коронка для вскрытия леток доменной печи

Формула изобретения

1. Коронка для ударно-вращательного бурения, преимущественно для вскрытия летки доменной печи, содержащая штангу с разрушающим элементом, выполненным в виде высаженный на конце штанги крестообразной или трехперой головки долотчатого типа с режущими элементами с зубьями, причем штанга выполнена со сквозным осевым каналом и боковыми каналами для подвода охладителя к головке, отличающаяся тем, что между зубьями режущего элемента выполнены наклонные пазы, при этом зубья выполнены с углом резания 125-130°.

2. Коронка по п.1, отличающаяся тем, что глубина пазов составляет 5-11 мм, а ширина 7-12 мм.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к бурильному инструменту, а именно к коронкам для ударно-вращательного бурения, используемым, преимущественно в металлургической промышленности для вскрытия леток доменных печей.

Известна коронка для ударно-вращательного бурения, включающая хвостовик и рабочую головку, разделенную в торцевой части на перья, армированные твердосплавными вставками (SU 1430495 А, кл. Е21В 10/36, 1988).

Недостатком известной коронки является высокая вероятность ее поломки при работе вследствие выпадения вставок из корпуса коронки из-за ненадежного их крепления, а также необходимость переточки инструмента при изнашивании вставок.

Известна коронка для ударно-вращательного бурения, содержащая выполненные монолитными хвостовик и рабочую головку, разделенную в торцовой части крестообразной рассечкой на цельнолитые с хвостовиком рабочие перья, изготовленные с полутороидальной активной поверхностью, переходящей в усеченный конус, при этом рабочая головка выполнена с центральным промывочным каналом, соединенным с рассечками, переходящими в карманы для удаления мелочи (RU 2201490 С1, кл. Е21В 10/36, 27.03.2003).

Известное устройство лишено недостатков, связанных с наличием твердосплавных вставок, однако имеет недостаточно высокую производительность и срок службы, что обусловлено тем, что разрушение породы производится перьями за счет удара.

Известна коронка для ударно-вращательного бурения, корпус которой выполнен монолитным одноштыревым, а рабочая поверхность изготовлена в виде тела вращения относительно оси симметрии коронки и разделена на периферии на перья в виде мальтийского креста и имеет карманы для удаления продуктов бурения, при этом в корпусе выполнены два боковых промывочных отверстия, соединенные с центральным каналом (RU 2202029 С2, кл. Е21В 10/36, 10.04.2003).

В данной конструкции ударная нагрузка воспринимается центральной массивной частью головки - породоразрушающим штырем, допускающим ударные нагрузки, при которых происходит разрушение породы за счет вращения коронки. Таким образом, отсутствие ударных нагрузок на перья приводит к повышению их срока службы. Однако это достигается за счет снижения эффективности работы коронки в целом. При этом известное устройство не пригодно для использования в металлургической промышленности, в частности, для вскрытия леток доменных печей.

Наиболее близкой к описываемой коронке по технической сущности и достигаемому результату является коронка для ударно-вращательного бурения, используемая в металлургической промышленности и содержащая штангу с разрушающим элементом, выполненным в виде высаженного на конце штанги крестообразной или трехперой головки долотчатого типа, причем штанга выполнена со сквозным осевым каналом и боковыми каналами для подвода охладителя к головке (RU 38760 U1, кл. С21В 7/12, 2004).

Недостатком ближайшего аналога является сравнительно низкая долговечность его разрушающего элемента - головки из-за повышенного износа режущей кромки за счет скопления буровой мелочи в зоне разрушения породы. Это приводит к дополнительному расходу инструмента. Кроме того, вследствие неоптимальной заточки режущих кромок увеличена продолжительность операции вскрытия летки, что приводит к увеличению времени выпуска чугуна из печи.

Задачей изобретения является разработка коронки для ударно-вращательного бурения, свободной от указанных выше недостатков ближайшего аналога, в связи с чем, технический результат, обеспечиваемый изобретением, заключается в повышении срока службы головки, как разрушающего элемента, а также уменьшение продолжительности вскрытия летки.

Указанный результат достигается тем, что в коронке для ударно-вращательного бурения, преимущественно для вскрытия леток доменных печей, содержащей штангу с разрушающим элементом, выполненным в виде высаженной на конце штанги крестообразной или трехперой головки долотчатого типа, причем штанга выполнена со сквозным осевым каналом и боковыми каналами для подвода охладителя к головке, между режущими зубьями режущего элемента выполнены наклонные пазы, а зубья режущего элемента выполнены с углом резания 125-130°.

Кроме того, глубина пазов может составлять 5-11 мм, а ширина - 7-12 мм.

Изобретение иллюстрируется прилагаемыми чертежами, где на фиг.1 показан общий вид коронки, на фиг.2 - вид А на фиг.1 и на фиг.3 - сечение В-В на фиг.2.

Коронка для вскрытия леток доменных печей состоит из корпуса 1, на одном из концов которого выполнен хвостовик 2 с резьбой для соединения с перфоратором, а на другом конце высажена крестообразная или трехперая головка 3 с тремя промывочными отверстиями 4 и режущими элементами с зубьями 5, между которыми выполнены наклонные пазы 6.

При работе коронки для вскрытия леток доменных печей происходит разрушение леточной массы центральной частью коронки за счет удара. Очистка канала от разрушенных продуктов производится сжатым воздухом или охлажденным инертным газом, поступающими через промывочные отверстия 4. Удаление буровой мелочи обеспечивают пазы 6.

Конструкция рабочей части коронки способствует сохранению изначальной формы при износе, так как активная часть коронки, разрушающая породу, имеет большую площадь и незначительно изнашивается, а периферийная часть имеет запас на износ. Следовательно, коронка обладает эффектом самозаточки. Увеличенная высота рабочих зубьев определяет их запас на износ и, следовательно, повышенный рабочий ресурс инструмента. Наличие у коронки в целом формы породоразрушающего штыря допускает повышенные ударные нагрузки.

Для определения оптимальных размеров пазов были изготовлены партии коронок с различными размерами пазов, которые были испытаны на доменной печи № 3 в ОАО «ТулаЧермет». Результаты приведены в таблице, из которой видно, что оптимальные размеры паза для коронки диаметром 65 мм составляют: ширина - 10 мм, а глубина - 7 мм. Размеры паза, более вышеуказанных, приводят к конструктивному ослаблению зуба и преждевременной поломке. При уменьшении размеров паза наблюдается снижение эффективности бурения (увеличение времени вскрытия летки) или выход из строя коронки-штанги из-за завальцовки режущей кромки.

Также экспериментально установлено, что оптимальный угол заточки зуба коронки составляет 125-130°, что особенно актуально для цельностальных коронок (без твердого сплава). При углах заточки менее 125° происходит завальцовка режущих кромок зубьев при ударах перфоратора, что повышает расход инструмента и увеличивает продолжительность операции разделки леток, а при углах, превышающих 130°, происходит поломка зубьев режущих элементов и резко снижается эффективность работы коронки вследствие увеличения продолжительности разделки леток.

Изобретение не ограничивается указанным в формуле назначением, а может найти применение в других отраслях, например, горнодобывающей, при бурении пород невысокой крепости.

Таблица
Размер паза (мм)		Угол заточки, °	Время вскрытия летки (мин) или причина выхода из строя коронки
Глубина	Ширина
3	5	110	Завальцовка режущей кромки
5	5	110	Завальцовка режущей кромки
7	5	120	Завальцовка режущей кромки
9	5	132	18,10
11	5	130	7,40
3	7	120	Завальцовка режущей кромки
5	7	120	Завальцовка режущей кромки
7	7	127	5,00
9	7	130	6,50
11	7	125	5,20
3	10	120	Завальцовка режущей кромки
5	10	126	4,20
7	10	127	3,25
9	10	130	Поломка 1 зуба
11	10	133	Поломка 1 зуба
3	12	120	Завальцовка режущей кромки
5	12	120	Завальцовка режущей кромки
7	12	126	4,00
9	12	130	Поломка 2 зубьев
11	12	130	Поломка 2 зубьев
3	15	120	Завальцовка режущей кромки
5	15	120	Завальцовка режущей кромки
7	15	120	Поломка 1 зуба
9	15	120	Поломка 2 зубьев
11	15	120	Поломка 4 зубьев