In Leistung und Dimension optimal angepasste Durchlauf-Strahlanlage

Knüppel mit konstanter Durchlaufgeschwindigkeit von 90 Metern pro Minute strahlend entzundern.

Knüppelstrahlanlage: In der Strahlanlage RKL 8-55/180 werden Knüppel mit Querschnitten von max. 180 x 180 mm mit einer Geschwindigkeit von 90 Metern pro Minute entzundert.
Verschleissschutz: Der optimale Verschleißschutz und die wartungsfreundliche Auslegung der Strahlanlage gewährleisten eine hohe Verfügbarkeit und Prozesssicherheit
Turbinen: Die acht Hochleistungsturbinen Long Life ϒ 520 mit einer Antriebsleistung von jeweils 55 kW sind im optimalen Entzunderungswinkel platziert und arbeiten mit einem Strahlmitteldurchsatz von rund fünf Tonnen/Minute.
Werkstücke: Für die Oberflächenprüfung müssen die Knüppel mindestens den Reinheitsgrad SA 2 aufweisen. Der Ausgangszustand ist Rostgrad B.

Knüppel, ein in Stranggießanlagen gegossenes oder warmgewalztes Vierkantmaterial, durchläuft im Fertigungsprozess eine Oberflächenprüfung, die eine Güte von mindestens SA 2 voraussetzt. Für die Saarstahl AG, die eine bestehende Anlage in der zentralen Halbzeugvorbereitung ersetzte, entwickelte Rösler das an vorgegebene Einbaumaße angepasste, wartungsfreundliche Strahlsystem RKL 8-55/180. Ausgestattet mit acht Long Life Hochleistungsstrahlturbinen und zwei Strahlmittelkreisläufen wird eine Entzunderungsgeschwindigkeit von 90 Metern pro Minute erreicht.

Die Saarstahl AG zählt mit ihren Produktionsstandorten Neunkirchen, Burbach und Völklingen sowie der Roheisengesellschaft Saar mbH zu den weltweit bedeutendsten Herstellern von Langprodukten. Das Portfolio umfasst Walzdraht, Stabstahl und Halbzeuge in verschiedenen Qualitäten sowie Freiformschmiedestücke. Diese Erzeugnisse stellen in der Automobilindustrie und bei deren Zulieferern, der Bauindustrie, dem Energie- und allgemeinen Maschinenbau, der Luft- und Raumfahrt sowie anderen stahlverarbeitenden Branchen wichtige Vorprodukte dar. Den hohen Gütestandard der Stähle gewährleistet Saarstahl unter anderem durch verschiedene Prüfverfahren.

Hohe Anforderungen an Leistung und technisches Konzept
Knüppel werden zur Qualitätssicherung einer Oberflächenprüfung unterzogen. Diese erfordert eine zunder- und rostfreie Oberfläche entsprechend dem Reinheitsgrad SA 2, wobei der Ausgangszustand bei Rostgrad B liegt. Die Reinigung erfolgt durch Strahlen. Um diesen Fertigungsschritt technisch und leistungsmäßig auf den neuesten Stand zu bringen, modernisierte Saarstahl in Neunkirchen seine Strahlanlage für Vierkantknüppel mit einer Kantenlänge von max.  180 x 180 mm. Wesentliche Herausforderungen stellten die gewünschte Durchsatzleistung, die Anpassung der Anlage an die bestehende Aufstellfläche mit maximal 8.000 mm Höhe und 8.400 mm Metern Länge, sowie eine kurze Realisationszeit dar. Mit diesem Anforderungsprofil wandten sich die Projektverantwortlichen bei Saarstahl an die Rösler Oberflächentechnik GmbH.
Die Untermerzbacher entwickelten mit der RKL 8-55/180 ein kompaktes Anlagenkonzept, bei dem trotz der auf 90 m/min signifikant gestiegenen Durchsatzleistung nur geringfügige Veränderungen am Fundament erforderlich waren. Gleichzeitig überzeugte die Strahllösung mit verschiedenen technischen Raffinessen, die neben dem geforderten Reinigungsergebnis hohe Prozesssicherheit, Verfügbarkeit und Wartungsfreundlichkeit sowie guten Verschleißschutz gewährleisten.

Strahlmitteldurchsatz von rund 5 Tonnen pro Minute
Die RKL 8-55/180 ist mit acht Rösler Long Life Strahlturbinen Y-520 designed by Rutten mit jeweils 55 kW Antriebsleistung ausgestattet. Mit einem Strahlmitteldurchsatz von rund fünf Tonnen pro Minute gewährleisten sie, dass die max. 180 x 180 mm „dicken“ Knüppel im 20-Sekunden-Takt in der Strahlanlage entzundert werden. Der Antrieb der Turbinen erfolgt indirekt über Keilriemen. Eine spezielle Spannkonsole sorgt dafür, dass jeder der jeweils sechs Keilriemen die gleiche Spannung aufweist.
Eingesetzt werden die Hochleistungsturbinen bei Saarstahl mit Gamma-Y-Wurfschaufeln, die über zwei Arbeitsflächen verfügen. In Verbindung mit der Fertigung aus einer hochfesten Legierung bieten die Gamma-Turbinen eine acht- bis 16-fache höhere Standzeit im Vergleich zu ihren herkömmlichen Pendants. Die halbgekrümmten Wurfschaufeln ermöglichen außerdem eine sehr flüssige Bewegung des Strahlmittels. Im Zusammenspiel mit der optimierten Strahlmittelzuführung resultiert daraus eine rund zehn Prozent höhere Abwurfgeschwindigkeit bei gleicher Drehzahl und annähernd identischem Turbinendurchmesser.

Bis ins kleinste Detail durchdachte Konstruktion
Die Hochleistungsturbinen sind an der 5.920 x 1.800 x 2.485 mm (L x B x H) großen Strahlkammer ringförmig angeordnet. Durch eine 3D-Simulation des Strahlprozesses wurde sichergestellt, dass die ausgeführte Turbinenanordnung mit ihren Strahlbildern und dem Ricochet-Effekt sich gegenseitig nicht negativ beeinflussen. Nur so kann eine gleichmäßige Beaufschlagung des Strahlmittels und ein optimaler Entzunderungswinkel auf der Knüppeloberfläche garantiert werden.

Für den Transport der Knüppel sind fünf Antriebsrollen in die Strahlkammer integriert. Bei deren Platzierung wurde darauf geachtet, dass sie dem Strahlmittelstrahl nicht direkt ausgesetzt sind, was die Standzeit erheblich verlängert. Einen optimalen Verschleißschutz weist auch die aus Manganstahl konstruierte Strahlkammer auf. An besonders exponierten Bereichen verfügt sie über zusätzliche, leicht auswechselbare Prallplatten aus hochverschleißfestem Manganstahl. Im Ein- und Auslaufbereich  innerhalb der Strahlkammer befinden sich lamellenförmige Spritzschutzkästen aus Manganhartstahl, in denen das Strahlmittel gestoppt wird. Zusätzliche Spritzschutzaustrittstkästen mit Frischluftzuführung und von oben und seitlich einschiebbaren Gummilamellenvorhängen finden sich auch auf der Ein- und Auslaufseite vor der Strahlkammer. Sie verhindern, dass Strahlmittel in die Fertigungsumgebung gelangt.

Räumlich notwendig, wartungstechnisch sinnvoll – zwei Strahlmittelkreisläufe
Das zur Entzunderung der Knüppel abgeworfene Strahlmittel wird im Strahlgehäuse nach unten zu einer Längsförderschnecke geleitet, die es gleichmäßig auf zwei Querförderschnecken verteilt. Diese transportieren es zu den Becherwerken, die das verunreinigte Strahlmittel nach oben befördern, durch Fliehkraft den Auswurfkästen übergeben und über Schnecken zum Sichter transportieren. Dort schleusen Siebtrommeln grobe Verunreinigungen wie beispielsweise Brennbart aus und verteilen das Strahlmittel über die gesamte Sichterbreite. Durch die anschließende Windsichtung werden Verunreinigungen, Staub und zerschlagenes Strahlmittel entfernt. Das gereinigte Strahlmittel gelangt dann in ein Silo, das sich über den Turbinen befindet.
Die Konzeption mit zwei Strahlmittelkreisläufen resultiert einerseits aus der räumlichen Situation, andererseits erleichtert sie die Wartung der Anlage. Denn bei nur einem Strahlmittelkreislauf wären größer dimensionierte Komponenten erforderlich gewesen. Für einen schnellen und einfachen Wechsel der gehärteten Transportrollen, wird die gesamte Transportrolleneinheit über eine spezielle Demontagevorrichtung mit Schlitten seitlich aus der Strahlkammer herausgezogen. Groß dimensionierte Inspektionstüren sowie in die Strahlkammer integrierte Hebezeuge leisten ebenfalls einen Beitrag zur hohen Wartungsfreundlichkeit der RKL 8-55/180.

In 10 Tagen montiert und in Betrieb genommen
Punkten konnte Rösler auch durch den kompletten Aufbau und Probeläufe im Werk in Untermerzbach vor der Auslieferung. Saarstahl nutzte dies zu einer Sichtprüfung des neuen Strahlsystems. Gleichzeitig war dies der „Startknopf“ für den Abbau der bestehenden Strahlanlage. Der Aufbau und die Inbetriebnahme der RKL 8-55/180 erfolgte innerhalb von zehn Tagen während des Weihnachtsstillstands 2011. Die gesamte Realisationszeit für dieses Projekt betrug rund neun Monate.