高爐開鐵口機(jī)用復(fù)合鉆頭的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種高爐開鐵口機(jī)用復(fù)合鉆頭，包括鉆頭本體，所述鉆頭本體頂部設(shè)置有與其整體成型的鉆頭座，所述鉆頭座上開設(shè)有定位止口，所述定位止口的止口面緊貼布置有陶瓷刀片，所述陶瓷刀片外側(cè)緊貼布置有刀片壓板，所述刀片壓板和陶瓷刀片通過貫穿螺栓與鉆頭座固定相連，所述陶瓷刀片的刀鋒突出于定位止口的頂端和刀片壓板的頂端。本實用新型具有耐磨性好、紅硬性好、韌性好、陶瓷刀片利用率高且方便更換的有益效果。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及一種冶金行業(yè)中高爐開鐵口時使用的鉆頭，具體是一種高爐開鐵 口機(jī)用復(fù)合鉆頭。 高爐開鐵口機(jī)用復(fù)合鉆頭
【背景技術(shù)】
[0002] 煉鐵高爐是將鐵礦石冶煉為金屬鐵的重要設(shè)備，出鐵口位于高爐爐膛最下沿，出 鐵時用開口機(jī)鉆通出鐵口，按時出盡渣鐵是強(qiáng)化高爐冶煉以及爐況順利和安全生產(chǎn)的可靠 保證。
[0003] 開口機(jī)是鉆開出鐵口的設(shè)備，連著鉆頭的鉆桿在開口機(jī)的作用下把出鐵口打開， 鉆頭的優(yōu)劣關(guān)系到開出鐵口的好壞，直接影響出鐵、渣量，影響鐵口的維護(hù)，是高爐生產(chǎn)中 的重要設(shè)備。
[0004] 炮泥是堵鐵口的耐火材料，由剛玉、碳化硅、焦炭、粘土、焦油等按一定比例調(diào)配而 成，炮泥封堵鐵口后，爐內(nèi)高溫將其由內(nèi)到外燒結(jié)，形成堅硬的泥包，離爐膛越近，燒結(jié)硬度 越高。隨著目前高爐的大型化，冶煉強(qiáng)度越來越高，炮泥使用了更多剛玉、碳化硅等高硬度 耐火材料。高爐開口機(jī)鉆頭就是要在燒結(jié)好的炮泥上鉆鑿，當(dāng)渣鐵未出盡時，渣鐵會混入炮 泥中形成一種炮泥-鐵-渣的混合物，尤其堅硬。
[0005] 在鉆桿旋轉(zhuǎn)與沖擊的傳動下，鉆頭受到高溫環(huán)境的扭壓、彎曲、磨擦等力的作用， 鉆鑿越深工作條件越惡劣，尤其是臨近高爐鐵水時，溫度達(dá)到1000°C?1500°C左右，碰到 更硬的炮泥層，交變應(yīng)力增加，鉆頭硬度、強(qiáng)度下降，頭部、側(cè)部磨損很大，極易破壞報廢。
[0006] 目前我國高爐鉆頭普遍采用碳鋼（40#、45#鋼為主），少數(shù)采用中碳合金鋼及鎢鈷 系列的硬質(zhì)合金。其普遍存在的主要問題是耐磨性差、紅硬性差導(dǎo)致高溫時強(qiáng)度急劇下降。 一般需要2個鉆頭才能鉆開鐵口，特殊情況下甚至需要4、5個鉆頭才能鉆開，工人的勞動強(qiáng) 度大及影響高爐生產(chǎn)效率和安全。
[0007] SiC、A1203、Si3N4等陶瓷鉆頭具有高溫強(qiáng)度大、耐磨損性能好、熱穩(wěn)定性佳、抗熱 震和耐化學(xué)腐蝕等優(yōu)良性能，但韌性較差，不能滿足出鐵口苛刻的工作條件。
[0008] 且上述金屬鉆頭和陶瓷鉆頭一經(jīng)損壞就必須整體更換，不能重復(fù)使用，正本較高。
[0009] 綜上所述，金屬材質(zhì)的鉆頭存在耐磨性差、紅硬性差的缺陷；陶瓷材料的鉆頭存在 韌性差、易破損的缺陷。而且兩種鉆頭一經(jīng)損壞必須整體更換，正本較高。以上兩類鉆頭的 缺陷已成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題。 實用新型內(nèi)容
[0010] 本實用新型的目的是為了解決上述【背景技術(shù)】存在的不足，提出一種耐磨性好、紅 硬性好、韌性好、陶瓷刀片利用率高且方便更換的高爐開鐵口機(jī)用復(fù)合鉆頭。
[0011] 為實現(xiàn)以上目的，本實用新型提供的一種高爐開鐵口機(jī)用復(fù)合鉆頭，包括鉆頭本 體，所述鉆頭本體頂部設(shè)置有與其整體成型的鉆頭座，其特征在于：所述鉆頭座上開設(shè)有定 位止口，所述定位止口的止口面緊貼布置有陶瓷刀片，所述陶瓷刀片外側(cè)緊貼布置有刀片 壓板，所述刀片壓板和陶瓷刀片通過貫穿螺栓與鉆頭座固定相連，所述陶瓷刀片的刀鋒突 出于定位止口的頂端和刀片壓板的頂端。
[0012] 作為優(yōu)選方案，所述陶瓷刀片的刀鋒斜面與鉆頭座的頂部斜面傾斜方向相同，且 所述陶瓷刀片的刀鋒斜面與鉆頭本體軸線之間的夾角大于鉆頭座的頂部斜面與鉆頭本體 軸線之間的夾角。這樣可以使鉆頭座的頂部在鉆頭在炮泥中掘進(jìn)時不至產(chǎn)生太大阻力。
[0013] 進(jìn)一步地，所述陶瓷刀片呈多邊形結(jié)構(gòu)，該多邊形結(jié)構(gòu)的各邊形成有多道刀鋒斜 面。鉆頭每次使用時，陶瓷刀片僅有頂部的一個刀鋒斜面作為切割面與炮泥接觸，當(dāng)使用至 損壞后，可以轉(zhuǎn)動陶瓷刀片至其余任一刀鋒斜面朝上，作為新的切割面使用，達(dá)到了重復(fù)使 用，提高陶瓷刀片使用率的目的。
[0014] 進(jìn)一步地，所述多邊形結(jié)構(gòu)為三角形、四方形、菱形或平行四邊形結(jié)構(gòu)。
[0015] 進(jìn)一步地，所述陶瓷刀片呈圓盤結(jié)構(gòu)，該圓盤結(jié)構(gòu)的外緣形成有連續(xù)或間斷的弧 形刀鋒斜面。連續(xù)或間斷的弧形刀鋒斜面能降低弧形刀鋒斜面周圍切割面與炮泥的接觸面 積，增大壓強(qiáng)，方便切削炮泥。
[0016] 進(jìn)一步地，所述陶瓷刀片為氮化硅刀片、氮化硼刀片或金屬陶瓷刀片。這種陶瓷刀 片既擁有陶瓷的優(yōu)良耐磨性，同時又保留了金屬的優(yōu)良韌性，且紅硬性好。
[0017] 更進(jìn)一步地，所述金屬陶瓷刀片的硬度彡80HRA、抗彎強(qiáng)度彡1500Mpa、斷裂韌性 > lOMpa · m1/2。
[0018] 還進(jìn)一步地，所述鉆頭本體頂部設(shè)置有多個鉆頭座，多個鉆頭座環(huán)繞鉆頭本體頂 部外圈均勻布置。鉆頭座的數(shù)目可根據(jù)炮泥的厚度與硬度進(jìn)行調(diào)整，炮泥的厚度越大、硬度 越大則所需安裝的鉆頭座數(shù)目越多。
[0019] 再進(jìn)一步地，所述鉆頭本體內(nèi)沿軸向開設(shè)有冷卻通道。冷卻通道內(nèi)根據(jù)需要可通 冷卻水或冷卻高壓氣對陶瓷刀片進(jìn)行冷卻，同時也能對陶瓷刀片附近的炮泥進(jìn)行軟化。
[0020] 本實用新型的有益效果體現(xiàn)在如下幾方面：其一，陶瓷刀片的外側(cè)面均為刀鋒斜 面，即所有外側(cè)面均可作為切割面，由此大大提高了陶瓷刀片的利用率。其二，采用陶瓷刀 片與鉆頭座分離的結(jié)構(gòu)，使陶瓷刀片可以更為方便的更換，避免了陶瓷刀片損壞后需要和 鉆頭座一起更換的情況，降低了成本。其三，陶瓷刀片既擁有陶瓷的優(yōu)良耐磨性，同時又保 留了金屬的優(yōu)良韌性，且紅硬性好，能實現(xiàn)一個鉆頭一次開出鐵口，甚至一個鉆頭多次開出 鐵口，提高了高爐冶煉效率，降低工人勞動強(qiáng)度及生產(chǎn)成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021] 圖1為本實用新型高爐開鐵口機(jī)用復(fù)合鉆頭的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022] 圖2為圖1中的A-A剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023] 圖3為圖2的分解結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024] 圖4為圖1中陶瓷刀片的一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025] 圖5為圖1中陶瓷刀片的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026] 圖中：鉆頭本體1、冷卻通道1. 1、鉆頭座2、止口 2. 1、陶瓷刀片3、刀片壓板4、螺栓 5〇
【具體實施方式】
[0027] 下面結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明。
[0028] 實施例：如圖1至圖5所示的一種高爐開鐵口機(jī)用復(fù)合鉆頭，包括鉆頭本體1，所 述鉆頭本體1頂部外圈均勻設(shè)置有三個與其整體成型的鉆頭座2,所述鉆頭座2上開設(shè)有定 位止口 2. 1，所述定位止口 2. 1的止口面緊貼布置有陶瓷刀片3,所述陶瓷刀片3外側(cè)緊貼 布置有刀片壓板4,所述刀片壓板4和陶瓷刀片3通過貫穿螺栓5與鉆頭座2固定相連，所 述陶瓷刀片3的刀鋒突出于定位止口 2. 1的頂端和刀片壓板4的頂端。陶瓷刀片3的刀鋒 斜面與鉆頭座2的頂部斜面傾斜方向相同，且所述陶瓷刀片3的刀鋒斜面與鉆頭本體1軸 線之間的夾角大于鉆頭座2的頂部斜面與鉆頭本體1軸線之間的夾角。所述鉆頭本體1內(nèi) 沿軸向開設(shè)有冷卻通道1.1。
[0029] 所述陶瓷刀片3呈平行四邊形，陶瓷刀片3的各邊形成有多道刀鋒斜面。優(yōu)選地， 陶瓷刀片3外緣形成有連續(xù)或間斷的弧形刀鋒斜面。陶瓷刀片3金屬陶瓷刀片，所述金屬 陶瓷刀片的硬度彡80HRA、抗彎強(qiáng)度彡1500Mpa、斷裂韌性彡lOMpa · m1/2。
[0030] 本實用新型的使用過程為：將三組陶瓷刀片3和刀片壓板4依次安裝在三個鉆頭 座2上，并通過螺栓5固定。啟動鉆頭本體1，使其順時針旋轉(zhuǎn)推動陶瓷刀片3的刀鋒斜面 (切割面）在炮泥中掘進(jìn)。開口過程中，陶瓷刀片3與炮泥中的剛玉、碳化硅等高硬度耐火 材料接觸，以旋切方式?jīng)_擊、壓碎、切削、刮擦炮泥。同時，視情況在冷卻通道1. 1內(nèi)通冷卻 水或冷卻高壓氣，對陶瓷刀片3進(jìn)行冷卻，對炮泥進(jìn)行軟化。同時冷卻水或冷卻高壓氣也能 輔助被切割下的炮泥排出。
[0031] 若陶瓷刀片3的切割面損壞，則松開螺栓5,旋轉(zhuǎn)陶瓷刀片3,使其余任一刀鋒斜面 至頂部作為新的切割面。若陶瓷刀片3無法繼續(xù)使用，則取下螺栓5和刀片壓板4,換上新 的陶瓷刀片3。由此實現(xiàn)一個鉆頭多次使用，甚至一個鉆頭多次開出鐵口。
[0032] 若炮泥較為堅硬，不易切削，則可在制備陶瓷刀片3時在刀鋒斜面上加工出間斷 的弧形刀鋒斜面，降低弧形刀鋒斜面周圍切割面與炮泥的接觸面積，增大壓強(qiáng)，方便切削炮 泥。
[0033] 與常規(guī)鉆頭相比，本實用新型的具有如下優(yōu)點：
[0034] 1)切割性能好，陶瓷刀片3由含有1^0、了&、他、附、〇中的一種或多種金屬元素 的Ti (C、N)基金屬陶瓷材料制備而成。這種陶瓷刀片3既擁有陶瓷的優(yōu)良耐磨性，同時又 保留了金屬的優(yōu)良韌性，且紅硬性好。在長時間切割炮泥的過程中保持了良好的耐磨性，提 高了使用時長；同時在與炮泥相互摩擦?xí)r產(chǎn)生的高溫下保持了良好的紅硬性，進(jìn)一步提高 了使用時長。
[0035] 2)刀片利用率高，由于陶瓷刀片3呈多邊形結(jié)構(gòu)，該多邊形結(jié)構(gòu)的各邊形成有多 道刀鋒斜面。每一個刀鋒斜面均可作為切割面，因此一個陶瓷刀片3可多次重復(fù)使用，大大 提高了使用效率，降低成本。
[0036] 3)刀片更換方便，由于采用陶瓷刀片3與鉆頭座2分離的結(jié)構(gòu)，使陶瓷刀片3可以 更為方便的更換，避免了陶瓷刀片3損壞后需要和鉆頭座2-起更換的情況，進(jìn)一步降低了 成本。
[0037] 4)刀片穩(wěn)定性好，由于采用刀片壓板4與螺栓5共同將陶瓷刀片3固定在鉆頭座 2上的結(jié)構(gòu)，變相使陶瓷刀片3與螺栓5之間為面接觸，使陶瓷刀片3在緊固過程中不易被 螺栓5產(chǎn)生的強(qiáng)大壓強(qiáng)損壞。
[0038] 以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型的結(jié)構(gòu)做任何 形式上的限制。例如：刀片壓板4、陶瓷刀片3、鉆頭座2之間還可采用焊接、絲扣連接等方 式固定。凡是依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與 修飾，均仍屬于本實用新型的技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種高爐開鐵口機(jī)用復(fù)合鉆頭，包括鉆頭本體（1)，所述鉆頭本體（1)頂部設(shè)置有與 其整體成型的鉆頭座（2)，其特征在于：所述鉆頭座（2)上開設(shè)有定位止口（2. 1)，所述定位 止口（2. 1)的止口面緊貼布置有陶瓷刀片（3)，所述陶瓷刀片（3)外側(cè)緊貼布置有刀片壓板 (4)，所述刀片壓板（4)和陶瓷刀片（3)通過貫穿螺栓（5)與鉆頭座（2)固定相連，所述陶 瓷刀片（3)的刀鋒突出于定位止口（2. 1)的頂端和刀片壓板（4)的頂端。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爐開鐵口機(jī)用復(fù)合鉆頭，其特征在于：所述陶瓷刀片（3) 的刀鋒斜面與鉆頭座（2)的頂部斜面傾斜方向相同，且所述陶瓷刀片（3)的刀鋒斜面與鉆 頭本體（1)軸線之間的夾角大于鉆頭座（2)的頂部斜面與鉆頭本體（1)軸線之間的夾角。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爐開鐵口機(jī)用復(fù)合鉆頭，其特征在于：所述陶瓷刀片（3) 呈多邊形結(jié)構(gòu)，該多邊形結(jié)構(gòu)的各邊形成有多道刀鋒斜面。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的高爐開鐵口機(jī)用復(fù)合鉆頭，其特征在于：所述多邊形結(jié)構(gòu)為 三角形、四方形、菱形或平行四邊形結(jié)構(gòu)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爐開鐵口機(jī)用復(fù)合鉆頭，其特征在于：所述陶瓷刀片（3) 呈圓盤結(jié)構(gòu)，該圓盤結(jié)構(gòu)的外緣形成有連續(xù)或間斷的弧形刀鋒斜面。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的高爐開鐵口機(jī)用復(fù)合鉆頭，其特征在于：所述 陶瓷刀片（3)為氮化硅刀片、氮化硼刀片或金屬陶瓷刀片。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的高爐開鐵口機(jī)用復(fù)合鉆頭，其特征在于：所述金屬陶瓷刀片 的硬度彡80HRA、抗彎強(qiáng)度彡1500Mpa、斷裂韌性彡lOMpa · m1/2。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的高爐開鐵口機(jī)用復(fù)合鉆頭，其特征在于：所述 鉆頭本體（1)頂部設(shè)置有多個鉆頭座（2)，多個鉆頭座（2)環(huán)繞鉆頭本體（1)頂部外圈均勻 布置。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的高爐開鐵口機(jī)用復(fù)合鉆頭，其特征在于：所述 鉆頭本體（1)內(nèi)沿軸向開設(shè)有冷卻通道（1. 1)。
【文檔編號】C21B7/12GK203904377SQ201420318265
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月13日
【發(fā)明者】王安江, 徐超, 洪學(xué)勤, 雷中興, 萬媛媛, 游道明, 何見林 申請人:武漢鋼鐵(集團(tuán))公司