高炉开铁口机用复合钻头的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种高炉开铁口机用复合钻头，包括钻头本体，所述钻头本体顶部设置有与其整体成型的钻头座，所述钻头座上开设有定位止口，所述定位止口的止口面紧贴布置有陶瓷刀片，所述陶瓷刀片外侧紧贴布置有刀片压板，所述刀片压板和陶瓷刀片通过贯穿螺栓与钻头座固定相连，所述陶瓷刀片的刀锋突出于定位止口的顶端和刀片压板的顶端。本实用新型具有耐磨性好、红硬性好、韧性好、陶瓷刀片利用率高且方便更换的有益效果。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种冶金行业中高炉开铁口时使用的钻头，具体是一种高炉开铁 口机用复合钻头。 高炉开铁口机用复合钻头
【背景技术】
[0002] 炼铁高炉是将铁矿石冶炼为金属铁的重要设备，出铁口位于高炉炉膛最下沿，出 铁时用开口机钻通出铁口，按时出尽渣铁是强化高炉冶炼以及炉况顺利和安全生产的可靠 保证。
[0003] 开口机是钻开出铁口的设备，连着钻头的钻杆在开口机的作用下把出铁口打开， 钻头的优劣关系到开出铁口的好坏，直接影响出铁、渣量，影响铁口的维护，是高炉生产中 的重要设备。
[0004] 炮泥是堵铁口的耐火材料，由刚玉、碳化硅、焦炭、粘土、焦油等按一定比例调配而 成，炮泥封堵铁口后，炉内高温将其由内到外烧结，形成坚硬的泥包，离炉膛越近，烧结硬度 越高。随着目前高炉的大型化，冶炼强度越来越高，炮泥使用了更多刚玉、碳化硅等高硬度 耐火材料。高炉开口机钻头就是要在烧结好的炮泥上钻凿，当渣铁未出尽时，渣铁会混入炮 泥中形成一种炮泥-铁-渣的混合物，尤其坚硬。
[0005] 在钻杆旋转与冲击的传动下，钻头受到高温环境的扭压、弯曲、磨擦等力的作用， 钻凿越深工作条件越恶劣，尤其是临近高炉铁水时，温度达到1000°C?1500°C左右，碰到 更硬的炮泥层，交变应力增加，钻头硬度、强度下降，头部、侧部磨损很大，极易破坏报废。
[0006] 目前我国高炉钻头普遍采用碳钢（40#、45#钢为主），少数采用中碳合金钢及钨钴 系列的硬质合金。其普遍存在的主要问题是耐磨性差、红硬性差导致高温时强度急剧下降。 一般需要2个钻头才能钻开铁口，特殊情况下甚至需要4、5个钻头才能钻开，工人的劳动强 度大及影响高炉生产效率和安全。
[0007] SiC、A1203、Si3N4等陶瓷钻头具有高温强度大、耐磨损性能好、热稳定性佳、抗热 震和耐化学腐蚀等优良性能，但韧性较差，不能满足出铁口苛刻的工作条件。
[0008] 且上述金属钻头和陶瓷钻头一经损坏就必须整体更换，不能重复使用，正本较高。
[0009] 综上所述，金属材质的钻头存在耐磨性差、红硬性差的缺陷；陶瓷材料的钻头存在 韧性差、易破损的缺陷。而且两种钻头一经损坏必须整体更换，正本较高。以上两类钻头的 缺陷已成为本领域技术人员亟待解决的问题。 实用新型内容
[0010] 本实用新型的目的是为了解决上述【背景技术】存在的不足，提出一种耐磨性好、红 硬性好、韧性好、陶瓷刀片利用率高且方便更换的高炉开铁口机用复合钻头。
[0011] 为实现以上目的，本实用新型提供的一种高炉开铁口机用复合钻头，包括钻头本 体，所述钻头本体顶部设置有与其整体成型的钻头座，其特征在于：所述钻头座上开设有定 位止口，所述定位止口的止口面紧贴布置有陶瓷刀片，所述陶瓷刀片外侧紧贴布置有刀片 压板，所述刀片压板和陶瓷刀片通过贯穿螺栓与钻头座固定相连，所述陶瓷刀片的刀锋突 出于定位止口的顶端和刀片压板的顶端。
[0012] 作为优选方案，所述陶瓷刀片的刀锋斜面与钻头座的顶部斜面倾斜方向相同，且 所述陶瓷刀片的刀锋斜面与钻头本体轴线之间的夹角大于钻头座的顶部斜面与钻头本体 轴线之间的夹角。这样可以使钻头座的顶部在钻头在炮泥中掘进时不至产生太大阻力。
[0013] 进一步地，所述陶瓷刀片呈多边形结构，该多边形结构的各边形成有多道刀锋斜 面。钻头每次使用时，陶瓷刀片仅有顶部的一个刀锋斜面作为切割面与炮泥接触，当使用至 损坏后，可以转动陶瓷刀片至其余任一刀锋斜面朝上，作为新的切割面使用，达到了重复使 用，提高陶瓷刀片使用率的目的。
[0014] 进一步地，所述多边形结构为三角形、四方形、菱形或平行四边形结构。
[0015] 进一步地，所述陶瓷刀片呈圆盘结构，该圆盘结构的外缘形成有连续或间断的弧 形刀锋斜面。连续或间断的弧形刀锋斜面能降低弧形刀锋斜面周围切割面与炮泥的接触面 积，增大压强，方便切削炮泥。
[0016] 进一步地，所述陶瓷刀片为氮化硅刀片、氮化硼刀片或金属陶瓷刀片。这种陶瓷刀 片既拥有陶瓷的优良耐磨性，同时又保留了金属的优良韧性，且红硬性好。
[0017] 更进一步地，所述金属陶瓷刀片的硬度彡80HRA、抗弯强度彡1500Mpa、断裂韧性 > lOMpa · m1/2。
[0018] 还进一步地，所述钻头本体顶部设置有多个钻头座，多个钻头座环绕钻头本体顶 部外圈均匀布置。钻头座的数目可根据炮泥的厚度与硬度进行调整，炮泥的厚度越大、硬度 越大则所需安装的钻头座数目越多。
[0019] 再进一步地，所述钻头本体内沿轴向开设有冷却通道。冷却通道内根据需要可通 冷却水或冷却高压气对陶瓷刀片进行冷却，同时也能对陶瓷刀片附近的炮泥进行软化。
[0020] 本实用新型的有益效果体现在如下几方面：其一，陶瓷刀片的外侧面均为刀锋斜 面，即所有外侧面均可作为切割面，由此大大提高了陶瓷刀片的利用率。其二，采用陶瓷刀 片与钻头座分离的结构，使陶瓷刀片可以更为方便的更换，避免了陶瓷刀片损坏后需要和 钻头座一起更换的情况，降低了成本。其三，陶瓷刀片既拥有陶瓷的优良耐磨性，同时又保 留了金属的优良韧性，且红硬性好，能实现一个钻头一次开出铁口，甚至一个钻头多次开出 铁口，提高了高炉冶炼效率，降低工人劳动强度及生产成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0021] 图1为本实用新型高炉开铁口机用复合钻头的结构示意图；
[0022] 图2为图1中的A-A剖视结构示意图；
[0023] 图3为图2的分解结构示意图；
[0024] 图4为图1中陶瓷刀片的一种结构示意图；
[0025] 图5为图1中陶瓷刀片的另一种结构示意图；
[0026] 图中：钻头本体1、冷却通道1. 1、钻头座2、止口 2. 1、陶瓷刀片3、刀片压板4、螺栓 5〇
【具体实施方式】
[0027] 下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。
[0028] 实施例：如图1至图5所示的一种高炉开铁口机用复合钻头，包括钻头本体1，所 述钻头本体1顶部外圈均匀设置有三个与其整体成型的钻头座2,所述钻头座2上开设有定 位止口 2. 1，所述定位止口 2. 1的止口面紧贴布置有陶瓷刀片3,所述陶瓷刀片3外侧紧贴 布置有刀片压板4,所述刀片压板4和陶瓷刀片3通过贯穿螺栓5与钻头座2固定相连，所 述陶瓷刀片3的刀锋突出于定位止口 2. 1的顶端和刀片压板4的顶端。陶瓷刀片3的刀锋 斜面与钻头座2的顶部斜面倾斜方向相同，且所述陶瓷刀片3的刀锋斜面与钻头本体1轴 线之间的夹角大于钻头座2的顶部斜面与钻头本体1轴线之间的夹角。所述钻头本体1内 沿轴向开设有冷却通道1.1。
[0029] 所述陶瓷刀片3呈平行四边形，陶瓷刀片3的各边形成有多道刀锋斜面。优选地， 陶瓷刀片3外缘形成有连续或间断的弧形刀锋斜面。陶瓷刀片3金属陶瓷刀片，所述金属 陶瓷刀片的硬度彡80HRA、抗弯强度彡1500Mpa、断裂韧性彡lOMpa · m1/2。
[0030] 本实用新型的使用过程为：将三组陶瓷刀片3和刀片压板4依次安装在三个钻头 座2上，并通过螺栓5固定。启动钻头本体1，使其顺时针旋转推动陶瓷刀片3的刀锋斜面 (切割面）在炮泥中掘进。开口过程中，陶瓷刀片3与炮泥中的刚玉、碳化硅等高硬度耐火 材料接触，以旋切方式冲击、压碎、切削、刮擦炮泥。同时，视情况在冷却通道1. 1内通冷却 水或冷却高压气，对陶瓷刀片3进行冷却，对炮泥进行软化。同时冷却水或冷却高压气也能 辅助被切割下的炮泥排出。
[0031] 若陶瓷刀片3的切割面损坏，则松开螺栓5,旋转陶瓷刀片3,使其余任一刀锋斜面 至顶部作为新的切割面。若陶瓷刀片3无法继续使用，则取下螺栓5和刀片压板4,换上新 的陶瓷刀片3。由此实现一个钻头多次使用，甚至一个钻头多次开出铁口。
[0032] 若炮泥较为坚硬，不易切削，则可在制备陶瓷刀片3时在刀锋斜面上加工出间断 的弧形刀锋斜面，降低弧形刀锋斜面周围切割面与炮泥的接触面积，增大压强，方便切削炮 泥。
[0033] 与常规钻头相比，本实用新型的具有如下优点：
[0034] 1)切割性能好，陶瓷刀片3由含有1^0、了&、他、附、〇中的一种或多种金属元素 的Ti (C、N)基金属陶瓷材料制备而成。这种陶瓷刀片3既拥有陶瓷的优良耐磨性，同时又 保留了金属的优良韧性，且红硬性好。在长时间切割炮泥的过程中保持了良好的耐磨性，提 高了使用时长；同时在与炮泥相互摩擦时产生的高温下保持了良好的红硬性，进一步提高 了使用时长。
[0035] 2)刀片利用率高，由于陶瓷刀片3呈多边形结构，该多边形结构的各边形成有多 道刀锋斜面。每一个刀锋斜面均可作为切割面，因此一个陶瓷刀片3可多次重复使用，大大 提高了使用效率，降低成本。
[0036] 3)刀片更换方便，由于采用陶瓷刀片3与钻头座2分离的结构，使陶瓷刀片3可以 更为方便的更换，避免了陶瓷刀片3损坏后需要和钻头座2-起更换的情况，进一步降低了 成本。
[0037] 4)刀片稳定性好，由于采用刀片压板4与螺栓5共同将陶瓷刀片3固定在钻头座 2上的结构，变相使陶瓷刀片3与螺栓5之间为面接触，使陶瓷刀片3在紧固过程中不易被 螺栓5产生的强大压强损坏。
[0038] 以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型的结构做任何 形式上的限制。例如：刀片压板4、陶瓷刀片3、钻头座2之间还可采用焊接、丝扣连接等方 式固定。凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与 修饰，均仍属于本实用新型的技术方案的范围内。
【权利要求】
1. 一种高炉开铁口机用复合钻头，包括钻头本体（1)，所述钻头本体（1)顶部设置有与 其整体成型的钻头座（2)，其特征在于：所述钻头座（2)上开设有定位止口（2. 1)，所述定位 止口（2. 1)的止口面紧贴布置有陶瓷刀片（3)，所述陶瓷刀片（3)外侧紧贴布置有刀片压板 (4)，所述刀片压板（4)和陶瓷刀片（3)通过贯穿螺栓（5)与钻头座（2)固定相连，所述陶 瓷刀片（3)的刀锋突出于定位止口（2. 1)的顶端和刀片压板（4)的顶端。
2. 根据权利要求1所述的高炉开铁口机用复合钻头，其特征在于：所述陶瓷刀片（3) 的刀锋斜面与钻头座（2)的顶部斜面倾斜方向相同，且所述陶瓷刀片（3)的刀锋斜面与钻 头本体（1)轴线之间的夹角大于钻头座（2)的顶部斜面与钻头本体（1)轴线之间的夹角。
3. 根据权利要求1所述的高炉开铁口机用复合钻头，其特征在于：所述陶瓷刀片（3) 呈多边形结构，该多边形结构的各边形成有多道刀锋斜面。
4. 根据权利要求3所述的高炉开铁口机用复合钻头，其特征在于：所述多边形结构为 三角形、四方形、菱形或平行四边形结构。
5. 根据权利要求1所述的高炉开铁口机用复合钻头，其特征在于：所述陶瓷刀片（3) 呈圆盘结构，该圆盘结构的外缘形成有连续或间断的弧形刀锋斜面。
6. 根据权利要求1至5中任一项所述的高炉开铁口机用复合钻头，其特征在于：所述 陶瓷刀片（3)为氮化硅刀片、氮化硼刀片或金属陶瓷刀片。
7. 根据权利要求6所述的高炉开铁口机用复合钻头，其特征在于：所述金属陶瓷刀片 的硬度彡80HRA、抗弯强度彡1500Mpa、断裂韧性彡lOMpa · m1/2。
8. 根据权利要求1至5中任一项所述的高炉开铁口机用复合钻头，其特征在于：所述 钻头本体（1)顶部设置有多个钻头座（2)，多个钻头座（2)环绕钻头本体（1)顶部外圈均匀 布置。
9. 根据权利要求1至5中任一项所述的高炉开铁口机用复合钻头，其特征在于：所述 钻头本体（1)内沿轴向开设有冷却通道（1. 1)。
【文档编号】C21B7/12GK203904377SQ201420318265
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年6月13日 优先权日:2014年6月13日
【发明者】王安江, 徐超, 洪学勤, 雷中兴, 万媛媛, 游道明, 何见林 申请人:武汉钢铁(集团)公司