(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
繰粉排出溝、突出端面、突起物、噴出口を備える開孔ビットであって、
当該開孔ビットは先端側から後端側にかけて第１開孔面、第１傾斜開孔面、第２傾斜開孔面とを有し、
当該第１開孔面は当該開孔ビットの中心軸と略垂直に設け、
当該第１傾斜開孔面と当該第２傾斜開孔面は当該開孔ビットの後端側に傾斜し、
当該第１開孔面と当該第１傾斜開孔面は隣接し、当該第１傾斜開孔面と当該第２傾斜開孔面は隣接しており、
当該開孔ビット内部には中空部を有し、
前記繰粉排出溝を少なくとも２以上形成し、
前記突出端面は隣り合う当該繰粉排出溝との間にそれぞれ形成され、
前記突起物は略鋭円錐形長形状で前記第１開孔面と第１傾斜開孔面と第２傾斜開孔面の表面上に中心軸が略垂直となる様に各開孔面に少なくとも１以上植設される、
ことを特徴とする溶鉱炉の出銑口用開孔ビット。
【請求項２】
繰粉排出溝、突出端面、突起物、噴出口を備える開孔ビットであって、
当該開孔ビットは先端側から後端側にかけて第１開孔面、第１傾斜開孔面、第２開孔面、第２傾斜開孔面とを有し、
当該第１開孔面と当該第２開孔面は当該開孔ビットの中心軸と略垂直に設け、
当該第１傾斜開孔面と当該第２傾斜開孔面は当該開孔ビットの後端側に傾斜し、
当該第１開孔面と当該第１傾斜開孔面は隣接し、当該第１傾斜開孔面と当該第２開孔面は隣接し、当該第２開孔面と当該第２傾斜開孔面は隣接しており、
当該開孔ビット内部には中空部を有し、
前記繰粉排出溝を少なくとも２以上形成し、
前記突出端面は隣り合う当該繰粉排出溝との間にそれぞれ形成され、
前記突起物は略鋭円錐形長形状で前記第１開孔面と第２開孔面と第１傾斜開孔面と第２傾斜開孔面の表面上に中心軸が略垂直となる様に各開孔面に少なくとも１以上植設される、
ことを特徴とする溶鉱炉の出銑口用開孔ビット。
【請求項３】
前記開孔ビットの先端側から後端側にかけて第１開孔面、第１傾斜開孔面、第２開孔面、第２傾斜開孔面の４つの開孔面を順次設け、
第１開孔面と第２開孔面は当該開孔ビットの中心軸と略水平となるように設け、
第１傾斜開孔面と第２傾斜開孔面はそれぞれ第１開孔面と第２開孔面に対して所定の角度で傾斜する形状であることを特徴とする請求項２に記載の溶鉱炉の出銑口用開孔ビット。
【請求項４】
前記第１開孔面と前記第１傾斜開孔面と第２傾斜開孔面の表面積が先端側から後端側に向かうにつれて大きくなることを特徴とする請求項２又は３に記載の溶鉱炉の出銑口用開孔ビット。
【請求項５】
前記開孔ビットは先端側から見たときに、前記第１開孔面の最外周に隣接するように前記第１傾斜開孔面の最内周が形成され、第１開孔面の最外周と第１傾斜開孔面の最内周が略同一円状となるように形成され、
前記第１傾斜開孔面と前記第２開孔面は開孔ビットの長手方向に所定高さの段差を設けた状態で形成し、当該段差は当該第１傾斜開孔面の最外周の箇所から長手方向に段差を設け、
前記開孔ビットを先端側から見たときに前記第１傾斜開孔面の最外周の箇所から前記第２開孔面の最内周が略同一円状となるように形成し、
前記第２開孔面の最外周に隣接するように前記第２傾斜開孔面の最内周が形成され、
前記第２開孔面の最外周と第２傾斜開孔面の最内周が略同一円状となるように形成されること
を特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の溶鉱炉の出銑口用開孔ビット。
【請求項６】
前記第１傾斜開孔面と前記第２傾斜開孔面がそれぞれ前記第１開孔面と前記第２開孔面に対して２３〜４５°の角度で設けられることを特徴とする請求項２から５のいずれか１項に記載の溶鉱炉の出銑口用開孔ビット。
【請求項７】
前記突起物が超硬チップであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の溶鉱炉の出銑口用開孔ビット。
【請求項８】
前記突起物が前記第２開孔面の表面上に中心軸が略垂直となる様に少なくとも１以上植設されることを特徴とする請求項２〜６のいずれか１項に記載の溶鉱炉の出銑口用開孔ビット。
【請求項９】
繰粉排出溝、突出端面、突起物、噴出口を備える開孔ビットの製造方法であって、
当該開孔ビットは先端側から後端側にかけて第１開孔面、第１傾斜開孔面、第２傾斜開孔面とを有するように形成し、
当該第１開孔面は当該開孔ビットの中心軸と略垂直に設け、
当該第１傾斜開孔面と当該第２傾斜開孔面は当該開孔ビットの後端側に傾斜させるように設け、
当該第１開孔面と当該第１傾斜開孔面は隣接し、当該第１傾斜開孔面と当該第２傾斜開孔面は隣接しており、
当該開孔ビット内部には中空部を設け、
前記繰粉排出溝を少なくとも２以上形成し、
前記突出端面は隣り合う当該繰粉排出溝との間にそれぞれ形成し、
前記突起物は略鋭円錐形長形状で前記第１開孔面と第１傾斜開孔面と第２傾斜開孔面の表面上に中心軸が略垂直となる様に各開孔面に少なくとも１以上植設すること、
を特徴とする溶鉱炉の出銑口用開孔ビットの製造方法。
【請求項１０】
繰粉排出溝、突出端面、突起物、噴出口を備える開孔ビットの製造方法であって、
当該開孔ビットは先端側から後端側にかけて第１開孔面、第１傾斜開孔面、第２開孔面、第２傾斜開孔面とを有するように形成し、
当該第１開孔面と当該第２開孔面は当該開孔ビットの中心軸と略垂直に設け、
当該第１傾斜開孔面と当該第２傾斜開孔面は当該開孔ビットの後端側に傾斜させるように設け、
当該第１開孔面と当該第１傾斜開孔面は隣接し、当該第１傾斜開孔面と当該第２開孔面は隣接し、当該第２開孔面と当該第２傾斜開孔面は隣接しており、
当該開孔ビット内部には中空部を設け、
前記繰粉排出溝を少なくとも２以上形成し、
前記突出端面は隣り合う当該繰粉排出溝との間にそれぞれ形成し、
前記突起物は略鋭円錐形長形状で前記第１開孔面と第１傾斜開孔面と第２傾斜開孔面の表面上に中心軸が略垂直となる様に各開孔面に少なくとも１以上植設すること、
を特徴とする溶鉱炉の出銑口用開孔ビットの製造方法。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は溶鉱炉の出銑口に充填されているマッドを出銑口開孔機で開孔し、銑鉄を流し出すための開孔ビットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
銑鉄を製造する高炉は、高温で鉄鉱石を溶かした溶鉄を取り出す出銑を行うために、一般的には炉下部に設けた出銑口を開孔する必要がある。溶鉄を排出していない際の出銑口は、不定形耐火物（マッド）で充填して封鎖しているためである。この出銑口の開孔作業は、開孔ビットをパイプロッドの先端に固定し、出銑口開孔機に装着した後、回転や打撃等により開孔する。この開孔作業の際に用いる開孔ビットとしては、種々の形状のものが使用される。
【０００３】
これまでの開孔作業時には、開孔する場所を決めるのに時間を要していたり、開孔位置が決まらないため、開孔ビットがマッド面で揺動するために、ロッドが折れていたり、出銑マッド面を傷つけたりといった問題が生じることがあった。また、出銑マッド内に混在する地金（高炉から高温液体状の銑鉄が冷やされた固まったもの等）等の高硬度の異物により、開孔時間が増加（状況によっては中断）したり、開孔ビットの消耗が激しくなったりすることもあった。
【０００４】
そのため、従来では事前に出銑口開孔機に装着したロッドの先端で一定距離を開孔し、その後ロッドを引抜いて開孔ビットを装着して改めて充填マッドを開孔する２段階方式が行われることもあった。しかし、２段階方式で開孔作業を行うため、作業も煩雑となり、生産性が向上しないばかりか、危険な作業も伴うため作業環境面でもあまり好ましいものではなかった。さらに、地金等の高硬度の異物の存在により開孔作業ができなくなった場合、一旦作業を中断し、強制的に地金等を除去する作業を強いられることになる。
【０００５】
そこで１段階方式である開孔方法を可能とするため、前記ロッド及び開孔ビットの内部に高圧水を通過させて冷却し、ビットの先端から水（液状、ミスト状等も含む、以下同じ）を噴出して砕削屑を除去する方法が知られている（例えば特許文献１）。
【０００６】
また、出銑口充填マッドを一段階開孔することを可能とした開孔ビットも知られている（例えば特許文献２）。この開孔ビットは、ビット自身が振動するおそれがなく中心軸に沿って充填マッド内を推進し充填マッドをすぐに開孔することができる点で優れる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平９−１３１１３号
【特許文献２】特開２００６−３０７２５８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１に記載の方法では、ロッド、開孔ビット及び充填マッドを冷却した状態で１段階開孔を行うものであるため、開孔ビットの中心線の回りの回転振動による振れを防止することは困難であり、開孔中心線に沿う一発開孔をスムーズに適格に行うことは困難であった。
【０００９】
また、上記特許文献２に記載の方法では、マッドの開孔位置を決めて開孔を始めた後はビットの平坦面でマッドを削り進めることなるため、開孔に少し時間がかかることもあり、より短時間で開孔できるような改良の余地があった。
【００１０】
また、上記開示された技術は、出銑マッド内に混在する地金（高炉から高温液体状の銑鉄が冷やされた固まったもの等）等の高硬度の異物対策は考慮されていないものである。出銑マッド内に地金が形成されていた場合、従来の開孔ビットを使用する場合は開孔作業を一旦中断し、作業中の開孔ビットを一旦引き抜いて地金除去用のロッド等を用いて地金を除去する作業などが発生してしまい、作業時間が大幅に長引いてしまうといった課題が残る。
【００１１】
そこで、本発明の主たる課題は、出銑口充填マッドを１段階開孔し、かつ、開孔時の直進性や掘削性を向上させることにある。また、出銑マッド内に混在する地金（高炉から高温液体状の銑鉄が冷やされた固まったもの等）等の高硬度の異物があったとしても、地金等を除去する作業を行うことなく通常の作業で開孔することにある。さらには、これにより生産性向上やコスト削減を実現させる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、以下の（１）〜（１０）に関する。
（１）繰粉排出溝、突出端面、突起物、噴出口を備える開孔ビットであって、当該開孔ビットは先端側から後端側にかけて第１開孔面、第１傾斜開孔面、第２傾斜開孔面とを有し、当該開孔ビット内部には中空部を有し、前記繰粉排出溝を少なくとも２以上形成し、前記突出端面は隣り合う当該繰粉排出溝との間にそれぞれ形成され、前記突起物は略鋭円錐形長形状で、前記第１開孔面と第１傾斜開孔面と第２傾斜開孔面の表面上に中心軸が略垂直となる様に各開孔面に少なくとも１以上植設される、ことを特徴とする開孔ビット。
（２）繰粉排出溝、突出端面、突起物、噴出口を備える開孔ビットであって、当該開孔ビットは先端側から後端側にかけて第１開孔面、第１傾斜開孔面、第２開孔面、第２傾斜開孔面とを有し、当該開孔ビット内部には中空部を有し、前記繰粉排出溝を少なくとも２以上形成し、前記突出端面は隣り合う当該繰粉排出溝との間にそれぞれ形成され、前記突起物は略鋭円錐形長形状で、前記第１開孔面と第１傾斜開孔面と第２傾斜開孔面の表面上に中心軸が略垂直となる様に各開孔面に少なくとも１以上植設される、ことを特徴とする開孔ビット。
（３）前記開孔ビットの先端側から後端側にかけて第１開孔面、第１傾斜開孔面、第２開孔面、第２傾斜開孔面の４つの開孔面を順次設け、第１開孔面と第２開孔面は充填マッドの接触面と略水平となるように設け、第１傾斜開孔面と第２傾斜開孔面はそれぞれ第１開孔面と第２開孔面に対して所定の角度で傾斜する形状であることを特徴とする前記（２）に記載の開孔ビット。
（４）前記第１開孔面と前記第１傾斜開孔面と第２傾斜開孔面の表面積が先端側から後端側に向かうにつれて大きくなることを特徴とする前記（２）又は（３）に記載の開孔ビット。
（５）前記開孔ビットは先端側から見たときに、前記第１開孔面の最外周に隣接するように前記第１傾斜開孔面の最内周が形成され、第１開孔面の最外周と第１傾斜開孔面の最内周が略同一円状となるように形成され、前記第１傾斜開孔面と前記第２開孔面は開孔ビットの長手方向に所定高さの段差を設けた状態で形成し、当該段差は当該第１傾斜開孔面の最外周の箇所から長手方向に段差を設け、前記開孔ビットを先端側から見たときに前記第１傾斜開孔面の最外周の箇所から前記第２開孔面の最内周が略同一円状となるように形成し、前記第２開孔面の最外周に隣接するように前記第２傾斜開孔面の最内周が形成され、前記第２開孔面の最外周と第２傾斜開孔面の最内周が略同一円状となるように形成されることを特徴とする前記（２）から（４）のいずれか１つに記載の開孔ビット。
（６）前記第１傾斜開孔面と前記第２傾斜開孔面がそれぞれ前記第１開孔面と前記第２開孔面に対して２３〜４５°の角度で設けられることを特徴とする前記（２）から（５）のいずれか１つに記載の開孔ビット。
（７）前記突起物が超硬チップであることを特徴とする前記（２）から（６）のいずれか１つに記載の開孔ビット。
（８）前記突起物が前記第２開孔面の表面上に中心軸が略垂直となる様に少なくとも１以上植設されることを特徴とする前記（２）〜（７）のいずれか１項に記載の開孔ビット。
（９）繰粉排出溝、突出端面、突起物、噴出口を備える開孔ビットの製造方法であって、当該開孔ビットは先端側から後端側にかけて第１開孔面、第１傾斜開孔面、第２傾斜開孔面とを有するように形成し、当該開孔ビット内部には中空部を設け、前記繰粉排出溝を少なくとも２以上形成し、前記突出端面は隣り合う当該繰粉排出溝との間にそれぞれ形成し、前記突起物は略鋭円錐形長形状で前記第１開孔面と第１傾斜開孔面と第２傾斜開孔面の表面上に中心軸が略垂直となる様に各開孔面に少なくとも１以上植設すること、を特徴とする開孔ビットの製造方法。
（１０）繰粉排出溝、突出端面、突起物、噴出口を備える開孔ビットの製造方法であって、当該開孔ビットは先端側から後端側にかけて第１開孔面、第１傾斜開孔面、第２開孔面、第２傾斜開孔面とを有するように形成し、当該開孔ビット内部には中空部を設け、前記繰粉排出溝を少なくとも２以上形成し、前記突出端面は隣り合う当該繰粉排出溝との間にそれぞれ形成し、前記突起物は略鋭円錐形長形状で前記第１開孔面と第１傾斜開孔面と第２傾斜開孔面の表面上に中心軸が略垂直となる様に各開孔面に少なくとも１以上植設すること、を特徴とする開孔ビットの製造方法。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の開孔ビットによれば、出銑口充填マッドを１段階開孔し、かつ、開孔時の直進性や掘削性を向上させることが可能となる。さらに、出銑マッド内に形成された地金等の高硬度の異物があった場合でも、別途地金等を除去する作業を行うことなく、通常の開孔作業の工程で地金を避けつつ開孔することが可能となるため作業効率も改善される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態１の開孔ビットの（ａ）平面図と（ｂ）正面図を示す。
【図２】本発明の実施形態１の開孔ビットの断面図を示す。
【図３】本発明の実施形態１の開孔ビットを用いて出銑口に充填されているマッドを開孔する状態の概略図を示す。
【図４】本発明の実施形態１の開孔ビットが充填マッドを開孔する状態の示す概略図である。
【図５】本発明の実施形態２の開孔ビットの（ａ）平面図と（ｂ）正面図を示す。
【図６】本発明の実施形態２の開孔ビットの断面図を示す
【図７】従来の開孔ビットの（ａ）平面図と（ｂ）正面図を示す。
【図８】従来の開孔ビットが充填マッドを開孔する状態の示す概略図である。
【図９】本発明の実施形態の開孔ビットが地金が形成された充填マッドを開孔する状態の示す概略図である。
【図１０】本実施形態の開孔ビットと従来の開孔ビットにおける充填マッドの内部に地金が形成された際の開孔作業の状態を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図面を参酌して説明する。図１の（ａ）は本実施形態１の開孔ビット１の平面図、図１の（ｂ）は本実施形態１の開孔ビット１の正面図を示す。図１において、２は充填マッドを掘削する突起物として超硬チップを使用、３は空気や水等の噴出口、４は充填マッドを掘削することにより発生する繰粉を排出するための繰粉排出溝、５はロッドを取り付けるためのロッド取付部、９は突出端部を示す。
【００１６】
本実施形態１の前記超硬チップ２は略鋭円錐形長形状で、先端部は丸みを帯びた略球面形状である。また、前記ロッド取付部５は開孔ビット１の中心軸線を共有するものである（厳密に同一の中心軸線を共有するものではなくても良い）。本実施形態１のロッド取付部は円柱形状のものを使用する。
【００１７】
本実施形態１の開孔ビット１は、台金を先端側から後端側にかけて順に異なる高さに第１開孔面６、第１傾斜開孔面１０、第２開孔面６’、第２傾斜開孔面１０’の４つの開孔面となるように形成する。第１開孔面６と第２開孔面６’は充填マッドを掘削する際に充填マッドの接触面と略水平となるように形成し（開孔ビット１の後端面と略水平）、第１傾斜開孔面１０と第２傾斜開孔面１０’はそれぞれ第１開孔面６と第２開孔面６’に対して所定の角度で傾斜して形成する形状である。第１傾斜開孔面１０と第２傾斜開孔面１０’の傾斜角度は特に限定するものではないが、第１開孔面６と第２開孔面６’に対してそれぞれ２３〜４５°であることがより効率よく充填マッド材を砕くことができるといった理由で好ましく、それぞれが異なる角度でもよい。なお、本実施形態においては第１開孔面６と第２開孔面６’に対して約３０°の角度で傾斜している第１傾斜開孔面１０と第２傾斜開孔面１０’を使用した。また、開孔ビット１を先端側から見たときに、第１開孔面の最外周に隣接するように第１傾斜開孔面１０の最内周が形成され、これらは第１開孔面６の最外周と第１傾斜開孔面１０の最内周が略同一円状となるように形成される。また、第１傾斜開孔面１０と第２開孔面６’とは、開孔ビットの長さ方向に一定の高さを設けて段差を有した状態で形成する。この段差は、第１傾斜開孔面１０の最外周の箇所から長手方向に段差を設け、開孔ビット１を先端側から見たときに第１傾斜開孔面１０の最外周の箇所から第２開孔面６’の最内周が略同一円状となるように形成する。本段差の高さについては特に限定されるものではなく、開孔ビット１の長さ方向の高さに応じて適宜選択する（開孔ビット１を先端側から見たさいの幅が１００φ以下の場合で５ｍｍ~２ｃｍ程度）。同様に、開孔ビット１を先端側から見たときに、第２開孔面６’の最外周に隣接するように第２傾斜開孔面１０’の最内周が形成され、これらは第１開孔面６の最外周と第１傾斜開孔面１０の最内周が略同一円状となるように形成される。なお、これらは厳密に同一円状となる必要はなく、成形等の際に若干のずれなどが生じる場合もあり得る。また、第１開孔面６、第１傾斜開孔面１０、第２開孔面６’、第２傾斜開孔面１０’の４つの開孔面は先端側からみた際に略同心円となるように形成することにより、より充填マッドを均一かつ効率的に開孔できる点で好ましい。
【００１８】
本実施形態１の開孔ビット１は、第１開孔面６の表面積（超硬チップ２を取付けた箇所の表面積も含む、以下同じ）が、第１傾斜開孔面１０、第２開孔面６’、第２傾斜開孔面１０’それぞれの開孔面の表面積よりも小さいものである。また、第１傾斜開孔面１０の表面積は第２傾斜開孔面１０’の表面積よりも小さいものである。また、第１開孔面６の表面積が、第１傾斜開孔面１０の表面積に対して約４０％〜７０％の範囲内、第２傾斜開孔面１０’の表面積に対して約１０〜５０％の範囲内であることが、充填マッド開孔時の直進性や掘削性の向上や、出銑マッド内に混在する地金等の高硬度の異物を避けつつ開孔を継続できる点でより優れる。なお、本実施形態においては、第１開孔面６の表面積は約６１６ｍｍ２、第１傾斜開孔面１０の表面積は約１１１９ｍｍ２、第２開孔面６’の表面積は約１４８２ｍｍ２、第２傾斜開孔面１０’の表面積は約１２０１ｍｍ２の開孔ビットを使用した。
【００１９】
図２は本実施形態１の開孔ビット１の断面図を示す。図２は開孔ビット１のＡ−Ａの断面図を示す。本実施形態１の開孔ビットは中空部７を有しており、図１で図示した水の噴出口３の経路に繋がっている。この構造により、開孔作業により発生した充填マッドやビットやチップ砕削屑等を、繰粉排出溝４を通じて充填マッド４０の開孔口８から出銑口１外に排出しながら、出銑口３０の充填マッドを開孔して出銑する。
【００２０】
本実施形態１の開孔ビット１には超硬チップ２を１１個使用し、そのうちの２個は開孔ビット１の第１開孔面６に、３個は開孔ビット１の第１傾斜開孔面１０に、３個は開孔ビットの第２開孔面６’に、３個は開孔ビット１の第２傾斜開孔面１０’に植設した。各超硬チップは、各開孔面表面上に超硬チップ２の各軸心が表面に対して略垂直となるように形成する。また、これらの超硬チップ２は、開孔ビット１の先端方向から見て、第１開孔面に植設された超硬チップ２を基準に、順次螺旋状となるように形成する。本発明において植設する方法は特に限定するものではないが、銀ろう・黄銅ろうや真鍮ろうでろう付けする方法や溶接で固定させることができる。
【００２１】
第１傾斜開孔面１０に設置された超硬チップ２で削孔できる第１ゲージ径は、直進性を向上させ、地金等の影響を削孔時に少なくするために、必要削孔径（第２ゲージ径という。以下省略）の大きさによらず、極力小さな径であることが好ましい。これは削岩機の力を、より小さな面積で与えることで削岩機の力を集中し、より削孔速度を向上させ、地金５０が発生している場合は、先行削孔時に地金５０を避けるためである。第１ゲージ径で削孔を先行したあと、第２開孔面６’、第２傾斜開孔面１０’に設置された超硬チップによって、孔を拡大して削孔を進めていく。先行削孔する第１ゲージ径は、超硬チップ２の大きさ、配置等を考慮して、φ３５〜５０ｍｍ程度とする。その時の第１開孔面の径は、φ２０〜３０ｍｍ程度とする。第２ゲージ径がφ７５ｍｍの場合、従来の開孔ビットでは第１開孔面６の面積が２４６２ｍｍ２、超硬チップ数は３個であることから、チップ１個当たりの負担面積は８２１ｍｍ２であり、削岩機の打撃力をＰと規定すると、超硬チップ１個あたりに与える打撃力は、０．３３Ｐとなる。本実施形態１の開孔ビットについては、第１開孔面の面積が、６１６ｍｍ２、超硬チップ数は２個であることから、チップ１個当たりの負担面積は３０８ｍｍ２であり、超硬チップ１個あたりに与える打撃力は、０．５０Ｐとなる。これらより、新型ビットの方が、より小さい面積に対して、より大きな打撃力を与えることができるため、削孔効率が向上する。
【００２２】
図５の（ａ）は本実施形態２の開孔ビット１の平面図、図５の（ｂ）は本実施形態２の開孔ビット１の正面図を示す。図６は本実施形態２の開孔ビットの断面図を示す。図６は実施形態２の開孔ビット１のＡ−Ａの断面図を示す。本実施形態２の開孔ビット１は実施形態１と同様に、超硬チップ２、噴出口３、繰粉排出溝４、ロッド取付部５、第１開孔面６、中空部７、開孔口８、突出端面９、第１傾斜開孔面１０、第２傾斜開孔面１０’を有する。ただし、本実施形態２は、実施形態１で前述した第２開孔面６’は有しない開孔ビットの例である。
【００２３】
本実施形態２の前記超硬チップ２は略鋭円錐形長形状で、先端部は丸みを帯びた略球面形状である。また、前記ロッド取付部５は開孔ビット１の中心軸線を共有するものである（厳密に同一の中心軸線を共有するものではなくても良い）。本実施形態２のロッド取付部は円柱形状のものを使用する。
【００２４】
本実施形態２の開孔ビット１は、台金を先端側から後端側にかけて順に異なる高さに第１開孔面６、第１傾斜開孔面１０、第２傾斜開孔面１０’の３つの開孔面となるように形成する。第１開孔面６は充填マッドを掘削する際に充填マッドの接触面と略水平となるように形成され（開孔ビット１後端面と略水平）、第１傾斜開孔面１０と第２傾斜開孔面１０’は第１開孔面６に対して所定の角度で傾斜する形状である。第１傾斜開孔面１０と第２傾斜開孔面１０’の傾斜角度は特に限定するものではないが、第１開孔面６に対してそれぞれ２３〜４５°であることがより効率よく充填マッド材を砕くことができるといった理由でより好ましく、それぞれが異なる角度でもよい。なお、本実施形態２においては第１開孔面６に対して約３０°の角度で傾斜している第１傾斜開孔面１０と第２傾斜開孔面１０’を使用した。また、第１傾斜開孔面１０と第２傾斜開孔面１０’とは、開孔ビットの長さ方向に一定の高さを設けて段差を有した状態で形成する。この段差は、第１傾斜開孔面１０の最外周の箇所から長手方向に所定の高さで段差を設ける。本段差の高さについては特に限定されるものではなく、開孔ビット１の長さ方向の高さに応じて適宜選択する（開孔ビット１を先端側から見たさいの幅が１００φ以下の場合で５ｍｍ~２ｃｍ程度）。また、本実施形態２の開孔ビット１を先端側から見たときに、第１開孔面の最外周に隣接するように第１傾斜開孔面１０の最内周が形成され、これらは第１開孔面６の最外周と第１傾斜開孔面１０の最内周が略同一円状となるように形成される。また、開孔ビット１を先端側から見たときに、第１傾斜開孔面１０の最外周に隣接するように第２傾斜開孔面１０’の最内周が形成され、これらは第１傾斜開孔面１０の最外周と第２傾斜開孔面１０’の最内周が略同一円状となるように形成される。なお、これらは厳密に同一円状となる必要はなく、成形等の際に若干のずれなどが生じる場合もあり得る。また、第１開孔面６、第１傾斜開孔面１０、第２傾斜開孔面１０’の４つの開孔面は先端側から見て略同心円となるように形成することにより、より充填マッドを均一かつ効率的に開孔できる点で好ましい。
【００２５】
本実施形態２の開孔ビット１は、第１開孔面６の表面積（超硬チップ２を取付けた箇所の表面積も含む、以下同じ）が、第１傾斜開孔面１０、第２傾斜開孔面１０’それぞれの開孔面の表面積よりも小さいものである。また、第１傾斜開孔面１０の表面積は第２傾斜開孔面１０’の表面積よりも小さいものである。また、第１開孔面６の表面積が、第１傾斜開孔面１０の表面積に対して約４０％〜７０％の範囲内、第２傾斜開孔面１０’の表面積に対して約１０〜５０％の範囲内であることが、充填マッド開孔時の直進性や掘削性の向上や、出銑マッド内に混在する地金等の高硬度の異物を避けつつ開孔を継続できる点でより優れる。なお、本実施形態においては、第１開孔面６の表面積は約６１６ｍｍ２、第１傾斜開孔面１０の表面積は約１１１９ｍｍ２、第２傾斜開孔面１０’の表面積は約１５８３ｍｍ２の開孔ビットを使用した。
【００２６】
本実施形態２の開孔ビット１には超硬チップ２を８個使用し、そのうちの２個は開孔ビット１の第１開孔面６に、３個は開孔ビット１の第１傾斜開孔面１０に、３個は開孔ビット１の第２傾斜開孔面１０’に植設した。各超硬チップは、各開孔面表面上に超硬チップ２の各軸心が表面に対して略垂直となるように形成する。また、これらの超硬チップ２は、開孔ビット１の先端方向から見て、第１開孔面に植設された超硬チップ２を基準に、順次螺旋状となるように形成する。本発明において植設する方法は特に限定するものではないが、銀ろう・黄銅ろうや真鍮ろうでろう付けする方法や溶接で固定させることができる。
【００２７】
本実施形態２の開孔ビット１において、第１傾斜開孔面１０に設置された超硬チップ２で削孔できる第１ゲージ径は、直進性を向上させ、地金等の影響を削孔時に少なくするために、必要削孔径（第２ゲージ径という。以下省略）の大きさによらず、極力小さな径であることが好ましい。これは削岩機の力を、より小さな面積で与えることで削岩機の力を集中し、より削孔速度を向上させ、地金５０が発生している場合は、先行削孔時に地金５０を避けるためである。第１ゲージ径で削孔を先行したあと、第２傾斜開孔面１０’に設置された超硬チップによって、孔を拡大して削孔を進めていく。先行削孔する第１ゲージ径は、超硬チップ２の大きさ、配置等を考慮して、φ３５〜５０ｍｍ程度とする。その時の第１開孔面の径は、φ２０〜３０ｍｍ程度とする。第２ゲージ径がφ６５ｍｍの場合、従来の開孔ビットでは第１開孔面６の面積が１７３５ｍｍ２、超硬チップ数は３個であることから、チップ１個当たりの負担面積は５７８ｍｍ２であり、削岩機の打撃力をＰと規定すると、超硬チップ１個あたりに与える打撃力は、０．３３Ｐとなる。新型ビットについては、第１開孔面の面積が、６１６ｍｍ２、超硬チップ数は２個であることから、チップ１個当たりの負担面積は３０８ｍｍ２であり、超硬チップ１個あたりに与える打撃力は、０．５０Ｐとなる。これらより、新型ビットの方が、より小さい面積に対して、より大きな打撃力を与えることができるため、削孔効率が向上する。
【００２８】
本実施形態１と２の開孔ビット１の超硬チップ２は、第１開孔面６と第２開孔面６’では充填マッドに超硬チップ２の中心軸が略垂直に接触する様に植設される。第１傾斜開孔面１０と第１傾斜開孔面１０’は第１開孔面６に対して傾斜角度を有することから、充填マッドには所定の各度で充填マッドに接触されることになる。なお、開孔ビット１を先端部から見た際に、第１傾斜開孔面１０と第１傾斜開孔面１０’のそれぞれの最外周から各傾斜開孔面に超硬チップ２の一部が外側になるように開孔ビット１に植設することが、開孔ビット１の耐久面からも好ましい。
【００２９】
本実施形態１と２において、開孔ビット１の略円錐形上の頂点の開き角αが約７０°の超硬チップ２を開孔ビット先端面の中心部に植設し真鍮ろうで固定する。本実施形態では上記形状の開孔ビットを使用したが、略円錐形上の頂点の開き角αは、超硬チップ２の中心軸が充填マッド４０に当たる角度は９０°が最も効率的に砕削できることや、ゲージチップと台金との関係（開孔ビットの最外径となる箇所の関係）から７０〜１２０°のものが好ましい。なお、開孔ビット１の径は出銑量に応じて５０〜１２０ｍｍを使用することがある。
【００３０】
本実施形態１と２の開孔ビット１には前記中空部７に通じる水の噴出口３を開口した。当該噴出口３を設けることにより、前述の通り開孔作業により発生した充填マッドの砕削屑等を、噴出口３から水をはじめ圧縮水や圧縮空気等を供給することによって繰粉排出溝４を通じて開孔口からに排出することができ、さらに開孔ビット１を冷却する効果もある。
【００３１】
本実施形態１と２の開孔ビット１には繰粉排出溝４を設ける。本実施形態の繰粉排出溝４は、当該開孔ビット１の外周を複数に分けた状態（例えば本実施例では３等分としたが、２等分や３等分以上としてもよいし、等分としなくてもよい。）で、前記開孔ビット１の第２開孔面６’より下端にわたってその外周面を略円弧上に切り欠くように繰粉排出溝部４を設けた形状をしている。また当該繰粉排出溝部４は先端部から後端部に向かうにつれて、開孔ビット１の外周側に向かって切り欠きを形成された状態となる。すなわち、本実施形態の開孔ビット１の外周面には、前記繰粉排出溝部４（合計３ヵ所）と、隣り合う繰粉排出溝部４の間にそれぞれ形成される突出端面９（合計３ヵ所）とが形成され、前記繰粉排出溝部と同じ数だけ形成されることになる。なお、本実施例では前記繰粉排出溝部４および突出端面９の数は、ともに３つずつであり、これにより、開孔ビット１本体の平面視は繰粉排出溝部４の箇所が中央に向かって凹んだ状態となる。従って、本実施形態では繰粉排出溝部は図１（ａ）で示すように平面図で見た際に略円弧状で切り欠いた形状となる。また、本実施形態の繰粉排出溝４は、本実施形態の繰粉排出溝４は従来の開孔ビットと比較して２倍程度の表面積を設けた。これにより、繰粉の排出量を増やすことが可能となり、削孔効率が増加する点で好ましい。
【００３２】
本実施形態１と２の開孔ビット１は、溶鉱炉の出銑口に充填されているマッドを開孔する際に使用される一般的な中空ロッド２０と接続される。開孔ビットと中空ロッドの取り付け方は特に限定されるものではなく、ロッド取付部５を開孔ビット１の後端面（底面）に突設してこのロッド取付部５とロッドの先端面を溶接したり、ロッド取付部５の内部に雌ねじを形成し、中空ロッド先端に設けた雄ねじと螺合させて接続させたり、ロッド取付部５の外部表面に雄ねじを形成し、中空ロッド先端に凹状に設けた雌ねじと螺合させて接続させたりすることもできる。なお、本実施形態では、ロッド取付部５の外部表面に雄ねじを形成し、中空ロッド先端に凹状に設けた雌ねじと螺合させて接続させた。
【００３３】
本実施形態１と２の開孔ビット１は、溶鉱炉の出銑口に充填されているマッドを開孔する際に使用される一般的な中空ロッド２０と接続される。本実施形態では、ロッド取付部５を開孔ビット１の後端面（底面）に突設してこのロッド取付部５とロッドの先端面を溶接によって接合した。なお、開孔ビットと中空ロッドの取り付け方は特に限定されるものではなく、ロッド取付部５の内部に雌ねじを形成し、中空ロッド先端に設けた雄ねじと螺合させて接続させたり、ロッド取付部５の外部表面に雄ねじを形成し、中空ロッド先端に凹状に設けた雌ねじと螺合させて接続させたりすることもできる。
【００３４】
図３は、本実施形態の開孔ビット１をロッド２０に装着して出銑口に充填されているマッドを開孔する状態の概略図を示す。当該ロッド２０の開孔ビット１が装着される端部と反対の他方端側は図示しない出銑口開孔機に接続されている。出銑口開孔機に支持した中空ロッド２０及び開孔ビット１を溶鉱炉の出銑口の中心線に沿って回転させながら前進させ、出銑口開孔機による打撃力を、ロッドを通じて開孔ビットに加えることによって当該開孔ビット１の先端部に取り付けた超硬チップ２から出銑口の充填マッド内に中心線に沿って推進する。この際に、開孔ビット１の上端側の先端に超硬チップ（鋭円錐形長形状）を設け、かつ、前述の通り多段（本実施形態では４つの開孔面）の開孔面を有しているため、当該チップ先端の球面が中心線内にあって円錐側面が充填マッドを押圧し、該長チップは中心線から外れることなく打撃力と回転力とによって中心線の方向に前進する。それと同時に開孔ビット１の上端側から中部にかけての円錐状の外周面に形成した超硬チップ２が打撃・回動しつつ、充填マッドを砕削し、砕削屑は噴出口３から高圧噴出される空気や水によって前記繰粉排出溝から出銑口外に排出され、これを継続して中心線の方向に出銑口が一段階の操作で開孔される。なお、本実施形態で使用する中空ロッド２０の長さは約６~６．５ｍ、外径φ３４~４２．７ｍｍであって、当該ロッド２０の先端に中心軸線を共有する開孔ビット１の後端面を接続する。
【００３５】
図４は本実施形態１の開孔ビット１が充填マッド４０を開孔する状態の示す概略図を示す。ＳＴＥＰ１では、開孔ビット１の先端の第１開孔面６に設けた超硬チップ２で、第１傾斜開孔面１０に設けた超硬チップ２が充填マッド４０に達するまでの間掘削して開孔を行う。本実施形態においてはこのときの開孔口の径は約２８ｍｍとなる。ＳＴＥＰ２では、第１開孔面６に設けた超硬チップ２と第１傾斜開孔面１０に設けた超硬チップ２で、第１傾斜開孔面１０’に設けた超硬チップ２が充填マッド４０に達するまでの間掘削して開孔を行う。本実施形態においてはこのときの開孔口の径は約４７ｍｍとなる。ＳＴＥＰ３では、第１開孔面６に設けた超硬チップ２と第１傾斜開孔面１０に設けた超硬チップ２と第２開孔面６’で、第２傾斜開孔面１０’に設けた超硬チップ２が充填マッド４０に達するまでの間掘削して開孔を行う。ＳＴＥＰ４では、第１開孔面６に設けた超硬チップ２と第１傾斜開孔面１０に設けた超硬チップ２と第２開孔面６’に設けた超硬チップ２と第２傾斜開孔面１０’に設けた超硬チップ２で、本実施形態の開孔ビット１の最外周までの間掘削して開孔を行う。本実施形態においてはこのときの開孔口の径は約７５ｍｍとなる。以上のような段階を経て、本実施形態の開孔ビット１をロッド２０に装着して出銑口に充填されているマッドを開孔する。
【００３６】
図７は従来の開孔ビット６０を示す。図７（ａ）は従来の開孔ビット６０の平面図、図７（ｂ）は従来の開孔ビット６０の正面図を示す。図７において、２は充填マッドを削る超硬チップ、３は空気や水等の噴出口、４は充填マッドを掘削することにより発生する繰粉を排出するための繰粉排出溝、５はロッドを取り付けるためのロッド取付部、９は突出端部を示す。本実施形態の開孔ビット１と異なり、先端の開孔面の表面積が広く、２つの開孔面を有するものである。また、先端の開孔面に直結する形で第２の開孔面が設けられ、繰粉排出溝部の表面積も狭い点で本実施形態の開孔ビット１とは異なる。
【００３７】
図８は従来の開孔ビット６０が充填マッド４０を開孔する状態の示す概略図を示す。従来の開孔ビット６０は先端の開孔面の表面積が広いため、ＳＴＥＰ１で最初に広い面積（本形態においては４７ｍｍ）を掘削する必要があり、その後でＳＴＥＰ２として第２の開孔面に設けられた超硬チップが充填マッドに接触することになり、次の掘削作業で開孔を行う必要が出てくる（本形態においては６５ｍｍ）。
【００３８】
出銑口を開孔する際に、開孔作業の削孔時に充填マッドの削孔壁にき裂が生じたり、炉内に押し出された充填マッドの一部に横穴が形成されたりする場合がある（図９（ａ）（ｂ））。その後、炉内の溶銑を出銑する際に、このき裂や横穴に溶銑が残り冷えて固まった際に充填マッドの内部に地金が形成されるというのが地金の形成される理由の一つと考えられている（図９（ｃ）（ｄ））。地金が残った状態で次の開孔作業を行う場合は前述の通り不都合が生じるため好ましくない。図８に充填マッドの内部に地金が形成された際の開孔作業の状態を示す。図１０（ａ）は従来の開孔ビットを用いたもので、図１０（ｂ）本実施形態の開孔ビット１を用いたものである。従来の開孔ビットだと地金に当たった際にそのまま後部から前に進む力がかかるため、そのまま地金と反対方向に開孔ビットの進行方向が変わり曲がって進んでいくことになる（図１０（ａ））。これに対して、本実施形態の開孔ビット１を使用した場合、第１開孔面が地金に当たった後に、次の第１の傾斜開孔面が地金に当たるまでの間に第１の開孔面が地金を避けて先の充填マッドを削孔し続けるためそのまま少しずれるだけで直進して開孔作業を続けることが可能になる。従来の開孔ビットの場合は、開孔面と傾斜開孔面に設置されたチップの先端が、ほぼ同一面に設けられることから、開孔ビットのゲージ径内に地金のような金属質の材料が入っていると、削孔性が悪くなり、地金を破砕できずに避けて進行したり（曲がって進行）、超硬チップが地金に接触したりすることで、摩耗が激しくなったり、割れや欠けが著しく激しくなることで、削孔不可の状態になることが考えられる。曲がって削孔を進めると、局部的に削孔径が大きくなり、最悪の場合は炉壁を傷めてしまうことも考えられる。マッド材の充填量を最小限にするためには、同径で削孔を終えることが理想であり、孔壁を傷めないためにも、本実施形態の開孔ビットを使用して直進的に削孔することが求められる。
【００３９】
本実施形態の開孔ビットを使用することにより、従来よりも表面積の狭い第１開孔面を設けて充填マッドを掘削するため、充填マッドに楔が入る様に開孔し始めることができ、開孔時の直進性や掘削性を向上させることができる点で優れる。また、同様に表面積の狭い第１開孔面で堀削を進めるため、出銑マッド内に混在する地金（高炉から高温液体状の銑鉄が冷やされた固まったもの等）等の高硬度の異物が存在したとしても、そのまま開孔作業を継続して行うことができる。これにより、開孔時間が増加（状況によっては中断）したり、開孔ビットの消耗が激しくなったりすることもなく、作業効率や経済性の面でも優れるものである。
【００４０】
＜その他の形態例＞
（１）本実施形態においては突起物として超硬チップを使用したが、本発明はこれに限定されるものではない。充填マットの硬さに応じて超硬素材を用いずに鉄や鋼等、台金と同一の素材を用いても良い。例えば、クロムやマンガンを多く含んだ合金鋼（高クロム鋼、高マンガン鋼）や鋳鋼（高クロム鋳鋼、高マンガン鋳鋼）であったり、硬質粒子（超硬粒やサーメット粒）を含んだ合金鋼や鋳鋼なども突起物の材質として考えられる。
（２）本実施形態の開孔ビットは超硬チップ２を植設することにより形成したが、鋳造等で台金と突起物を一体に成形したり、削り出しにより形成したりすることも可能である。
（３）本実施形態では前記超硬チップ２として略鋭円錐形長形状のものを使用したが、特にこれに限定されるものではなく鈍円錐形長形状や三角錐形状等の形状を用いても良い。
（４）本実施形態では、繰粉排出溝部は略円弧状で切り欠いた形状としたが、略Ｖ字状、略三角形状、略凹形状等で切り欠いた形状でも良い。
（５）本実施形態の開孔ビット１には超硬チップ２を８個植設したが、特にこれに限定されるものではなく、８個より少なくても多くても本発明の効果を得られる範囲で使用可能である。また、本実施形態では超硬チップを植設したが、溶接等で取り付けることも可能である。
（６）本実施形態では開孔面が４つの開孔ビットを用いたがそれ以上設けることも可能である。
（７）本実施形態では、繰粉排出溝部として従来のものより表面積が２倍程度のものを使用したがそれに限定されるものではなく、従来品と同様の表面積であっても良い。
【符号の説明】
【００４１】
１  開孔ビット
２  超硬チップ
３  噴出口
４  繰粉排出溝
５  ロッド取付部
６    第１開孔面
６’  第２開孔面
７  中空部
８  開孔口
９  突出端面
１０  第１傾斜開孔面
１０’  第２傾斜開孔面
２０  中空ロッド
３０  出銑口
４０  充填マッド
５０  地金
６０  従来の開孔ビット
７０  き裂
８０  横穴

【要約】      （修正有）【課題】出銑口充填マッドを１段階開孔し、かつ、開孔時の直進性や掘削性を向上できる開孔ビットを提供する。【解決手段】繰粉排出溝４、突出端面９、突起物、噴出口３を備える開孔ビット１であって、当該開孔ビットは先端側から後端側にかけて第１開孔面６、第１傾斜開孔面１０、第２傾斜開孔面１０’とを有し、当該開孔ビット内部には中空部を有し、前記繰粉排出溝を少なくとも２以上形成し、前記突出端面は隣り合う当該繰粉排出溝との間にそれぞれ形成され、前記突起物は略鋭円錐形長形状で前記第１開孔面と第１傾斜開孔面と第２傾斜開孔面の表面上に中心軸が略垂直となる様に各開孔面に少なくとも１以上植設される、ことを特徴とする開孔ビット。【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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