-
Bohrstange mit angeschmiedeter Bohrkrone
-
mit mehr als vier Schneiden zum Anstechen von Hochöfen Die vorliegende
Erfindung betrifft eine Bohrstange mit angeschmiedeter mehrschneidiger Bohrkrone
zum Anstechen von Hochöfen.
-
Es ist seit einigen Jahren bekannter Stand der Technik, sogenannte
Monoblockbohrstangen mit angeschmiedeter Bohrkrone zu erzeugen und zu verwenden.
Bisher wurden jedoch ausschließlich Bohrkronen mit vier Schneiden an die Bohrstangen
geschmiedet bzw. gestaucht. Diese vierschneidigen Monoblockbohrstangen weisen gegenüber
Bohrstangen mit aufgeschraubter Bohrkrone die Vorteile auf, daß ihre Herstellkosten
niedriger sind, daß sich eine Kosteneinsearung bei der Verwendung durch leichtere
und schnellere Handhabung am Hochofen, ein höherer Wirkungsgrad der KUhlluftzuSuhr,
da Druckverluste durch Schraubstellen nicht auftreten können, und verbesserte Bohreigenschaften
durch geringeres
Gewicht und einen absolut zentrischen Sitz der
geschmiedeten Bohrkrone sich ergibt bzw. ergeben. Diese vierschneidigen Monoblockbohrstangen
besitzen jedoch auch nach wie vor einige Nachteile, so neigen sie zum Verhaken im
Bohrloch und verlangsamen daher die Vorschubgeschwindigkeit oder rufe Störungen
im Bohrbetrieb hervor. Hierdurch ergibt sich ein erhöhter Verschleiß,und im Extremfall
können Störungen durch Werkzeugbruch auftreten. Darüber hinaus wird die Bohrkrone
dieser Bohrstangen beim Anstechen des Hochofens bei einer Berührung mit dem flüssigen
Eisen derart beschädigt, daß eine weitere Verwendung der Bohrstange nicht mehr möglich
ist.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die bisher
bekannten Monoblockbohrstangen mit angeschmiedeter Bohrkrone derart zu verbessern,
daß eine Bohrstange geschaffen wird, die bei denselben Herstellkosten wie die einer
Bohrstange mit vier Schneiden höhere Vorschubgeschwindigkeiten und somit kürzere
Bohrzeiten ohne eine Tendenz zum Verhaken im Bohrloch erlaubt und einen geringen
Verschleiß als die bisher bekannten Bohrstangen besitzt.
-
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Bohrkrone mindestens
fünf, vorzugsweise sechs Schneiden aufweist. Die erfindungsgemäße sechsschneidige
Bohrstange weist überraschenderweise tatsächlich keine Tendenz zum
Verhaken
im Bohrloch auf und sorgt damit für einen störungsfreien Betrieb. Diese erfindungsgemäße
Monoblockbohrstange mit sechs Schneiden weist auch einen erheblich geringeren yerschleiß
auf und kann auch beim Durchbohren bis ins Eisen zwei- oder mehrmals eingesetzt
werden. Dies resultiert im wesentlichen daraus, daß die erfindungsgemäße Bohrkrone
mehr Materialmasse besitzt als die bisher bekannten vierschneidigen Bohrkronen,
was sich günstig bei der Berührung mit dem flüssigen Eisen im Ofen auswirkt, da
durch die höhere Materialmasse sich eine höhere thermische Belastbarkeit bei kurzzeitiger
Berührung ergibt. Die sechsschneidige Bohrkronenausführung hat sich aber auch gerade
im Hinblick auf die Größe der Schneidlücken als besonders günstig herausgestellt,
so daß der anfallende Bohrstaub durch die Lücken zwischen den Schneiden der Bohrkrone
gut abgeführt werden kann.
-
Weiterhin ist es erfindungsgemäß von Vorteil, wenn die Bohrstange
aus Bohrstahl oder starkwandigem Rohr aus legiertem oder unlegiertem Kohlenstoffstahl
besteht.
-
Hierbei kommt als Rohrmaterial ein Rohr in Betracht, das einen Außendurchmesser
von 38 mm und eine Wandstärke von 12 mm besitzt. Auch Rohrmaterialien mit einem
Außendurchmesser von 32 bzw. 30 mm und einer Wandstärke von jeweils 12 mm sind zweckmäßig.
Wie sich herausgestellt hat, sollte jedoch eine Wandstärke von 12 mm vorhanden sein.
-
Der in der erfindungsgemäßen Bohrstange vorhandene durchgehende
Spülkanal
kann in der Bohrkrone in.Hilfskühlbohrungen enden, die sich yon diesem ausgehend
abzweigen.
-
Hierbei sind zweckmäßigerweise drei Hilfskuhlbohrungen vorhanden,
die jeweils im Grund der SchneidlUcken austreten und gegeneinander um 1200 versetzt
sind.
-
Weiterhin bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren
zum Herstellen einer erfindungsgemäßen Bohrkrone mit fünf und mehr Schneiden. Hierbei
wird zunächst in bekannter Weise der Rohrrohling in ein Schmiedewerkzeug eingeklemmt
und dann zur Formung der Bohrkrone einendig im auf Schmiedetemperatur aufgewärmten
Zustand gestaucht und anschließend in einem Entgratwerkzeug die derart angestauchte
Bohrkrone entgratet. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung der Bohrkrone
wird jedoch eine derart vorprofiliete Bohrkrone erzeugt, daß deren schräg zur Entformungsrichtung
weisende Schneidlückenöffnungen derart ausgefüllt sind, daß keine eine Entformung
hindernden Vorsprünge im Negativprofil des Werkzeuges vorhanden sind,und anschließend
werden aus der vorgeformten Bohrkrone diese FUllabschnitte im schmiedewarmen Zustand
entfernt. Dabei erfolgt dieser zweite Bearbeitungsschritt zweckmäßigerweise gleichzeitig
mit dem Entgraten der Bohrkrone auf dem Entgratwerkzeug. Auf diese Weise wird es
ermöglicht, die erfindungsgemäße, beispielsweise sechsschneidige Bohrstange nach
wie vor auf den bekannten Waagerecht-Schmiedemaschinen
herzustellen,
mit denen jedoch bisher lediglich Bohrkronen mit vier Schneiden hergestellt werden
konnten. Eine Verfahrensweise zum Herstellen von fünf- oder mehrschneidigen Bohrstangen
kann unter Zugrundelegung der erfindungsgemäßen Idee auch darin bestehen, sämtliche
Schneidlücken beim Schmiedevorgang ausgefüllt zu lassen, so daß ein Anstauchen in
Rundform erfolgt, wobei dann ein Kegelstumpf ohne Negativform der Schneiden in den
Klemmbacken des Schmiedewerkzeugs eingearbeitet wäre. Hierbei müßte allerdings im
zweiten Arbeitsgang beim Entgraten dann die vollständige Formgebung der Bohrkronenschneiden
erfolgen, was unter Umständen jedoch eine sehr hohe Beanspruchung des Entgratwerkzeuges
verursachen würde, so daß dessen Standzeiten erheblich reduziert würden. Somit empfiehlt
es sich, wie erfindungsgemäß vorgeschlagen, den Raum der Schneidlücken zumindest
teilweise auszuarbeiten, so daß die Belastung des Entgratwerkzeuges wesentlich reduziert
wird.
-
Hierbei kann es sich ergeben, daß einige Schneidlücken vollständig
bereits beim Anstauchen ausgearbeitet sind.
-
Das Wesen der Erfindung liegt also demnach einmal darin, daß beim
Anstauchen der Bohrkrone im Schmiedewerkzeug in allen oder mehreren Spanlücken bzw.
Schneidenlücken nur eine teilweise Ausarbeitung und dann die endgültige Formgebung
mittels des Entgratwerkzeuges erfolgt.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren wird mittels eines Schmiedewerkzeuges
zum
Warmschmieden in Waagerecht-Schmiedemaschinen durchgeführt, das aus einer festen
Klemmbacke und einer beweglichen Klemmbacke sowie einer Stauchbacke besteht, wobei
in den Klemmbacken jeweils die Hälfte der Negativform einer auszuschmiedenden bzw.
anzustauchenden mehrschneidigen Bohrkrone vom Grat bis zum Schaft und die Negativform
der Schneidenspitzen auf der anderen Seite des Grats in die Stauchbacke eingearbeitet
ist.
-
Dabei zeichnet sich das erfindungsgemäße Schmiedewerkzeug dadurch
aus, daß die die nicht voll ausgearbeiteten Schneidlücken formenden Profile der
Klemmbacken im Querschnitt gesehen eine Profilkante aufweisen, die senkrecht zur
Trennebene der Klemmbacken verläuft, und zwar jeweils ausgehend von der äußeren
Ecke derjenigen Seitenkante der Schneide, die der Trennebene zugekehrt ist1und an
der gegenüberliegenden Seitenkante der vorhergehenden bzw.
-
nachfolgenden Schneide endend. Bei dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform
des Schmiedewerkzeuges ergibt sich, daß diejenigen Schneidlücken direkt 100Fig ausgearbeitet
sind, die sich in Entformungsrichtung bzw. entgegengesetzt zur Entformungsrichtung
öffnen. Dagegen werden diejenigen Schneidlücken nur teilweise ausgearbeitet, deren
Öffnung schräg zur Entformungsrichtung zeigt. Dabei bleibt grundsätzlich der bekannte
Werkzeugaufbau erhalten, wie er bei den bekannten Waagerecht-Schmiedemaschinen bisher
auch verwendet wurde.
-
Anhand des in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles
wird die Erfindung näher erläutert.
-
Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Bohrstange,
Fig. 2 eine Frontansicht auf die Bohrkrone der Bohrstange gemäß Fig. 1, Fig. 3 eine
Seitenansicht der erfindungsgemäßen Bohrkrone gemäß Fig. 2, Fig. 4 einen Schnitt
durch ein erfindungsgemäß verwendetes Schmiedewerkzeug, Fig. 5 einen Schnitt durch
ein erfindungsgemäß verwendetes Entgratwerkzeug mit eingesetzter zu entgratender
Bohrstange und Fig. 6 eine Ansicht gemäß der Schnittlinie VI-VI in Fig. 5.
-
In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Monoblockbohrstange 1 dargestellt.
Diese Bohrstange 1 besteht zweckmäßigerweise aus Bohrstahl oder starkwandigem Rohr
aus legiertem oder unlegiertem Kohlenstoffstahl. An einem Ende der Bohrstange 1
ist eine warm angestauchte Bohrkrone 2 ausgebildet, so daß die Bohrkrone 2 einstückig
mit dem rohrförmigen Abschnitt 3 ist. An dem der Bohrkrone 2 gegenüberliegenden
Ende des rohrförmigen Abschnittes 3 weist dieser ein Seilgewinde 4 auf, womit die
Bohrstange 1 in eine nicht dargestellte Stichlochbohrmaschine eingesetzt werden
kann.
-
Anstelle eines Gewindes kann auch eine passende Ausfräsung
zum
Einsetzen in die Stichlochbohrmaschine vorgesehen sein. Durch die Bohrstange 1 verläuft
mittig in Stangenlängsrichtung ein Spülkanal 5, der in den Fig.
-
1 und 3 gestrichelt eingezeichnet ist. Wie sich insbesondere aus Fig.
2 ergibt, besitzt die Bohrkrone 2 sechs Schneiden 6. Die Schneiden 6 sind untereinander
gleich ausgebildet und besitzen zueinander dieselben Abstände, so daL zwischen ihnen
gleich große Schneidlücken 7 vorhanden sind. Wahlweise können Hilfskanalbohrungen
8 in der Bohrkrone 2 vorhanden sein, die vom Spülkanal 5 abzweigend in der Bohrkrone
2 eingebohrt sind. Diese Hilfskanalbohrungen sind dabei zweckmäßigerweise jeweils
um 120 zueinander versetzt und enden im Grund der Schneidlücken 7.
-
In den Fig. 4 bis 6 sind Werkzeuge zum Herstellen der erfindungsgemäßen
Bohrstange 1 dargestellt. Dabei beruht das Verfahren zum Herstellen der erfindungsgemäßen
Bohrstange darauf, daß hierbei die bekannten Waagerecht~ Schmiedemaschinen verwendet
werden können, so daß dieses Verfahren nach der Erfindung keine zusätzlichenMaschinenkosten
verursacht. Bei den bekannten Waagerecht-Schmiedemaschinen wird der im Bereich der
gewünschten Verformung auf Schmiedetemperatur aufgewärmte Schmiederohling waagerecht
in das geöffnete Schmiedewerkzeug eingeführt. Ein erfindungsgemäß ausgestaltetes
Schmiedewerkzeug 10 ist in Fig. 4 dargestellt. Dieses Werkzeug 10 besteht aus
einer
feststehenden Klemmbacke 11 und einer auf einem nicht dargestellten Klemmschlitten
in den eingezeichneten Pfeilrichtungen beweglichen Klemmbacke 12. Zwischen den beiden
Klemmbacken 11, 12 wird der Schaft des Schmiederohlings derart eingespannt, daß
eine bestimmte Länge des Rohlings über das Werkzeug hinaus steht. In Richtung der
Längsachse des Rohlings und in derselben Ebene wie der Rohling wird mittels eines
Stauchschlittens eine Stauchbacke gegen den eingespannten Rohling bewegt, wodurch
der aus den Klemmbacken herausragende Abschnitt des Rohlings geformt wird. Hierzu
ist bei den bekannten Schmiedewerkzeugen die vollständige Negativform des anzuformenden
Teils, der Bohrkrone, in die drei Werkzeugteile, Klemmbacken 11, 12 und in die nicht
dargestellte, bekannte Stauchbacke eingearbeitet. An den Trennlinien der Werkzeugteile
entsteht bei der Schmiedung durch überflüssiges Material jeweils ein Schneidgrat,
der in einem zweiten Arbeitsgang - wie unten erläutert -entfernt wird. Das in Fig.
4 dargestellte Schmiedewerkzeug 10 besitzt nun folgende besondere Ausgestaltung,
die von der bisher bekannten Ausgestaltung abweicht. Die beiden Klemmbacken 11,
12 weisen im geschlossenen, aneinander liegenden Zustand nicht das vollständige
Negativprofil der Bohrkrone 2 auf, wie sie in Fig. 2 abgebildet ist. Diese Maßnahme
ist deshalb erforderlich, damit nach dem Stauchen der Bohrkrone 2 eine Entformung
derselben aus den Klemmbacken 11, 12 möglich ist. Dazu ist das
Klemmbacken-Negativprofil
derart ausgebildet, daß nicht alle Spanlücken bzw. Schneidlücken 7 beim Stauchvorgang
vollständig ausgebildet werden. Zu diesem Zweck ist das Negativprofil der Klemmbacken
11, 12 im Bereich der zu formenden Schneidlücken im Querschnitt gesehen derart geformt,
daß jeweils eine Profilkante 14 senkrecht zur Trennebene X-X der Klemmbacken 11,
12 verläuft, und zwar jeweils ausgehend von der äußeren Ecke 15 derjenigen Seitenkante
16 einer Schneide 6, die der Trennebene X-X zugekehrt ist, und endet an der gegenüberliegenden
Seitenkante 17 der vorhergehenden oder nachfolgenden Schneide 6. Im übrigen entspricht
das Negativprofil der Klemmbacken 11, 12 genau der Schneidenform der zu formenden
Bohrkrone 2, und zwar entsprechend der Darstellung in Fig. 2 zwischen den Trennlinien
A-A und B-B, so daß die Spitzen 13 der Schneiden 6 nicht mit enthalten sind. Das
Formwerkzeug für die Spitzen ist die Stauchbacke, die die entsprechende Negativform
aufweist. Durch das erfindungsgemäß ausgebildete Schmiedewerkzeug werden die kariert
eingezeichneten Abschnitte 18 der Zahnlücke nicht mit ausgeformt und somit gewährleistet,
daß ein problemloses Öffnen der losen Klemmbacke und ein ebensolches Entformen aus
der festen Klemmbacke möglich ist.-Die so geformte Bohrkrone besitzt aber noch nicht
die voll ausgebildeten symmetrischen Schneidlücken. Im vorliegenden Beispiel mit
der bevorzugten sechsschneidigen Bohrkrone sind nach dem Warmschmieden in dem Schmiedewerkzeug
zwei Lücken voll
und vier Lücken nur zum Teil ausgebildet. Bei
5,7, 8-schneidigen Bohrkronen, die ebenfalls verwendet werden könnten, kann ein
anderes Verhältnis zwischen bereits voll ausgearbeiteten Lücken und nicht voll ausgearbeiteten
Lücken bestehen. Darüber hinaus könnte auch beim Schmiedevorgang lediglich im Querschnitt
gesehen ein Rundprofil angestaucht werden,und die komplette Herstellung der Schneiden
könnte beim darauffolgenden Entgratvorgang erfolgen. Der folgende Arbeitsgang ist
bei der bekannten Waagerecht-Schmiedemaschine das Entgraten der Bohrkrone im noch
schmiedewarmen Zustand mittels eines Entgratwerkzeuges, das aus zwei Schnittplatten
besteht, die im geschlossenen Zustand das Negativprofil der Bohrkrone bilden. Ein
derartiges Entgratwerkzeug 20, wie es erfindungsgemäß verwendet wird, ist in den
Fig. 5 und 6 abgebildet. Dieses Entgratwerkzeug 20 besteht aus den beiden Schnittplatten
21, 22, die im geschlossenen Zustand, wie in Fig. 6 gezeigt, das Negativprofil der
Bohrkrone einschließen. Es besteht die Möglichkeit, dieses Entgratwerkzeug 20 im
unteren Teil der Klemm- und Stauchschlitten, die nicht dargestellt sind, einzubauen.
Auf die bewegliche Klemmbacke 12 und die feste Klemmbacke 11 wird dazu die geteilte
Schnittplatte geschraubt. Während des Schmiedens wird das auf demselben Schlitten
befindliche Entgratwerkzeug leer zusammengefahren, ohne eine Funktion auszuüben.
Nach dem Schmieden wird die mit einem Grat 23 behaftete, in den vier Schneidlücken
nicht
voll ausgebildete Bohrkrone dem Schmiedewerkzeug entnommen, und - wie in Fig. 5
gezeigt, im noch schmiedewarmen Zustand der angeschmiedeten Bohrkrone 2 in das zunächst
geöffnete Entgratwerkzeug 20 eingesetzt. Durch erneutes Klemmen des Schlittens fügen
sich die geteilten Schnittplatten 21, 22 zum Negativprofil des geforderten Bohrkronenprofils
zusammen. Durch einen Stempel, der ebenfalls nicht dargestellt ist und auf dem Stauchschlitten
montiert wird, wird die Bohrkrone 2 durch das geschlossene Profil des Entgratwerkzeuges
gedrückt. Neben der Entfernung des Grates 23 wird ein weiterer Effekt erzielt. Die
bei der Schmiedung nicht ausgebildeten Lücken, die die Abschnitte 18 aufweisen,
werden bei der Entgratung mit freigeschoben. Auf diese Weise werden die gewünschten
symmetrischen Lücken korrekt erzeugt, ohne daß ein zusätzlicher Arbeitsgang notwendig
wird. Damit wird beim Entgraten der erfindungsgemäßen Bohrkrone die endgültige Formgebung
erteilt, und zwar mit einer Waagerecht-Schmiedemaschine der üblichen bekannten Bauart
und ohne daß ein zusätzlicher Arbeitsgang erforderlich wäre. Vielmehr unterscheidet
sich die Arbeitsfolge zur Herstellung der erfindungsgemäßen Bohrstange nicht von
derjenigen der bisher bekannten Bohrstangen.
-
L e e r s e i t e