Die Homogenität macht den Unterschied

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In einer Datenbank sind sämtliche relevanten Prozessparameter hinterlegt, wie die optimale Temperatur beim Vergüten, Anlassen und Abkühlen sowie die Vorschubgeschwindigkeit. Wird ein neuer oder modifizierter Stahl auf der Anlage gefahren, ermittelt Steeltec im eigenen Werkstofflabor die technologischen Stellschrauben, um die geforderten Gefüge- und mechanischen Eigenschaften zu erzielen. Die Automatisierung ermöglicht eine hohe Rückverfolgbarkeit: Durchlaufen Stäbe die Anlage, die für dokumentationspflichtige Teile zum Beispiel im Fahrzeugbau vergütet werden, weist der Stahlhersteller die geforderten Stahleigenschaften genau nach.

Höchste Güte auf bis zu 13 Metern Länge

Die Auflagetische, über welche die Stäbe einzeln dem Prozess zugeführt werden, sind 13 Meter lang. Das ermöglicht Steeltec, Stäbe mit Längsabmessungen von 2,80 bis zu 13 Metern auf der Anlage zu fahren. Die Abmessung der Spulen zur induktiven Erwärmung stimmt Steeltec auf den Durchmesser des Stabstahls ab und wählt zwischen drei unterschiedlichen Abmessungsbereichen von 15 bis 80 Millimetern. Der zentrale Vorteil liegt im höchstmöglichen Wirkungsgrad. Denn je näher der Stab der Spule ist, desto effektiver erfolgt die berührungslose Erwärmung des Stahls. «Zum einen erreichen wir mit der optimalen Auswahl der Spule eine hohe Energieeffizienz. Unterm Strich geht uns also weniger Strom verloren – ein wichtiges Kriterium unseres Energiemanagements», erklärt Thorsten Müller. «Zum anderen erfolgt das Vergüten dadurch noch präziser, was wiederum die Stahlqualität steigert.»

Technische Feinheiten wie diese ermöglichen, den gesamten Abmessungsbereich der Einzelstabvergütung von Steeltec in gleich hoher Qualität abzubilden, von kleinsten Durchmessern mit 15 Millimetern bis zu den grösseren Stababmessungen mit einem Durchmesser von bis zu 80 Millimetern. Auch die gleichmässige Vergütung von Rohren bietet Steeltec in ihrem Leistungsportfolio an. Zu diesem Zweck sorgen zwei Rohrausheber dafür, dass das Abschreckmedium aus den Rohren gelangt und die Stahlrohre homogen in Gefüge, Eigenschaften und Geradheit ausgebildet werden.

Der Druck in den Ringdüsen, die den Stahl nach dem Vergüten abschrecken, wird anforderungsgerecht über Durchflusswächter reguliert. Nach dem Abschrecken erfolgt das Anlassen, ebenfalls induktiv. Um die Stahleigenschaften darüber hinaus positiv zu beeinflussen, besteht auf der Anlage die Option, den Stabstahl gleichmässig und gezielt abzuschrecken. Durch die zügige Erwärmung und rasche Abschreckung sowie den hohen Druck der Ringdüsen ist dieses Verfahren entkohlungs- und verzunderungsarm. Härteverzügen wird durch die gleichmässige Wärmebehandlung wirksam vorgebeugt.

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kurzinterview

Herausforderungen in der Spezialstahlentwicklung

SMM: Herr Olschewski, was sind aus Ihrer Sicht die grössten Herausforderungen bei der Entwicklung von Spezialstahlprodukten und wie meistern Sie diese?

Guido Olschewski: In Bezug auf den aktuell stärksten Entwicklungstrend im Bereich Hightech, den Leichtbau, umfassen die Anforderungen der Kunden branchenübergreifend die drei Attribute Wirtschaftlichkeit, Leistung und Ressourceneffizienz. Um Bauteile in ihrer Grösse und ihrer Performance auch unter dynamischer Belastung deutlich zu verbessern, sind Langstähle mit einer exzellenten Festigkeit und hervorragenden Zähigkeit erforderlich. Das sind zwei eigentlich gegenläufige Eigenschaften. Um also Kunden leistungsstarke und individuelle Stahllösungen zu bieten, sind eine hohe Kompetenz und moderne Technologien in der Stahlproduktion unabdingbar. Nur so können Stahlunternehmen ein optimales Stahlprodukt anbieten. Optimal heisst in diesem Fall auch: kurze Entwicklungszeiten beim Stahlhersteller, eine wirtschaftliche und effiziente Weiterverarbeitung des Stahls beim Kunden sowie lange Technologielebenszyklen in der Anwendung. Wir haben diesen Bedarf mit der Herausforderung Tieftemperatur kombiniert und eine neue Blankstahltechnologie entwickelt. Tiefe Temperaturen mindern die Zähigkeit von Standardwerkstoffen. Bauteilversagen ist die Folge. Mit unserer Lösung wirken wir dem effektiv entgegen und verbessern sogar noch die Stahleigenschaften.

Was zeichnet Ihre neue Blankstahltechnologie aus und was ist innovativ daran?

G. Olschewski: Unsere neue Technologie ist auf alle Standardwerkstoffe, darunter Kohlenstoffstahl, allgemeinen Baustahl sowie Vergütungs- und Einsatzstahl, anwendbar. Die zentralen Vorteile liegen in der präzisen Einstellung eines ultrafeinkörnigen, homogenen Gefüges mit Korngrössen von weniger als fünf Mikrometer. Dadurch steigern wir die Festigkeit und Zähigkeit und erhöhen die dynamische Belastbarkeit des Stahls um zehn Prozent. Eine weitere Besonderheit ist, dass die technologisch optimierten Stähle auch noch bei minus 60 Grad über gute mechanische Eigenschaften verfügen und den Belastungen in der Anwendung standhalten. Diese Vorteile sind unter anderem interessant für hochanspruchsvolle Bauteile wie Bolzen und Schrauben für Baumaschinen und Schneeraupen, Wellen in Getriebe- und Elektromotoren oder Signaltechnik der Eisenbahnindustrie. Innovativ sind an der Blankstahltechnologie sicherlich das individuelle Design der thermomechanischen Prozessführung und der präzise Einsatz von Energie und Kraft. Wir kennen die Wirkung der technischen Parameter und ermöglichen unseren Kunden optimale Stähle für dynamische Belastungen. Damit stärken wir unsere Position als Technologieführer im Bereich Blankstahl und erschliessen neben den bestehenden Absatzmärkten Automotive, Hydraulik und Maschinenbau neue Branchen, wie die Öl- und Gasindustrie, die Kältetechnik und die Luftfahrtindustrie.

Wie gewährleisten Sie Ihren Kunden, dass die Entwicklungszeiten möglichst kurz sind?

G. Olschewski: Um ein optimales Stahlprodukt zu ermöglichen, stehen wir in engem Austausch mit unseren Kunden und können so bereits im Vorfeld der Prototypenfertigung mögliche Fehler in der Prozesskette erkennen und effektiv vermeiden. Dafür operieren wir mit Wissensdatenbanken, die sämtliche werkstofftechnischen Daten aus Versuchen und Projekten abbilden, sowie mit Berechnungsmodellen. So können wir zeiteffizient die Anwendungsanforderungen mit den Eigenschaften der Stahlsorten abgleichen und die optimalen technologischen Parameter für unsere Fertigung berechnen – ohne aufwändige Trial-and-Error-Versuche zu fahren. Bei der Entwicklung und Optimierung von Stählen haben wir immer die ganze Wertschöpfungskette im Blick, von der Stahlherstellung über die Prozesse beim Stahlverarbeiter und in der Bauteilproduktion bis zum tatsächlichen Einsatz des Endprodukts.

Qualitätsniveau ohne Punkt und Komma

Eine weitere technische Besonderheit der Einzelstabvergütung im Werk Düsseldorf sind zwei Sägen, die auf dem Kühlbett installiert sind. «Manche Werkstoffe neigen dazu, Materialabplatzer jeweils am Stangenende zu bilden – wir nennen das ‹Kommas›. In der Weiterverarbeitung führen diese Kommas schlimmstenfalls zur Beschädigung von Werkzeugen oder Prüfsonden», beschreibt Thorsten Müller die Notwendigkeit der integrierten Sägen. Um dieses Risiko zu vermeiden, schneidet Steeltec optional jeweils Stabanfang und -ende automatisch direkt im Anschluss an die Einzelstabvergütung ab. Zum Schluss werden die Stäbe materialschonend in Bunden gesammelt. «Auf Basis unserer Erfahrungen in der Einzelstabvergütung haben wir unsere Technik permanent optimiert und bauen diese zukünftig weiter aus», resümiert Thorsten Müller. Für 2016 ist die Inbetriebnahme einer hochmodernen Anlage geplant, die nochmal verbesserte Stahleigenschaften verspricht. -mei- SMM

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