Die neue Walzenschleifmaschine bei ESW – eine Zwischenbilanz

Das Eisenwerk Sulzau-Werfen betreibt seit 2023 eine neue GEORG ultragrind Walzenschleifmaschine. Sie bearbeitet Walzen mit einer Länge bis zu 10.000 mm, einem Durchmesser bis zu 1.850 mm und einem Rohgewicht bis zu 60 t. Außerdem wird die Maschine für das Schleifen der Lauf- und Planflächen von Schleudergusskokillen eingesetzt. Die Bilanz nach fast zwei Jahren Betrieb zeigt einen erheblichen Produktivitätsgewinn bei gleichzeitig geringeren Kosten.

Das 1770 gegründete Eisenwerk Sulzau-Werfen, R. & E. Weinberger AG im österreichischen Werfen-Tenneck zählt zu den weltweit führenden Herstellern von Verbundgusswalzen für die Stahlumformung, überwiegend von Arbeitswalzen für die Stahlindustrie, die im Horizontal-Schleudergussverfahren hergestellt werden.

Die Walzenschleifmaschine, die ESW seit vielen Jahren für die Bearbeitung der Walzen und Kokillen genutzt hat, hatte das Ende ihrer wirtschaftlichen Lebensdauer erreicht, außerdem konnte sie die gestiegenen Anforderungen des Marktes nach Walzen mit größeren Abmessungen und höherer Präzision der Fertigung nicht mehr erfüllen. Hinzu kam, dass sich die Erfordernisse zeitgemäßer Arbeitssicherheit und Gesundheitsschutz der Mitarbeiter seit der Inbetriebnahme dieser Maschine gewandelt hatten. Deshalb entschied der Vorstand, in eine neue Walzenschleifmaschine zu investieren.

Beim Horizontal-Schleuderguss haben die Schleifmaschinen zwei Aufgaben zu erfüllen. Zum einen werden sie für das Rohschleifen der Arbeitswalzen eingesetzt, also für das Schleifen des Ballens mit hoher Abtragsrate. Dabei ist ein guter Rundlauf besonders wichtig. Zum anderen bearbeiten sie die Lauf- und Stirnflächen der Schleudergusskokillen. Im Vergleich mit dem Vertikalschleuderguss kommt es hier auf höchste Präzision an, denn schon eine geringe Exzentrizität führt zu Unwuchten und daraus resultierenden Vibrationen beim Gussprozess. Deshalb müssen die Laufflächen am Außenumfang sehr präzise nachgeschliffen werden.

Das Investitionsvorhaben

Ziel des Investitionsvorhabens war, eine neue Maschine zu beschaffen, die höchste Anforderungen an Qualität und Produktivität erfüllt und außerdem den Erfordernissen des Marktes über lange Zeit gerecht wird. Aus diesem Grund hat ESW eine Spitzenlänge von 10.000 mm und einen maximalen Bearbeitungsdurchmesser von 1.850 mm in das Lastenheft aufgenommen. Sowohl hohe Prozesssicherheit und Zuverlässigkeit als auch eine optimale Langzeitgenauigkeit waren für ESW bei der Beschaffung der neuen Anlage von besonderer Bedeutung. Außerdem sollten die Steuerung und die Bedienbarkeit der Maschine zukunftssicher sein.

Da ESW seit vielen Jahren zwei weitere GEORG Maschinen betreibt und bereits eine langjährige, sehr gute Beziehung zwischen beiden Unternehmen besteht, lag es nahe, auch über das neue Projekt zu sprechen. Die Ingenieure aus Kreuztal schlugen vor, einige Konstruktionselemente aus dem Produktspektrum von GEORG zu verwenden, die sich bei ESW bereits bewährt hatten. Ein wesentlicher Aspekt war auch die ausgeprägte Bereitschaft der Siegerländer, sich intensiv mit dem Thema „Kokillenschleifen“ zu befassen und Lösungen zu erarbeiten. So fiel die Kaufentscheidung zugunsten von GEORG.

Die Lösung

Mit dem leistungsfähigen Schleifsupport, den hydrostatischen Führungen sowie dem hochpräzisen GEORG 2-Punkt-Messsystem schafft die GEORG ultragrind die idealen Voraussetzungen für eine hohe Performance bei der Bearbeitung sowohl schwerer Arbeitswalzen als auch großer Schleudergusskokillen. Die beiden Hauptachsen und die Schleifachse sind hydrostatisch gelagert. Das verschleißfreie Führungssystem zeichnet sich durch extreme Langlebigkeit aus. Außerdem dämpft der permanent vorhandene Ölspalt zwischen Schlitten und Bett, beziehungsweise zwischen Ober- und Untersupport, die beim Schleifprozess entstehenden Schwingungen. In Bezug auf die Schwingungsdämpfung sind hydrostatische Führungen anderen Systemen deutlich überlegen.

Der Auftragsumfang umfasst neben der eigentlichen Maschine auch die Elektrik und Steuerung sowie die vollständige Einhausung der gesamten Maschine einschließlich einer Absauganlage. Um höchste Präzision zu erzielen, hat GEORG die Maschine mit einem vollautomatischen Messsystem ausgestattet, das in der Lage ist, im Prozess zu messen.

Die fortschrittliche GEORG smartcontrol Maschinensteuerung auf Basis der Siemens Sinumerik One mit moderner Bedienerführung gewährleistet hohe Benutzerfreundlichkeit.

„Die Gesundheit unserer Mitarbeiter ist ein wichtiger Faktor und permanente Maßnahmen, diese weiter zu verbessern, erachten wir als selbstverständlich.“ Dieser Grundsatz ist im Leitbild von ESW festgeschrieben. Deshalb hat GEORG die gesamte Anlage mit einer Volleinhausung und einer integrierten Hochleistungs-Absauganlage ausgeliefert.

In Bezug auf die Arbeitssicherheit ist ein wichtiger Aspekt, dass das manuelle Messen im Arbeitsraum der Maschine mit schweren mechanischen Messgeräten nicht mehr erforderlich ist. Mitarbeiter betreten die Einhausung nur noch für Einstellarbeiten und zum Spannen der Werkstücke.

Die Bilanz nach fast zwei Jahren

Die Anlage war die größte Einzelinvestition in den Maschinenpark, die ESW bisher getätigt hat. ESW kann jetzt größere Walzen herstellen, der Anlagendurchsatz – und somit die Lieferfähigkeit des ganzen Werkes – ist deutlich höher. Die schwerste bisher mit der neuen Anlage bearbeitete Walze wog rund 42 t. Alle Ziele, die das Projektteam von ESW hatte, sind erfüllt.

Im Lastenheft war festgelegt, dass die neue Anlage beim Schleifen eine Genauigkeit von einem Zehntelmillimeter erzielen sollte. Messungen nach der Inbetriebnahme ergaben eine Präzision von 15 µm – deutlich besser als ursprünglich vereinbart. Wesentlichen Anteil daran haben die robuste, langzeitstabile Konstruktion der Maschine, die präzise Inline-Messtechnik sowie der insgesamt verbesserte Schleifprozess.

Die Produktivität: deutlich gesteigert

Im Vergleich mit der alten Anlage ergab sich eine um einen Faktor drei erhöhte Produktivität. Die Abtragsrate zum Beispiel ist signifikant höher als vorher. Auch der automatische Betrieb trägt erheblich zur Erhöhung der Produktivität bei.

Die hohe Präzision bei der Bearbeitung der Kokillen hat dazu geführt, dass die Anzahl der Kokillenschliffe wesentlich reduziert wurde, außerdem nimmt das Nachschleifen der Laufflächen der Kokillen deutlich weniger Zeit in Anspruch.

Insgesamt hat die neue Anlage die Flexibilität der Produktion gesteigert, denn ESW verfügt jetzt über zwei Schruppschleifanlagen für große Walzen mit annähernd gleichen Spitzenweiten: 99 Prozent aller Walzen aus dem Produktionsprogramm der ESW können auf jeder der beiden Maschinen bearbeitet werden … ein wichtiger Aspekt in Bezug auf die Lieferfähigkeit des Werkes.

Aufgrund der robusten mechanischen Konstruktion und der durchdachten Automatisierungstechnik zeichnet sich die Anlage durch hohe Verfügbarkeit aus: Im Zeitraum von drei Monaten betrug die Verfügbarkeit 99 Prozent. Hinzu kommt der effektive Support durch das GEORG Service-Team. Über die spezielle GEORG connectedservice Software können sich die GEORG Service-Spezialisten von Kreuztal aus in die neue Anlage einwählen und schnell Lösungsvorschläge erarbeiten.

Ein willkommener Nebeneffekt ist auch die erfreuliche Entwicklung der Kosten für die Schleifscheiben: Da die Anlage aufgrund der hydrostatischen Ausführung sehr ruhig läuft, erzielen die Scheiben eine höhere Standzeit.

Innovative Steuerung: die richtige Entscheidung

Während bei der alten Anlage viele manuelle Tätigkeiten erforderlich waren, arbeitet die neue Maschine vollautomatisch: Die Parameter der jeweiligen Walze und der Enddurchmesser werden eingegeben, anschließend läuft der Schleifprozess ohne Eingriffe der Anlagenbediener.

Die Steuerung und Bedienung mit GEORG smartcontrol – ein ausschlaggebender Punkt bei der Kaufentscheidung – hat sich bewährt und war ein Schritt in die richtige Richtung. Die Bedienoberfläche ist intuitiv, auch die Programmierung ist leicht erlernbar.

Die GEORG smartcontrol liefert zudem einen wichtigen Beitrag zur Erfassung der Maschinendaten und zur Dokumentation der Prozesse: Von jeder geschliffenen Kokille oder Walze wird ein Protokoll gespeichert. So kann jederzeit nachvollzogen werden, was sich verändert hat. Zeichnen sich Trends ab, kann auf der Basis objektiver Messergebnisse sofort agiert werden.

Ausblick

Gegossene Walzen sind nach wie vor Standard in Walzwerken. Die Maschine ist für Walzengewichte bis 60 t ausgelegt und so von den Abmessungen und der Automatisierungstechnik her gut gerüstet, auch zukünftige Anforderungen zu erfüllen.

In Hinblick auf den internationalen Wettbewerb ist es jedoch erforderlich, dass wir technologisch besser und schneller sind. Das bedeutet im Klartext, dass wir die höheren Kosten in Europa durch höhere Effizienz ausgleichen müssen. Hier leistet die neue Maschine einen entscheidenden Beitrag. Außerdem gilt es jedoch, unseren Standard bei der Betreuung unserer Kunden, bei Problemlösungsfähigkeit und Hilfestellungen weiterhin auf einem hohen Niveau zu halten.

Autoren:  

Michael Brandner, Vorstand für die Technik, Eisenwerk Sulzau-Werfen R. & E. Weinberger AG, Werfen-Tenneck/Österreich
Jan Ebener, Leiter Vertrieb Walzenschleifmaschinen, Heinrich Georg Maschinenfabrik, Kreuztal/Deutschland
Raphael Vorderleitner, Leiter mechanische Fertigung, Eisenwerk Sulzau-Werfen R. & E. Weinberger AG, Werfen-Tenneck/Österreich

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