Fachartikel

3.05.2016
erschienen in GIESSEREI Heft 5|2016

Ofenmodernisierung optimiert Standzeit, Wartung und Effizienz

Lichtbogenofen aus dem Jahr 1964 vor dem Umbau.

Die Firma KSK Kuhlmann-System-Kühltechnik GmbH, Haltern am See, hat in einem Zeitraum von dreieinhalb Monaten einen Lichtbogenofen aus dem Jahr 1964 bei der Stadler Stahlguss AG im schweizerischen Biel modernisiert. Modernisierter Lichtbogenofen bei der Stadler Stahlguss AG im schweizerischen Biel.

VON OLAF HUSCHER, HALTERN AM SEE, UND MICHAEL SCHMITZ, BIEL, SCHWEIZ

Als Tochtergesellschaft der Stadler Rail Group ist die Stadler Stahlguss AG mit Sitz in Biel führender Lieferant hochwertiger Gussteile für die Drehgestellfertigung der internationalen Projekte der Muttergesellschaft. Bereits seit der Integration in die Stadler Rail Group im Jahre 2004 ist Stadler Stahlguss bedeutender Bestandteil der Lieferkette innerhalb der Gruppe: Mit modernen Anlagen im Bereich handgeformter Stahlguss gehört das Unternehmen zu den führenden Stahlgießereien in Europa. Unter der Führung der Stadler Rail Group entwickelte sich die Stadler Stahlguss AG kontinuierlich weiter und forcierte neben dem Konzerngeschäft das Drittkundengeschäft. Durch Investitionen, u. a. in einen modernen, wassergekühlten Elektrolichtbogenofen sowie einen modernen Röntgenbunker, konnte sich das Unternehmen in seinem Wettbewerbsumfeld gut aufstellen. Der im Jahr 1964 erbaute Lichtbogenofen der Firma BBC passte nicht mehr in das heutige Fertigungskonzept der modernen Stahlgießerei. Die in die Jahre gekommene Auslegung des Lichtbogenofens (LBO) entsprach aufgrund der langen Einsatzzeiten nicht mehr dem Stand der Technik. Bei der Herstellung gewisser Stahlqualitäten sind die Vorteile eines LBO nicht von der Hand zu weisen und für die Fertigung der Bauteile bei Stadler Stahlguss unerlässlich. Zudem ergeben sich Zeit- und Kosteneinsparungen durch den Einsatz von Recyclingmaterial und kürzere Schmelzzeiten. Innerhalb des kurzen Projektzeitraumes von vier Monaten wurden der Ist-Zustand ermittelt, der Soll-Zustand erarbeitet, die notwendigen Konstruktionen geplant und der Umbau durchgeführt. Die KSK GmbH plante ein neues Ofenkonzept, welches sich an der Hauptgeometrie der bestehenden Konstruktion orientierte. Entgegen der alten Technik besitzt der neue LBO moderne wassergekühlte Baugruppen, sowohl bei den Gefäßbauteilen als auch im Bereich der Stromführung. Neben der Neukonstruktion der Hauptofenkomponenten wie dem Gefäß, dem Deckel, dem Tunnel und der Schlacketür wurden die Elektrodentragarme und die Hydraulikkomponenten modernisiert und instandgesetzt. Angefangen von der Demontage der bestehenden Elektrodentragarme sowie der Hubsäulen bis zur Zerlegung der Einzelteile im eigenen Werk in Haltern am See, wurden sämtliche Verschleißteile, wie z. B. die elektrischen Isoliermaterialien, die Dichtungspakete und die verchromten Kolben der Hubsäulen inspiziert, aufgearbeitet oder erneuert. Zudem wurden die Dichtungspakete rekonstruiert und eingepasst. Sämtliche gegen Hochstrom zu isolierende Bauteile wurden durch Hochleistungsfaserverbundwerkstoffe ausgewechselt. Aufgrund der örtlichen Gegebenheiten und des Installationsortes der Pumpenstation im Untergeschoss der Anlage wurde diese in sogenannter Stack-Bauweise als komplett im Herstellerwerk vormontierte Baueinheit ausgeführt. Hierdurch konnten die Hauptaggregate der Kühlwasserversorgung, die Pumpen und die für den ersten Ausbauschritt geplanten Wärmetauscher komplett auf dem Chassis ausgerichtet, geliefert und montiert werden. Zur Reduzierung des Verschleißes der wassergekühlten Komponenten wird die Anlage zudem mit einer vorgeschalteten Wasseraufbereitungsanlage betrieben. Um eine sichere Leckageüberwachung zu gewährleisten, wird das geschlossene Kühlwassersystem über einen Ausgleichsbehälter mit Sensorik überwacht. Zur Rückkühlung des Mediums wurde das bestehende offene Kühlwassersystem vom Brunnen in den Sekundärkreislauf der Wärmetauscher eingebunden. Das Kühlwassersystem wird jetzt über eine neukonzipierte, SPS-gesteuerte Pumpenstation gewährleistet, die sämtliche Komponenten mit Kühlwasser versorgt. Das Kühlkonzept beruht auf einer Temperatur-Niveau-Regelung (TNR) und ermöglicht so einen energieeffizienten Anlagenbetrieb. Für weiterführende Ausbaustufen ist die Auskopplung und Nutzung der Restenergie vorgesehen. Zur Vermeidung von Taupunktunterschreitungen und damit zur Korrosionsvorbeugung der gekühlten Elemente wird der Kühlkreislauf mit einer Vorlauftemperatur von 65 °C betrieben. Durch die in modularer Bauweise ausgeführte speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) mit eingebundener WIN-CC-Station arbeitet die Anlage im optimalen Temperaturbereich für den Ofenbetrieb. Die Modernisierungsmaßnahmen mit den wassergekühlten Elementen versprechen längere Standzeiten, sind wartungsfreundlicher und haben gleichzeitig energetische Vorteile. Durch den Umbau ist zum einen der Ofenbetrieb gewährleistet und zum anderen ergibt sich eine effektivere Nutzung des Ofens von maximal 8 t pro Charge bei einer Chargenzeit von 2,5 h. Entgegen der bisherigen Stromversorgung kommen wassergekühlte Hochstromkabel zum Einsatz, die simultan die modernisierten Elektrodentragarme mit Kühlwasser versorgen.

www.k-s-k.de
www.stadlerstahlguss.ch