Egger-mocivnik, Rene (Johann-Strauss-Gasse 11, Judenburg, A-8750, AT)
Mocivnik, Josef (Robert Stolz Gasse 3, Fohnsdorf, A-8753, AT)
Egger-mocivnik, Rene (Johann-Strauss-Gasse 11, Judenburg, A-8750, AT)
| 1. | Verfahren zum Bohren eines Lochs, insbesondere eines Stichlochs eines Hochofens, mit einer Bohrkrone (1), welche an ihrer Abbaufläche eine Mehrzahl von Hartmaterialbzw. Hartmetalleinsätzen bzw.schneiden (3,8) aufweist, da durch gekennzeichnet, daß die Bohrkrone (1) über einen ersten Teilbereich des herzustellenden Bohrlochs zu einer drehenden Bewegung angetrieben wird und daß die Bohrkrone (1) über die verbleibende Länge des herzustellenden Lochs zu einer drehenden und schlagenden Bewegung angetrieben, wird. |
| 2. | Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb mit drehender Bewegung über wenigstens ein Drittel, vorzugsweise etwa die Hälfte, der Länge des herzu stellenden Bohrlochs vorgenommen wird. |
| 3. | Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß der Bohrfortschritt während der drehenden Bewegung überwacht wird und daß bei Unterschreiten eines vorgegebe nen Schwellwerts für den Bohrfortschritt zusätzlich eine schlagende Bewegung auf die Bohrkrone (1) ausgeübt wird. |
| 4. | Bohrkrone zum Bohren eines Lochs, insbesondere eines Stichlochs eines Hochofens, wobei die Bohrkrone (1) mit einer Mehrzahl von Hartmaterialbzw. Hartmetalleinsätzen bzw. schneiden (3,8) versehen ist, dadurch gekennzeich net, daß an der Abbaufläche (2) der Bohrkrone (1) zwei unterschiedliche Arten von Hartmaterialbzw. Hartmetall einsätzen (3,8) vorgesehen sind, wobei eine größere Er streckung von der Abbaufläche (2) aufweisende Hartmaterial einsätze (3) bei einer lediglich drehenden Bewegung der Bohrkrone (1) mit dem abzubauenden Material zusammenwirken. |
| 5. | Bohrkrone nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die bei drehender Bewegung der Bohrkrone (1) mit dem abzu bauenden Material zusammenwirkenden Hartmaterialeinsätze von Schneiden (3) gebildet sind. |
| 6. | Bohrkrone nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeich net, daß die bei drehender und schlagender Bewegung der Bohrkrone (l) mit dem abzubauenden Material zusammenwirken, den Hartmaterialeinsätze von im wesentlichen zylinderför migen, an sich bekannten Hartmetallstiften (8) gebildet sind. |
| 7. | Bohrkrone nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekenn zeichnet, daß die bei drehender Bewegung mit dem abzubauen den Material zusammenwirkenden Hartmaterialeinsätze (3) eine gegenüber den bei drehender und schlagender Bewegung mit dem abzubauenden Material zusammenwirkenden Hartmate rialeinsätzen (8) geringere Härte bzw. Festigkeit auf weisen. |
| 8. | Bohrkrone nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch ge kennzeichnet, daß die bei drehender Bewegung mit dem abzu bauenden Material zusammenwirkenden, im wesentlichen schei benartigen Hartmaterialeinsätze (3) aus zwei Lagen unter schiedlicher Härte ausgebildet sind und an einer insbeson dere aus schweißbarem Stahl ausgebildeten Seite in jeweils einer Ausnehmung (7) an der Abbaufläche (2) der Bohrkrone (1) festgelegt, insbesondere verschweißt, sind. |
| 9. | Bohrkrone nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch ge kennzeichnet, daß in Drehrichtung (5) der Bohrkrone (1) je weils ein bei drehender Bewegung der Bohrkrone (1) mit dem abzubauenden Material zusammenwirkender Hartmaterialeinsatz (3) vor wenigstens einem Hartmaterialeinsatz (8) angeordnet ist, welcher bei drehender und schlagender Bewegung mit dem abzubauenden Material zusammenwirkt. |
Im Zusammenhang mit der Herstellung von Löchern, insbeson- dere eines Stichlochs eines Hochofens, sind unterschied- liche Ausführungsformen bekannt, wobei beispielsweise in der AT-U 6386 eine Bohrkrone entnehmbar ist, wobei auf eine ordnungsgemäße Übertragung der Bohrenergie zur Erzielung eines entsprechend raschen Bohrfortschritts abgezielt wird.
Bei dieser bekannten Ausführungsform sind im wesentlichen zylindrische Hartmaterial-bzw. Hartmetalleinsätze in einem Grundkörper einer Bohrkrone festgelegt, wobei darüber hin- aus darauf geachtet werden muß, daß derartige Hartmaterial- bzw. Hartmetalleinsätze während des Bohrvorgangs nicht ver- loren werden. Bei dieser bekannten Ausführungsform zur Her- stellung eines Lochs, insbesondere eines Stichlochs eines Hochofens, wird die Bohrkrone jeweils zu einer sowohl drehenden als auch schlagenden Bewegung beaufschlagt, um das Loch bzw. Bohrloch, welches üblicherweise einen ver- gleichsweise geringen Durchmesser aufweist, in kurzen Zeit- räumen fertigzustellen. Nachteilig bei dieser bekannten Ausführungsform ist insbesondere die Tatsache, daß während des gesamten Bohrvorgangs nicht nur eine drehende Bewegung,
sondern auch eine Schlagbeanspruchung auf die Bohrkrone ausgeübt wird, so daß der Hochofen während des gesamten Bohrvorgangs Erschütterungen ausgesetzt ist. Derartige Er- schütterungen können hiebei zu einer Beeinträchtigung bzw.
Beschädigung insbesondere der Auskleidung des Hochofens und somit einer Gefährdung des Bedienungspersonals führen.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, ein Verfahren sowie eine Bohrkrone der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß Erschütterungen beim Bohren bzw. Her- stellen eines Lochs, insbesondere eines Stichlochs eines, Hochofens, reduziert bzw. minimiert werden.
Zur Lösung dieser Aufgaben ist ein Verfahren der eingangs genannten Art im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrkrone über einen ersten Teilbereich des herzustel- lenden Bohrlochs zu einer drehenden Bewegung angetrieben wird und daß die Bohrkrone über die verbleibende Länge des herzustellenden Lochs zu einer drehenden und schlagenden Bewegung angetrieben wird. Dadurch, daß erfindungsgemäß zu- mindest über einen ersten Teilbereich des herzustellenden Lochs bzw. Bohrlochs die Bohrkrone lediglich zu einer drehenden Bewegung angetrieben wird, kann eine entspre- chende Schonung des Gegenstands, insbesondere des Hoch- ofens, in welchem das Bohrloch bzw. Stichloch ausgebildet wird, zur Verfügung gestellt werden. Im Zusammenhang mit der Herstellung eines Stichlochs eines Hochofens ist davon auszugehen, daß nach erfolgtem Abstich insbesondere in dem Teilbereich des eine Länge von mehreren Metern aufweisenden Stichlochs, welcher an das Innere des Hochofens anschließt, Restbestände an Eisen bzw. eisenhaltigem Material im Stich- loch vorhanden sind, wobei diese Restbestandteile mit der in das Stichloch einzubringenden Stopfmasse einen eine
höhere Festigkeit aufweisenden, inneren Teilbereich des Stichlochs ausbilden bzw. ähnlich einer Armierung ausgebil- det sind. Demgegenüber weist an dem zum Außenende des Stichlochs gewandten Ende die gehärtete Stopfmasse eine ge- genüber dem Innenbereich, welcher durch den Zusatz von Eisen bzw. eisenhaltigen Bestandteilen verstärkt bzw. ar- miert wurde, geringere Festigkeit auf, so daß auch mit einem Bohren bei lediglich drehender Bewegung ein entspre- chender Bohrfortschritt erzielbar ist. Erfindungsgemäß wird somit vorgeschlagen, während eines ersten Teilbereichs der Herstellung des Bohrlochs auf die einen Bohrfortschritt, unterstützende, schlagende Beaufschlagung der Bohrkrone zu verzichten, so daß Beeinträchtigungen und insbesondere Er- schütterungen im Bereich des Bohrlochs bzw. Stichlochs mi- nimiert werden.
Unter Berücksichtigung einer Erzielung eines ausreichenden Bohrfortschritts sowie der gewünschten Schonung des Hoch- ofens bei der Herstellung eines Stichlochs wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß der Antrieb mit drehender Bewegung über wenigstens ein Drittel, vor- zugsweise etwa die Hälfte, der Länge des herzustellenden Bohrlochs vorgenommen wird.
Um bei größtmöglicher Schonung des Hochofens durch Einhal- tung eines möglichst großen Teilbereichs, in welchem ledig- lich eine drehende Bewegung durch die Bohrkrone ausgeübt wird, dennoch einen ausreichenden Bohrfortschritt sicherzu- stellen, wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungs- form vorgeschlagen, daß der Bohrfortschritt während der drehenden Bewegung überwacht wird und daß bei Unterschrei- ten eines vorgegebenen Schwellwerts für den Bohrfortschritt zusätzlich eine schlagende Bewegung auf die Bohrkrone aus-
geübt wird. Dadurch wird es möglich, die lediglich drehende Beaufschlagung der Bohrkrone über einen möglichst großen Zeitraum und somit einen möglichst großen Teilbereich des herzustellenden Bohrlochs beizubehalten, während erst nach Feststellung der Tatsache, daß bei der lediglich drehenden Beaufschlagung der Bohrkrone ein minimaler bzw. vordefi- nierter Bohrfortschritt unterschritten wird, zusätzlich zur Weiterführung des Bohrvorgangs auf die Bohrkrone auch eine schlagende Bewegung bzw. Beanspruchung ausgeübt wird.
Zur Lösung der obengenannten Aufgaben ist darüber hinaus, eine Bohrkrone der eingangs genannten Art im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß an der Abbaufläche der Bohr- krone zwei unterschiedliche Arten von Hartmaterial-bzw.
Hartmetalleinsätzen vorgesehen sind, wobei eine größere Erstreckung von der Abbaufläche aufweisende Hartmaterial- einsätze bei einer lediglich drehenden Bewegung der Bohr- krone mit dem abzubauenden Material zusammenwirken. Durch Bereitstellung von zwei unterschiedliche Arten von Hartmaterial-bzw. Hartmetalleinsätzen an der Abbaufläche der Bohrkrone wird sichergestellt, daß auch bei der ledig- lich drehenden Beanspruchung bzw. Bewegung der Bohrkrone ein ausreichender Bohrfortschritt zur Verfügung gestellt wird. Durch Bereitstellung von zwei unterschiedlichen Arten von Hartmaterial-bzw. Hartmetalleinsätzen können unter- schiedliche Gegebenheiten bei der Herstellung eines Bohr- lochs bei lediglich drehender Beaufschlagung bzw. Bewegung als auch bei drehender sowie schlagender Beaufschlagung bzw. Bewegung einer Bohrkrone bzw. allgemein eines Bohr- werkzeugs berücksichtigt werden.
Zur Erzielung eines ausreichenden Bohrfortschritts während der lediglich drehenden Beanspruchung bzw. Bewegung der
Bohrkrone wird darüber hinaus vorgeschlagen, daß die bei drehender Bewegung der Bohrkrone mit dem abzubauenden Mate- rial zusammenwirkenden Hartmaterialeinsätze von Schneiden gebildet sind, wie dies einer weiters bevorzugten Ausfüh- rungsform der erfindungsgemäßen Bohrkrone entspricht. Wäh- rend bei der lediglich drehenden Beanspruchung erfindungs- gemäß somit Schneiden vorgesehen sind, wird zur Erzielung eines ausreichenden Bohrfortschritts in dem eine größere Festigkeit bzw. Härte aufweisenden Teilbereich gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorge- schlagen, daß die bei drehender und schlagender Bewegung, der Bohrkrone mit dem abzubauenden Material zusammenwirken- den Hartmaterialeinsätze von im wesentlichen zylinderför- migen, an sich bekannten Hartmetallstiften gebildet sind.
Derartige Hartmetallstifte bzw. Hartmaterialstifte sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt, wobei beispiels- weise Möglichkeiten zum Festlegen derselben aus der ein- gangs genannten AT-U 6386 bekannt sind.
Wie oben bereits mehrfach erwähnt, ist davon auszugehen, daß bei lediglich drehender Beaufschlagung der Bohrkrone üblicherweise ein ausreichender Bohrfortschritt nur in einem Material erzielbar ist, welches eine vergleichsweise geringere Härte bzw. Festigkeit aufweist. Dementsprechend ist gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorge- sehen, daß die bei drehender Bewegung mit dem abzubauenden Material zusammenwirkenden Hartmaterialeinsätze eine gegen- über den bei drehender und schlagender Bewegung mit dem ab- zubauenden Material zusammenwirkenden Hartmaterialeinsätzen geringere Härte bzw. Festigkeit aufweisen. Es kann somit in Anpassung an das eine geringere Festigkeit bzw. Härte auf- weisende Material beispielsweise im Eintrittsbereich eines Stichlochs auch mit eine geringere Härte und Festigkeit
aufweisenden Hartmaterial-bzw. Hartmetalleinsätzen für den ersten Teilbereich des Bohrvorgangs das Auslangen gefunden werden, so daß insgesamt kostengünstigere Elemente bzw.
Einsätze bereitgestellt werden können. Darüber hinaus wer- den diese eine geringere Festigkeit bzw. Härte aufweisenden Elemente, welche zur Herstellung des Bohrlochs bei ledig- lich drehender Beanspruchung dienen, bei einem Eintritt in das eine höhere Festigkeit aufweisende Material, welches auch eine schlagende Bewegung erfordert, üblicherweise sehr rasch abgenutzt bzw. verschlissen, so daß die für den wei- teren Bohrfortschritt vorgesehenen, beispielsweise von, Hartmetallstiften gebildeten Hartmaterialeinsätze in Ein- griff mit dem abzubauenden Material gelangen, um den weite- ren Bohrfortschritt sicherzustellen.
Derartige, eine geringere Festigkeit bzw. Härte aufweisende Hartmaterialeinsätze, welche, wie oben angeführt, bei- spielsweise entsprechend kostengünstiger herstellbar sind, sind gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform da- durch ausgezeichnet, daß die bei drehender Bewegung mit dem abzubauenden Material zusammenwirkenden, im wesentlichen scheibenartigen Hartmaterialeinsätze aus zwei Lagen unter- schiedlicher Härte ausgebildet sind und an einer insbeson- dere aus schweißbarem Stahl ausgebildeten Seite in jeweils einer Ausnehmung an der Abbaufläche der Bohrkrone festge- legt, insbesondere verschweißt, sind. Es läßt sich somit unter Berücksichtigung eines erzielbaren, ausreichenden Bohrfortschritts bei lediglich drehender Beaufschlagung eine einfache und kostengünstige Festlegung in der Abbau- fläche der Bohrkrone dadurch sicherstellen, daß an einer Seite schweißbarer Stahl als kostengünstiges und einfach zu bearbeitendes Material für die im wesentlichen scheiben- artigen Abbauelemente vorgesehen ist.
Um eine Schonung der erst bei fortgesetztem Bohrvorgang für eine drehende und schlagende Beanspruchung vorgesehenen Hartmaterialeinsätze bzw. Abbauelemente zur Verfügung zu stellen, wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungs- form vorgeschlagen, daß in Drehrichtung der Bohrkrone je- weils ein bei drehender Bewegung der Bohrkrone mit dem ab- zubauenden Material zusammenwirkender Hartmaterialeinsatz vor wenigstens einem Hartmaterialeinsatz angeordnet ist, welcher bei drehender und schlagender Bewegung mit dem abzubauenden Material zusammenwirkt. Die für die Weiterfüh- rung der Bohrung vorgesehenen, beispielsweise insbesondere zylindrischen, Hartmetallstifte werden somit aufgrund der Tatsache, daß sie sich im Bohrschatten der eine größere Längserstreckung aufweisenden Hartmaterialelemente bzw.
-einsätze befinden, welche für die lediglich drehende Bean- spruchung vorgesehen sind, geschont und gelangen, wenn überhaupt, während des ersten Teilbereichs des herzustel- lenden Bohrlochs lediglich mit bereits abgebautem Material in Kontakt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der beiliegen- den Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispie- len näher erläutert. In dieser zeigen : Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Bohr- krone zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ; Fig. 2 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Bohrkrone gemäß Fig. 1 in Richtung des Pfeils II der Fig. 1 ; Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Bohrkrone in verkleinertem Maßstab ; und Fig. 4 ein Diagramm, in welchem der Bohrfortschritt im Verlauf der Zeit bzw. über die Länge des herzustellenden
Lochs bzw. Bohrlochs unter Einsatz des erfindungsgemäßen Vorsprungs bzw. Fortsatzes angedeutet ist.
In Fig. 1 bis 3 ist allgemein mit 1 eine Bohrkrone bezeich- net, wobei in einer Abbaufläche 2 der Bohrkrone 1 eine <BR> <BR> Mehrzahl von Hartmaterialeinsätzen bzw. -schneiden vorge- sehen ist.
Es ist insbesondere ersichtlich, daß im wesentlichen schei- benartige Hartmaterialeinsätze 3 vorgesehen sind, welche jeweils einen im wesentlichen gleichen Winkelabstand von-. einander, in der gezeigten Ausführungsform von jeweils etwa 120°, aufweisen, wobei diese scheibenförmigen Hartmaterial- einsätze 3 beispielsweise mehrlagig ausgebildet sind, so daß insbesondere eine in Drehrichtung 5 vorgesehene Rück- seite 6 der Hartmaterialschneiden 3 aus einem schweißbaren Stahl ausgebildet ist, wodurch eine einfache und zuverläs- sige Festlegung in entsprechenden Ausnehmungen 7 der Bohr- krone 1 möglich wird.
Darüber hinaus sind jeweils in Drehrichtung 5 hinter den scheibenartigen Schneiden bzw. Hartmaterialelementen 3 je- weils stiftförmige bzw. zylindrische Hartmaterial-bzw.
Hartmetalleinsätze 8 vorgesehen, wobei der in den Figuren gezeigten Ausführungsform jeweils zwei Hartmetallstifte 8 in Drehrichtung 5 hinter einer Schneide 3 vorgesehen sind.
Es ist weiters ersichtlich, daß die scheibenartigen Hartma- terialeinsätze 3 eine jeweils größere Erstreckung von der Abbaufläche 2 der Bohrkrone 1 als die Hartmaterial-bzw.
Hartmetallstifte 8 aufweisen, wie dies nachfolgend noch näher im Detail erörtert werden wird.
Darüber hinaus sind insbesondere aus Fig. 2 und 3 Durch- trittsöffnungen 9 und 10 an der Abbaufläche 2 der Bohrkrone 1 ersichtlich, wobei diese beispielsweise für ein Ausbrin- gen eines Spülmaterials sowie einen Abtransport des abge- bauten Materials dienen.
In dem Diagramm von Fig. 4 ist schematisch der Bohrfort- schritt Al/At im Verlauf der Zeit t bzw. im Verlauf der Länge 1 eines herzustellenden Lochs, insbesondere eines Stichlochs eines Hochofens, angedeutet. Von einer Startzeit to ausgehend erfolgt eine lediglich drehende Beaufschlagung bzw. Bewegung der in Fig. 1 bis 3 dargestellten Bohrkrone 1, wobei ersichtlich ist, daß nach einem über einen länge- ren Zeitraum bzw. eine größere Länge im wesentlichen gleichbleibenden Bohrfortschritt dieser ab einer Zeit tz abzusinken beginnt, wobei er zu einer Zeit t2 einen Schwellwert x unterschreitet. Bei Unterschreiten des Schwellwerts x, wobei dies beispielsweise durch eine ent- sprechende Überwachung des Bohrfortschritts festgestellt werden kann, erfolgt zum Zeitpunkt t2 zusätzlich neben der drehenden Beaufschlagung bzw. Bewegung der Bohrkrone 1 auch eine schlagende Beaufschlagung, so daß der weitere Bohrvor- gang unter Verwendung eines Drehschlagbohrens durchgeführt wird. Aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß der Bohrfortschritt wiederum angehoben wird und auf einem im wesentlichen gleichbleibenden bzw. nur geringfügig absinkenden Niveau bis zum Zeitpunkt t3 einer Fertigstellung der Bohrung, bei- spielsweise eines Stichlochs eines Hochofens, weitergeführt wird.
Anstelle einer Überwachung des Bohrfortschritts bis zu einem Unterschreiten des Schwellwerts x kann der Bohrvor- gang beispielsweise derart durchgeführt werden, daß für
einen vorab festgelegten Teilbereich der Länge des Bohr- lochs, beispielsweise wenigstens ein Drittel, vorzugsweise etwa die Hälfte, eine lediglich drehende Bewegung der Bohr- krone erfolgt, woran anschließend auch eine schlagende Be- wegung bzw. Beanspruchung auf die Bohrkrone 1 ausgeübt wird, um eine Weiterführung der Bohrung sicherzustellen.
Entsprechend der unterschiedlichen Beaufschlagung der Bohr- krone 1 während der unterschiedlichen Teilbereiche des her- zustellenden Bohrlochs ist weiters vorgesehen, daß die scheibenartigen Hartmaterial-bzw. Hartmetalleinsätze 3, eine gegenüber den Hartmetallstiften 8 geringere Festigkeit bzw. Härte aufweisen, so daß ab dem Zeitpunkt t2, wo auch eine schlagende Beanspruchung auf die Bohrkrone 1 ausgeübt wird, diese eine geringere Festigkeit bzw. Härte aufweisen- den Abbauelemente bzw. Hartmaterialeinsätze 3 einem relativ großen Verschleiß unterworfen sind und somit die Hartme- tallstifte 8 in Kontakt mit dem abzubauenden Material zur Weiterführung des Bohrlochs unter Erzielung eines ausrei- chenden Bohrfortschritts bei einem Drehschlagbohren im Zeitraum t2 bis t3 gelangen.
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