3 Unser größtes Gussteil

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1 3 Unser größtes Gussteil Klaus-Dieter Wohlfeil, Siempelkamp Gießerei GmbH Im April 1998 hat die Siempelkamp Giesserei in Krefeld die bislang größten Späroguß- Gußteile der Welt gegossen. Es handelte sich hierbei um einen Unterholm (Pressentisch) und einen Laufholme für eine t Großrohr-Presse Fa. Siempelkamp Pressen Systeme (SPS). Diese Großrohr-Presse ist Teil einer Anlage zur Herstellung von Rohren für Erdgas- oder Erdöl-Pipelines. Sie besteht aus einer Anbiegepresse, einer U- und einer O-Presse. Die Anbiegepresse biegt zunächst die zwei seitlichen Kanten eines Bleches in Längsrichtung vor. Das angebogene Blech wird dann in der U-Presse zu eine U-Form gebracht. In der O- Presse, der größten der drei Pressen, wird dann das u-förmige Blech zu einem Rohr gebogen und anschließend verschweißt. Die zu gießenden Teile dienen zur Aufnahme der Werkzeugwechselrahmen. Bild 1: Skizze der 540-MN-Rohrpresse Seite 24

2 Sie sind inklusive Bearbeitungszugaben mm lang, 2250mm breit und 1645mm hoch. Das Rohgewicht beträgt 236 bzw. 233t. Bild 2: Laufholm Die Grundvoraussetzungen für die Herstellung von Teilen dieser Größenordnung wurden bereits im Vorfeld geschaffen. Der Umbau des Schmelzbetriebes brachte eine Erhöhung der Schmelzkapazität auf 60000t/Jahr. Die Giesserei verfügt jetzt über einen 20-t-Netzfrequenz- Induktionsofen, eine 2x8t-Mittelfrequenz-Tandemofenanlage und 2 Warmhalteöfen von je 50t Fassungsvermögen. Der Neubau der Schwerstgußformerei brachte neben einer erheblichen Erweiterung der Formfläche auch eine entsprechende Bekranung mit sich, womit das Handling von Teilen bis 250t möglich ist. Die Realisierung dieses Auftrages erforderte eine weitaus umfangreichere Planung, als bei einem Standart-Teil. Da bis dahin keine Gussteile über 200t in unserer Giesserei gefertigt wurden, waren eine Menge offener Fragen zu klären. Immerhin ist der Abguß eines solchen Teiles nur sinnvoll, wenn neben der technischen Machbarkeit auch die Kosten in einem vertretbaren Rahmen bleiben. Seite 25

3 Dies erforderte die Einbeziehung aller Fachbereiche in die Vorbereitung. Der Standard ist, daß bei jedem neuen Teil eine Modellplanung durchgeführt und ein Modell gebaut wird, Zubehör, wie zum Beispiel Kernroste, Kernkühlung, usw. konstruiert und beschafft werden, die Gießtechnik (Anschnittsystem, Speiser, Kokillenbelegung) festgelegt wird, die chemische Analyse des Werkstoffes festgelegt wird, und falls vom Kunden gewünscht, die mechanische Bearbeitung des Gußteiles durchgeführt wird. Da man hier aber wegen der maßlichen und gewichtsmäßigen Dimensionen Neuland betrat, war es notwendig alle Schritte, auch die, die normalerweise Routine sind, sehr genau zu planen. Deshalb ist es sicher zulässig die Vorbereitung des ersten der zwei Abgüsse als Projekt zu verstehen. Während dieses Projektes wurden keine neuen Verfahren entwickelt, vielmehr wurden die bestehenden Fertigungsstandarts überprüft und erweitert bzw verbessert. Dazu möchte ich ein paar Beispiele nennen: Zur Bestimmung der Giesslage wurde die Engineering-Abteilung beauftragt, eine Spannungsberechnung des Teiles durchzuführen. Dazu wurde 1/12 des Laufholmes mit Symmetrierandbedingungen idealisiert. Der Kolben wurde an der Oberseite axial unverschiebbar gelagert und die Last aufgebracht. Die Ergebnisse zeigten uns die am höchsten beanspruchten Bereiche, welche dann gießunterseitig platziert wurden, da, wie allgemein bekannt ist, dort die besten mechanischen Kennwerte zu erwarten sind. Bild 3: FE-Netz Bild 4: Maximale Hauptspannungen Nachdem die Gießlage klar war, konnte die Modelleinrichtung geplant werden. Da der Laufund der Unterholm bis auf ein paar Details identisch aussahen, wurde ein dreiteiliges Modell gebaut, welches die halbe Länge des Gußteiles hatte. Diverse Kombinationsteile ermöglichten die Fertigung sowohl des Unterholms als auch des Oberholms mit dem Seite 26

4 gleichen Modell. Ein halbes Modell bedeutet natürlich erheblich geringere Modellkosten. Diese werden aber mit einem erhöhten Aufwand in der Formerei erkauft, denn man formt mit einem halben Modell erst ein halbes Gußteil. Nach dem Aushärten der Form kann man das Modell ziehen und dann die andere Hälfte des Gußteiles formen. Man benötigt daher etwas mehr Zeit für diesen Arbeitsschritt. Bild 5: Blick in die Form Nachdem klar war in welcher Grube und mit wieviel Pfannen die Gußteile gegossen werden, mußte die Lage der Eingüsse festgelegt werden. Hier war zu beachten, das fünf Pfannen so angeordnet werden, das sie sich nicht gegenseitig behindern, in einem festgelegten Zeitfenster an ihren Ort gebracht werden können und alle zum gleichen Zeitpunkt bereit für den Abguß sind. Danach war es die Sache der Giesstechnik, ein Anschnittsystem zu entwickeln, welches eine vernünftige Formfüllung und ein zeitgleiches Entleeren aller Pfannen ermöglicht. Seite 27

5 Bild 6: Anordnung der Pfannen und Anschnittsystem Aufgabe der Gießtechnik war es auch, den genauen Auftrieb der Kerne und der Oberkästen zu ermitteln. Die Form mußte mit 450t Ballast beschwert werden. Für die Kerne wurden spezielle Kernroste konstruiert, die diese durch die Oberkästen hindurch, gegen die Gewichte abstützten. Um die erforderliche Eisenmenge zur Verfügung stellen zu können, wurde ein detaillierter Schmelzplan ausgearbeitet. Zuerst wurden mit Hilfe der zwei 8t-Mittelfrequenz- und des 20t- Netzfrequenz-Ofens ca. 100t Eisen erschollen und in den Warmhalteöfen gegeben. Während die Schmelzöfen weiter neues Eisen schmolzen, wurde nach und nach Eisen aus den Warmhalteöfen in sechs 18t-Pfannen abgegeben. Das Eisen in den Pfannen wurde zwecks Wärmedämmung mit Holzkohle abgedeckt. Wenn das Eisen in den Pfannen eine bestimmte Temperatur unterschritten hatte, wurde es in einen Ofen zurückgegeben und wieder aufgewärmt. Über die Abkühlungsgeschwindigkeiten lagen uns bereits Erfahrungen aus der Vergangenheit vor. Bei dieser Methode kann man sich keine Fehler oder Havarien leisten, sonst ist das Ziel, zu einer bestimmten Zeit 250t Eisen einer bestimmten Qualität und annähernd gleicher Temperatur zur Verfügung zu stellen, nicht zu erreichen. Da man aber gewisse Risiken, wie zum Beispiel einen Stromausfall, niemals ausschließen kann, wurden für ca. 150t gießfertige Formen vorbereitet, in die man bereits erschmolzenes Eisen hätte vergießen können. Für das Erschmelzen der benötigten Eisenmenge wurden 30h benötigt. Alle fünf Gießpfannen wurden annähernd gleichzeitig mit Magnesium behandelt, um den gewünschten Sphäroguß zu erzeugen. Dies geschah zum einen Teil am Ofen durch Übergießen und zum anderen Teil an der Form, durch Eintauchen des Behandlungsmittels. Seite 28

6 Bild 7: Magnesiumbehandlung an der Form Bild 8: Der Abguß Der Abguss verlief nach Plan. Unter den Augen mehrerer geladener Gäste wurde das Eisen in Position gebracht und innerhalb 2,5 Minuten vergossen. Seite 29

7 Ob der Guß gelungen war, zeigte sich erst 4 Wochen später, als das Gußteil genügend abgekühlt war, um es auszupacken. Bis das Gußstück geputzt und geprüft war vergingen weitere 2 Wochen. Danach wurde das Gußteil auf einen übergroßen Tieflader verladen und zu dem Krefelder Rheinhafen gefahren, wo es dann mit einem Schiff weitertransportiert wurde. Bild 9: Unterholm, fertig geputzt und grundiert Die erfolgreiche Herstellung von besonderen Gußteilen, mögen sie nun besonders groß, besonders klein, besonders kompliziert oder einfach nur anders sein, ist für den Gießer immer ein Erlebnis, von dem er auch Jahre danach noch gerne spricht. Seite 30