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Die Erfindung betrifft ein Bohrwerkzeug für eine Bohrmaschine zum Aufbohren von Stichlöchern von Hochöfen, bestehend aus einer ein- oder mehrteiligen Anordnung von Hohl- und/oder Vollbohrstangen, die bohrmaschinenseitig ein Einsteckende und ofenseitig einen Bohrkopf aufweisen und der Hohlraum der Bohrstangen wenigstens teilweise von einem Kühlmedium durchströmt wird.
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Grundsätzlich ist ein Bohrwerkzeug für eine Bohrmaschine als einstückige Bohrstange beispielsweise aus der
DE 38 03 625 C2 bekannt. Derartige Bohrstangen werden auch als Abstichstangen bezeichnet und dienen dazu, im Bereich eines Abstichkanals die Außenmauerung eines Hochofens zu durchdringen, damit die Schmelze aus dem Hochofen in die Rohreisenrinne auslaufen kann.
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Dabei werden bis zu 7 Meter lange Abstichstangen durch als Drehschlagvorrichtung ausgebildete Bohrmaschinen ungefähr 1,5 bis 4,5 m in den Hochofen gebohrt, wobei die Abstichstange dort zwischen 30 Sekunden und 5 Minuten verbleibt.
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Bei den Abstichstangen handelt es sich um aus Werkzeugstahl gefertigte Bohrstangen, die jedoch meist nach einmaligem Einsatz aufgrund der Hitzeeinwirkung des Hochofens zumindest im vorderen Bereich zerstört sind.
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Darüber hinaus ist der der
JP S57-35 602 A eine Abstichstange bekannt, die rohrförmig ausgebildet ist und von einem Hüllrohr als Schutz gegen Temperaturen umgeben ist. Zusätzlich wird das Innere der Abstichstange wie auch der Ringraum gekühlt. Abstichstangen gemäß diesem Stand der Technik weisen jedoch eine zu geringe Stabilität gegen Schlagbeanspruchung und zu hohe Kosten auf.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, eine neue Abstichstange zu entwickeln, die widerstandskräftiger und kostengünstiger herstellbar sowie zumindest teilweise mehrfach einsetzbar ist.
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Die Lösung der Aufgabe ergibt sich aus den nachfolgenden Merkmalen des Anspruchs 1:
Bohrwerkzeug für eine Bohrmaschine (16) zum Aufbohren von Stichlöchern (12) von Hochöfen (11), bestehend aus einer ein- oder mehrteiligen Anordnung von Hohl- und/oder Vollbohrstangen (10, 10a, 10b), die bohrmaschinenseitig ein Einsteckende (20) und ofenseitig einen Bohrkopf (25) aufweisen wobei ein Hohlraum der Bohrstangen wenigstens teilweise von einem Kühlmedium durchströmt wird, wobei die Bohrstange (10, 10a, 10b) zumindest teilweise von einem metallischen Isolationsrohr (27) umgeben ist, wobei zwischen einer Außenumfangsfläche (32) der Bohrstange (10a) und einer Innenumfangsfläche (31) des Isolationsrohres (27) ein Ringraum (33) verbleibt, dadurch gekennzeichnet, dass die hochofenseitige Bohrstange (10a) als Vollbohrstange ausgebildet ist, die zwischen Bohrkrone (25) und dem Verbindungsbereich mit der Bohrstange (10b) von dem Isolationsrohr (27) umgeben ist und wobei der Kühlmittelstrom (K) über mindestens einen Verbindungskanal (Vv) vom Hohlraum (H) der Bohrstange (10b) und dem Ringraum (33) zu einem bohrkronenseitigen Verbindungskanal (Vv) und einer im Gewindebereich der Bohrstange (10a) angeordneten Längsbohrung (38) zur Bohrkrone (25) geführt wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den wesentlichen Vorteil, dass sie nicht nur eine wesentlich größere Widerstandsfähigkeit gegenüber Schlagbeanspruchung aufweist, sondern auch geringere Herstellungskosten hat als eine Hohlbohrstange.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung erstreckt sich im Zusammenhang mit einer zweiteiligen Bohrstange das Isolationsrohr vorteilhafterweise von der Bohrkrone bis über den Verbindungsbereich der Bohrstangen.
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Grundsätzlich ist es möglich, dass bei mehrteiligen Bohrstangen der Verbindungsbereich als Gewindeverbindung oder auch als Steckverbindung ausgebildet ist.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist bei einer zweiteiligen Bohrstange ausgehend vom Bohrkopf die Gewindeverbindung bei ungefähr einem Drittel der Länge der Bohrstange angeordnet.
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Durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung wird es in der Regel möglich, ungefähr zwei Drittel der hochwertigen Bohrstange mehrfach zu verwenden, da aufgrund des den Verbindungsbereich übergreifenden Isolationsrohrs nur die Bohrkrone und ein Drittel der Bohrstange durch Hitzeeinwirkung zerstört werden.
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Letztlich besteht die Möglichkeit, das Isolationsrohr zwischen Bohrkrone und ofenseitiger Bohrstange durch Klemmungen oder durch Schweißbefestigung anzuordnen.
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Während die klemmende Befestigung einen einfachen baukastenmäßigen Zusammenbau durch den Anwender ermöglicht, hat die Schweißbefestigung den Vorteil weniger Einzelteile.
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Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den in den Zeichnungen nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispielen:
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1 Darstellung eines Hochofens sowie einer Bohrmaschine einschließlich Bohrstange,
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2 vergrößerte Ansichtsdarstellung einer Bohrstange,
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3a Darstellung gemäß Schnittlinie III-III in 2 der Bohrstange,
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3b vergrößerte Teildarstellung des Bereichs IIIb in 3a,
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3c vergrößerte Teildarstellung des Bereichs IIIc in 3a,
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4a Schnittdarstellung durch eine weitere Ausführungsform einer Bohrstange,
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4b vergrößerte Darstellung des Bereichs IVb in 4a,
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4c vergrößerte Teildarstellung des Bereichs IVc in 4a,
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5a Schnittdarstellung durch eine weitere Ausführungsform einer Bohrstange,
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5b vergrößerte Darstellung des Bereichs Vb in 5a,
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5c vergrößerte Teildarstellung des Bereichs Vc in 5a,
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6a Schnittdarstellung durch eine weitere Ausführungsform einer Bohrstange,
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6b vergrößerte Darstellung des Bereichs VIb in 6a und
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6c vergrößerte Teildarstellung des Bereichs VIc in 6a.
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In den Zeichnungen ist ein Bohrwerkzeug, nachfolgend Abstichstange genannt, mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet.
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Gemäß der 1 weist ein Hochofen 11 im Bereich seiner Ofenbrust B am oberen Endbereich ein Stichloch 12 und eine Öffnung 13 für Zuschlagstoffe auf.
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Im Hochofen 11 hat sich im Bereich 14 Schmelze angesammelt, wobei der Bereich 15 mit Schlacke versehen ist. Im Bereich des Stichlochs 12 ist im Winkel α zur Horizontalen die Abstichstange 10 angeordnet, die nach Art einer Explosionsdarstellung getrennt von einer Bohrmaschine 16 einschließlich Bohrlafette BL dargestellt ist. Die Bohrmaschine 16 weist eine Vorschubeinrichtung 17 und einen Drehschlaghammer 18 auf. Die Abstichstange 10 wird in einem hochofenseitigen an der Bohrlafette BL angeordneten Führungsbauteil F längsverschieblich geführt. Nahe dem Drehschlaghammer 18 ist ein Aufnahmebereich 19 für ein Einsteckende 20 der Abstichstange 10 vorhanden.
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Aus der Zusammenschau der 2 sowie 3a bis 3c erkennt man eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abstichstange 10.
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Die Abstichstange 10 wird aus zwei Teilabstichstangen 10a und 10b gebildet, welche mittels einer Gewindeverbindung 21 aneinander befestigt werden. Hierbei weist die Teilabstichstange 10a ein Innengewinde 22 und die Teilabstichstange 10b ein daran angepasstes Außengewinde 23 auf (s. 3c).
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Hochofenseitig ist die Teilabstichstange 10a mit einem Außengewinde 24 versehen, auf dem eine Bohrkrone 25 mittels eines Innengewindes 26 geschraubt wird (s 3b).
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Während die Teilabstichstange 10a aufgrund des nur einmaligen Gebrauchs auch Opferstück genannt wird, heißt die Teilabstichstange 10b auch Trägerstange.
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Die Abstichstange 10 wird gemäß der ersten Ausführungsform insgesamt von einem Kühlmittelstrom K – bevorzugt Luft oder ein Wasser-/Stickstoff-Nebel – während des Betriebs durchströmt. Aufgrund in der Abstichstange 10 nahe der Gewindeverbindung 21 sowie nahe der Bohrkrone 25 angeordneter Verbindungskanäle V durchströmt ein Teil-Kühlmittelstrom KT den Ringraum 33, wodurch das Isolationsrohr 27 zusätzlich gekühlt wird.
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Vor der Befestigung der Bohrkrone 25 an der Teilabstichstange 10a wird ein kostengünstiges Isolationsrohr 27, welches insbesondere aus Stahl oder Keramik gefertigt wurde, hochofenseitig auf die Teilabstichstange 10a aufgeschoben, welche einen nach innen ragenden Bund 28 aufweist, der sich an eine Anlagefläche 29 der Teilabstichstange 10a anlegt. Durch das Aufschrauben des Bohrkopfes 25 auf das Außengewinde 24 der Teilabstichstange 10a wird letztlich der nach innen ragende Bund 28 des Isolationsrohres 27 an der Abstichstange 10 im Bereich des Bundes 28 klemmbefestigt.
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Das freie Ende 30 des Isolationsrohres 27 legt sich in der Montage-Endposition an einen Außendurchmesser D2 der Abstichstange 10b an. Da ein Außendurchmesser D1 der Teilabstichstange 10a kleiner ist als der Außendurchmesser D2 der Teilabstichstange 10b, bildet sich zwischen einer Innenumfangsfläche 31 des Isolationsrohres 27 und der Außenumfangsfläche 32 der Abstichstange 10a ein luftgefüllter Ringraum 33.
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Grundsätzlich ist es auch möglich, dass die Teilabstichstangen 10a, 10b den gleichen Außendurchmesser aufweisen und dass dann in der Außenumfangsfläche der Teilabstichstange 10b ein Dichtelement angeordnet ist.
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Auch ist es denkbar, dass das freie Ende 30 des Isolationsrohrs 27 sich in der Montageendposition an einen verdickten Außendurchmesser der Abstichstange 10b dichtend anlegt.
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Im Ergebnis ergibt sich somit im Einwirkungsbereich der hohen Temperatur des Hochofens 11 einerseits durch das Isolationsrohr 27 und andererseits durch den luftgefüllten Ringraum 33 ein doppelter Schutz der Teilabstichstange 10a und auch des Gewindebereichs 21. Durch diese Schutzmaßnahmen kann selbst bei hohen Temperaturen und längerer Einsatzzeit von einer Abstichstange 10 am Hochofen 11 zumindest die Teilabstichstange 10b wiederverwendet werden.
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In den 4a bis 4c ist eine erfindungsgemäße Variante der Abstichstange 10 dargestellt. Hierbei ist der Bohrkopf 25 mit einer umlaufenden Schweißverbindung 34 mit der Abstichstange 10a verbunden. Darüber hinaus wurde das Isolationsrohr 27 teilweise auf den Bohrkopf 25 aufgeschoben und dort ebenfalls mit einer Schweißverbindung 35 fest mit dem Bohrkopf 25 verbunden.
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Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abstichstange 10 ist in den 5a bis 5c zu erkennen.
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Dort weist die Abstichstange 10a sowie das Isolationsrohr 27 den Gewinden 21 und 22 gegenüberliegend, miteinander fluchtende Bohrungen 36 für Lösewerkzeuge auf. Zusätzlich sind die Bohrungen 36 durch eine Ringdichtung 37 gegenüber dem Teil-Kühlmittelstrom KT abgedichtet.
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Letztlich zeigen die 6a bis 6c eine als Vollbohrstange ausgebildete Teilabstichstange 10a, bei der der gesamte Kühlmittelstrom K vom Hohlraum H der Teilabstichstange 10b über einen Verbindungskanal Vv, den Ringraum 33 zu einem weiteren bohrkronenseitigen Verbindungskanal Vv geführt wird, der mit einer zur Bohrkrone 25 führenden Längsbohrung 38 verbunden ist.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Abstichstange
- 10a
- Teilabstichstange
- 10b
- Teilabstichstange
- 11
- Hochofen
- 12
- Stichloch
- 13
- Öffnung
- 14
- Bereich
- 15
- Bereich
- 16
- Bohrmaschine
- 17
- Vorschubeinrichtung
- 18
- Drehschlaghammer
- 19
- Aufnahmebereich
- 20
- Einsteckende
- 21
- Gewindeverbindung
- 22
- Innengewinde der Teilabstichstange 10a
- 23
- Außengewinde der Teilabstichstange 10b
- 24
- Außengewinde der Teilabstichstange 10a (hochofenseitig)
- 25
- Bohrkrone
- 26
- Innengewinde
- 27
- Isolationsrohr
- 28
- Bund
- 29
- Anlagefläche
- 30
- freies Ende des Isolationsrohrs 27
- 31
- Innenumfangsfläche des Isolationsrohres 27
- 32
- Außenumfangsfläche
- 33
- luftgefüllter Ringraum
- 34
- Schweißverbindung zwischen 10a und 25
- 35
- Schweißverbindung zwischen 27 und 25
- 36
- Bohrungen für Lösewerkzeug
- 37
- Ringdichtung
- 38
- Längsbohrung
- D1
- Außendurchmesser
- D2
- Außendurchmesser
- α
- Winkel
- B
- Ofenbrust
- BL
- Bohrlafette
- F
- Führungsbauteil der Vorschubeinrichtung
- H
- Hohlraum der Hohlbohrstange 10a, 10b
- K
- Kühlmittelstrom
- KT
- Teil-Kühlmittelstrom
- V
- Verbindungskanäle
