部端
部に設けられた回υ止め部１＝１ａは根部の外形をその
中心線に関する回転面でなくするような形状であるので
、鋳造によυ根部が鋳ぐるまれて凝固すればインサート
１２が外力によりその軸心の回りに回転することも確実
に防止される。又、根部外面に形状急変部がないので応
力集中が防止される。なお、第１図に符号１５で示すイ
ンサートはコーン本体１１の外面より突出していない。

コーン本体のこの面はロックビットにより穿孔される孔
の内面に摺接する部分であり、このインサート１５によ
ってコーン本体の摩耗を防止する。

又、第１図中に符号１６で示す凹入部は、コーン本体１
１の鋳造完了後機械加工により形成される軸受部である
。

インサートの回転止め部の形状は、第２図（ａ）。

（ｂ）に示した、中心線の両側で根部周面と端面の交叉
部を斜にカットした平面に限られるものではなく、第３
図（ａ）　（ｂ）に示す如く、端面の直径に沼って延設
された半円形断面の溝１４ｂや、第４図（ａ）　、　（
ｂ）に示す如く、端面の直径に沿って延設された半円形
断面の突榮１４ｃ、あるいは第５図（ａ）　、　（ｂ）
に示す如く、根部周面と端面の交叉部を斜にカットする
半円形溝１４ｄ等、インサートの根部先端の外形をその
中心線に関する回転面でなくするような形状を有する種
々のものがオリ用可能である。

次に、第１図に示すロックビットコーン１０の製造方法
の一実施例を第３図乃至第１０図を参照しての如くきめ
られると、コバルトを含有するタングステンカーバイド
を焼結してインサートを作り、その歯の先端部に鋳型か
らの脱落防止部材として針金等を鑞付けし、これにニッ
ケルメッキｋＴ４こす。このニッケルメッキはコーン本
体鋳造時、インサート１２ヲ溶鋼で鋳ぐるんだ時、母材
とインサートとの界面に反応層が生じないようにするた
めのものであり、発明者らの実験結果によれば、メッキ
の厚さが７０μ常以下では反応防止の用をなさず、７０
μｍ以上とすることが必要である。このような厚さのニ
ッケルメッキは電気メッキで行なうことが適描であるが
、その場合にも１００μｍ以上のメッキ施行は困難であ
る。したがって、ニッケルメッキの厚さは７０〜１００
μｍが適当である。

次に砂で造型され、上記のインサートを取付けた鋳型２
７を第６図に示す如く、遠心鋳造機３２の回転テーブル
３３上の金枠３４内の外周部に複数個が放射状にセット
し湯口中子３６ヲ取付ける。

そして、第７図に示す如く、回転テーブル３３ヲ回転し
、溶湯の遠心力が６０Ｇ　−１２０Ｇとなる回転速度で
回転するようにし、取鍋３７より湯口、湯道を経て鋳型
２７内に溶湯を遠心力で圧入し鋳込みを行なう。鋳造時
、溶湯の遠心力が６０Ｇ以下では湯回り不良を生じ、又
１２０Ｇ以上に上げても効果は変らない。又、溶湯の温
度は１，５００℃以下では湯じわが多く発生し、１，６
５０℃以上では溶湯が劣化する上に鋳造されたコーンに
割れが生ずる可能性があるので、１．５００〜１，６５
０℃とするのが良い。又、鋳込時間が１５秒以上では湯
じわが多く発生するので１５秒以下とするのがよく、作
業上４秒以上とするのが普通である。なお、第７図中符
号３８は保護カバーである。

鋳込みが完了すれば、回転しながら３０分以上冷却し、
冷却後、鋳型をばらし、湯道を切断し、ショットプラス
トラ掛けて鋳物が出来上る。その後軸受部（第１図１６
〕ヲ機械加工し、浸炭、焼入、焼戻し等の熱処理を行な
い、軸受部を研摩してコーンの製作が完了する。

効　　　果 以上の如く、本発明によれば、ロックビットコーンのイ
ンサートの抜は止め及び回転止めを強度を阻害すること
なく確保することができ、又、インサート根部とこれを
鋳ぐるむ母材との界面に脆い反応層が生ずることを確実
に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるロックビットコーンの実施例の断
面図、第２図（ａ）　、　（ｂ）は夫々そのインサート
の１つの正面図及び側面図、第３図乃至第５図の各（ａ
）　（ｂ）は夫々他のインサートの実施例の正面図及び
側面図、第６図及び第７図は本発明によるロックビット
製造方法の一実施例を説明する断面図、第８図は一般的
なロックビットの構成を示す一部断面を示す斜視図であ
る。 １０・・・ロックビットコーン １１・・・コーン本体 １２・・・インサート １３・・・インサート根部 １４ａ　、　１４ｂ　、　１４ｃ　、　１４ｄ−−・回
転止め部１６・・・軸受は部 ３２・・・遠心鋳造機 第　１　図 第２図 （ａ）　　　　　　　　　　　（ｂ） 第６図 遣ｌ四粘盪 第８図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）ロックビット本体の外縁部より中心に向つて斜に
   突設された軸に回転自在に軸支され、該軸の中心線を軸
   とする概ね円錐形外形を有するコーン本体と、その円錐
   面に植設され掘削歯を形成する高硬度を有する多数のイ
   ンサートより成り、前記コーン本体は遠心鋳造により製
   作され、前記インサートはその根部をコーン本体の鋳造
   時コーン本体に鋳ぐるまれるロックビットコーンにおい
   て、前記のインサートの根部の形状がインサートの中心
   線を軸とする鼓形であるとともに、その先端に回転止め
   部を形成したことを特徴とするロックビットコーン。
2. （２）ロックビット本体の外縁部より中心に向つて斜に
   突設された軸に回転自在に軸支され、該軸の中心線を軸
   とする概ね円錐形外形を有するコーン本体とその円錐面
   に植設され掘削歯を形成する高硬度を有する多数のイン
   サートより成り、前記コーン本体は遠心鋳造により製作
   され、前記インサートはその根部をコーン本体の鋳造時
   コーン本体に鋳ぐるまれるロックビットコーンの製造方
   法において、 （イ）インサートを、その根部を該インサートの中心線
   を軸とする鼓形にするとともにその先端に回転止め部を
   設けて製作し、これにコーン本体鋳型からの脱け止め手
   段を取付けて、ニッケルメッキを施す工程、 （ロ）前記のニッケル、メッキされたインサートを、そ
   れがコーン本体に植設さるべき位置に対応する部分に固
   定した鋳型を造形する工程。 （ハ）前記の鋳型を遠心鋳造機にセットする工程。 （ニ）鋳型を回転させ溶湯により鋳込みを行なう工程。 をこの順に有することを特徴とするロックビットコーン
   の製造方法。
3. （３）前記のニッケルメッキの厚さが７０〜１００μｍ
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   コーン製造方法。
4. （４）前記のコーン本体の遠心鋳造は、溶湯の遠心力が
   ６０Ｇ乃至１２０Ｇになるような回転速度で行なわれる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載のコーン
   製造方法。
5. （５）前記の鋳込時の溶湯の温度が１，５００〜１，６
   ５０℃であることを特徴とする特許請求の範囲第２項に
   記載のコーン製造方法。
6. （６）前記の鋳込み工程の鋳込時間が４秒乃至１５秒で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載のコ
   ーン製造方法。