Glückauf - Georgsmarienhütte GmbH

Runderneuert
Die Produktpalette ist groß.
Sie erstreckt sich über glatte
Ringe für den Maschinenbau,
Chemieanlagenbau und die Futtermittelindustrie
in der Materialgüte
X46Cr13, über Radreifen
für die Deutsche Bahn AG und für
Straßenbahnen verschiedener Verkehrsbetriebe
Deutschlands, der
Niederlande und Österreichs bis
hin zu Flanschen (zum Teil hochlegiert)
für die Chemie-Industrie.
Das Vormaterial, das zu 50 Prozent
aus dem Elektrostahlwerk
Gröditz und zur anderen Hälfte
aus Fremdbezug Strangguss
kommt, wird auf zwei modernen
Kaltkreissägen auf die erforderlichen
Einsatzmassen gesägt. Für die
hochlegierten Materialien (außer
X46Cr13) stehen zudem noch zwei
Bandsägen zur Verfügung.
Auf dem Radial-Axial-Walzwerk
können Ringe von 80 bis 1.600 kg
Einsatzmasse gewalzt werden. Die
anschließende Wärmebehandlung
erfolgt auf zwei Glühhauben, zwei
Glühöfen und in vier Rundöfen.
SWG ist seit Jahrzehnten Lieferant
von vergüteten Ringen, vor allem
des Werkstoffes 42CrMo4 für
Großkugel-Drehverbindungen. Sie
werden neben dem allgemeinem
Maschinen- und Fahrzeugbau vor
allem im Kranbau und im Windkraftbereich
eingesetzt.
Der Anforderungskomplex der
oben genannten Ringe im Festigkeitsbereich
800 – 1100 MPa umfasst
ein gutes Zähigkeitsniveau
bis zu Einsatztemperaturen von
– 40 °C, hohe Präzision bei der
Warmformgebung (geringste Zugaben),
Verzugs- und Eigenspannungsarmut
sowie hohen metallurgischen
Reinheitsgrad.
Bisher stand der SWG für
die erforderliche Wärmebehandlung
im Durchmesserbereich
D A 1.550– 2.300 mm nur eine Ofenanlage
(RO1) zur Verfügung, was
die maximale Stückzahl in diesem
Sortimentsbereich auf etwa 6.000
Stück pro Jahr begrenzt hat.
SCHMIEDE
SWG · Das Ringwalzwerk ist eine wichtige Produktionssäule der Schmiedewerke
Gröditz GmbH. Umso mehr wird darauf geachtet, dass technologisch alles auf
dem neuesten Stand bleibt und reibungslos funktioniert.
Die Universität der Bundeswehr
München betreibt auch
ein Institut für Thermodynamik.
Dort wird zurzeit ein kolbengetriebener
Stoßwellenkanal unter
Leitung von Prof. Dr. Christian
Mundt ausgelegt und aufgebaut.
Mit dieser Anlage können aerothermodynamische
Phänomene
experimentell simuliert und untersucht
werden.
Genauer genommen geht es um
so genannte Hochenthalpie-Strömungen
– kurzzeitig erzeugte Strömungen
von sehr hohen Energiedichten
(bis zu 25 MJ/kg). In der
Praxis treten solche Phänomene
auf, wenn zum Beispiel Raumkapseln
nach einem Raumflug wieder
in die Erdatmosphäre eintreten.
Beim Eintauchen werden solche
Raumflugkörper von Geschwindigkeiten
zwischen 5 und 10 km/s bis
auf Landegeschwindigkeit abgebremst.
Dabei treten enorme thermische
und aerodynamische Belastungen
auf. Solche Belastungen
können in einem Stoßwellenkanal
experimentell simuliert und gemessen
werden.
Treiberrohr und Stoßrohr der
Anlage werden derzeit bei der
Schmiedewerke Gröditz GmbH gefertigt.
Sie bestehen aus mehreren
Teilsegmenten mit einer Länge von
jeweils etwa 5 m. Das Gewicht liegt
zwischen 2 und 10 t pro Segment.
Die verwendeten Werkstoffe sind
Im Zuge der jährlichen Reparatur
des RO2 (bisher nur Ringe bis
D A 1.550 mm) sollte dieses Kapazitätsproblem
schrittweise abgebaut
werden. Dabei wurde das Ziel verfolgt,
durch konstruktive und ofenbautechnische
Maßnahmen diesen
Ofen für das Vergüten von Ringen
bis zu D A 1.800 mm fit zu machen.
Dabei waren folgende Aufgaben
zur verzugsarmen Wärmebehandlung
zu lösen:
– Neuanfertigung und Austausch
des oberen Mantelschusses inklusive
der Tasse. Die Stahlkonstruktion
war infolge des jahrzehntelangen
Gebrauchs total verzogen
und verschlissen.
– Neuberechnung und Neuzustellung
der Ofenwand nach modernsten
Gesichtspunkten thermischer
Isolation.
– Einbau eines auf größere Ringe
optimierten Auflagesystems.
Bei der Lösung der Aufgabe
stand die Werkserhaltung des Unternehmens
für den Stahlbau, die
Der Bund macht Druck
SWG · Wenn man die Aerodynamik von Autos testen will, geht man in den
Windkanal. Wenn es um thermische und aerodynamische Belastungen von
Körpern geht, hilft ein Stoßwellenkanal weiter. Von den dort gewonnenen
Ergebnissen kann zum Beispiel die Raumfahrt profitieren.
Ein Treiberrohr während des Schmiedeprozesses
42CrMo4 (1.7225) und 35NiCr-
MoV12.5 (1.6559).
Für das größte Einzelteil, den
Buffer, hat Gröditz auch den Auftrag
zur Fertigbearbeitung erhalten.
Ausgeführt werden diese Arbeiten
allerdings von einem anderen Unternehmen
der Georgsmarienhütte
Unternehmensgruppe: der MAG-
NUM Metallverarbeitung GmbH.
Alle übrigen Rohrsegmente liefert
Gröditz vorbearbeitet aus. Ihr Gesamtgewicht:
66 t.
Der Stoßwellenkanal wird in
einer großen Versuchshalle auf
dem Universitätsgelände untergebracht
sein. Dort wird derzeit das
Fundament vorbereitet, das die
Lasten der Anlage tragen soll. Die
Messkammer ist bereits fertig, ein
Luftdruckvorrat mit 20 MPa steht
ebenfalls schon zur Verfügung. Das
Untergestell, auf dem die Rohre zu
liegen kommen, soll Anfang 2006
fertig gestellt sein.
Die Kräfte, die bei einem Experiment
entstehen, sind übrigens riesig:
So sind Treiber- und Stoßrohr
auf Rollen gelagert, da sich bei einem
Versuch aufgrund der Kolbenbeschleunigung
und -abbremsung
die Anlage um etwa 20 cm bewegt.
Um diese Bewegung zumindest zu
dämpfen, ist eine Trägheitsmasse
von etwa 30 t an der Anlage befestigt.
Prof. Dr. Christian Mundt
(Universität der
Bundeswehr München),
Werner Kinzel (SWG)
glück auf · 4/2005 ......... 24
Matthias Pötzsch bei der Warmmaßkontrolle eines Ringes
Firma „Beck und Kaltheuner“ (Außenstelle
Freiberg) sowie die Firma
„Schornstein und Industrieofenbau
Esser GmbH“ (Freital) für die Aufstellung
der Ofenwand zur Seite.
Die erforderlichen Arbeiten
wurden vom 10. bis 21. Oktober
termin- und qualitätsgerecht ausgeführt,
sodass der SWG mit dieser
regenerierten Ofenanlage mehr
Kapazitäten im oben genannten
Sortimentsbereich zur Verfügung
stehen. Da jedoch der Bedarf an
Kolben
Druckluft
(max. 20 MPa)
Treiberrohr
V k = 300 m/s Treibgas (He, Ar)
Trägheitsmasse
5 mm
Stahlmembran
(max. 90 MPa)
vergüteten Ringen nach wie vor
ständig wächst, ist eine Erweiterung
der Kapazitäten durch den
Bau einer online an das Walzwerk
angebundenen Wärmebehandlungsanlage
in Planung.
In den Monaten Januar bis Oktober
2005 wurde bei einer Durchsatzmenge
von 19.500 t ein Umsatz
von 29 Mio. Euro erbracht, wobei
der September mit 3.645.000 Euro
ein absoluter Rekordmonat war.
Günter Richter
Stoßrohr
Totalgrößen
h o 20-25 MJ/kg
p o 50 MPa
Testgas (N2 Luft)
Stosswellenausbreitung 2–5 km/s
Treiberrohr und Stoßrohr der Anlage werden von den Schmiedewerken in Gröditz
gefertigt. Sie bestehen aus mehreren Teilsegmenten mit einer Länge von jeweils etwa
5 m. Das Gewicht liegt zwischen 2 und 10 t pro Segment.
Stoßwellenkanal: So
arbeitet die Anlage
Düse
Kunststoffmembran
Testkammer
20 m Ø 0,285m 10 m Ø 0,085m 10 m
Auffangbehälter
Der insgesamt etwa 50 m lange Stoßwellenkanal besteht aus mehreren
Stahlrohren, die das so genannte Treiberrohr (Länge: 21 m) und das Stoßrohr
(Länge: 9 m) bilden, einer Düse, einer Testkammer und einem Auffangbehälter.
Bei Anlagenbetrieb befindet sich im Treiberrohr ein etwa 50 kg schwerer
Kolben, der mit Druckgas beschleunigt wird und eine Geschwindigkeit
von 300 m/s erreichen kann. Das vor dem Kolben befindliche Treibergas
wird somit komprimiert.
Zwischen dem Treiberrohr und dem Stoßrohr befindet sich eine etwa
5 mm starke Stahlmembran, die bei einem Treibergasdruck von etwa 90
MPa bricht. Danach strömt das Treibergas in das Stoßrohr, wobei sich
eine Stoßwelle bildet, die im Stoßrohr entlangläuft und am Stoßrohrende
an einer Kunststoffmembran reflektiert. Dabei bildet sich für einen
kurzen Moment eine Region hohen Druckes (30–50 MPa) und hoher
Enthalpie (20–25 MJ/kg) aus.
Nachdem die Kunststoffmembran ebenfalls gebrochen ist, strömt das
hochkomprimierte und heiße Gas nun durch die Düse in die Messkammer,
in der sich das eigentliche Messobjekt befindet. Für wenige Millisekunden
können nun zum Beispiel Druck- und Temperaturmessungen
am Objekt durchgeführt und die Umströmung des Körpers beobachtet
werden. Das Testgas wird anschließend in einem Kessel aufgefangen.
Prof. Dr. Christian Mundt,
Universität der Bundeswehr München