NSK, Motion & Control
Wälzlager - Neuigkeiten
01.05.2012
Wälzlagerauswahl für die Walzwerkstechnik
Die Stahlindustrie gehört zu den Anwenderbranchen von Wälzlagern, denen NSK ein dezidiertes, speziell für die Branche entwickeltes Produktprogramm anbietet. Das eröffnet beste Möglichkeiten für die Auswahl von Wälzlagern für die verschiedenen Prozesse und Anlagen der Stahlerzeugung und –verarbeitung, wie der folgende Beitrag am Beispiel eines Dressiergerüstes für ein Edelstahl-Walzwerks zeigt.
Hohe Walzkräfte und somit hohe radiale Belastungen, Verschmutzungen in der Umgebung, teilweise sehr hohe Umfangsgeschwindigkeiten und – bei Nasswalzverfahren – hohe Luftfeuchtigkeit: Das sind typische Einsatzbedingungen für Wälzlager, die in den Walzwerksanlagen der Stahlindustrie zur Anwendung kommen.
NSK hat hier nicht nur umfassende Erfahrungen vorzuweisen, sondern auch Wälzlagerbaureihen im Programm, die dezidiert für Anwendungen in der Stahlindustrie entwickelt wurden. Diese Wälzlager zeichnen sich u.a. durch besondere Werkstoffe aus, die einen störungsfreien Betrieb unter den gegebenen Bedingungen ermöglichen. Die Werkstoffe sind z.B. so beschaffen, dass keine Lagerschäden entstehen, wenn sich Verunreinigungen in die Lauffläche eindrücken. Um dieses Phänomen von vorneherein zu unterbinden oder zu minimieren, ist in vielen Fällen auch eine besondere Abdichtung erforderlich.
Ziel: Edelstahlbleche in perfekter Oberflächenqualität
Ein praktisches Anwendungsbeispiel zeigt, welche Parameter bei der Auswahl von Wälzlagern zielführend sind. Die BWG Bergwerk- und Walzwerk- Maschinenbau GmbH in Duisburg erhielt von Thyssen Krupp Nirosta den Auftrag, ein Dressiergerüst im Walzwerk Dillenburg zu erneuern. Ein solches Gerüst kommt in der Endbearbeitung der gewalzten Blechtafeln zum Einsatz.
Unter „Dressieren“ versteht man ein leichtes Nachwalzen, das die Oberflächenqualität der Bleche verbessert. Zudem kann man mit diesem Prozessschritt definierte Rauheiten und Texturen der Bandoberfläche erzielen und die Materialeigenschaften günstig beeinflussen.
Das neue Dressiergerüst, das Blechdicken von 0,2 bis 3,5 mm bearbeitet, wurde in Auftrag gegeben, weil die Abnehmer zunehmend Bandbleche mit höherer Dehngrenze einsetzen und zugleich eine größere Planheit der Bleche wünschen. Thyssen Krupp Nirosta hatte aber nicht nur das Motiv, die Produktqualität zu verbessern. Auch die Produktivität der Edelstahl-Walzstraße sollte erhöht werden.
Wälzlagerauswahl für das Walzenpaar
Kernkomponente des von BWG entwickelten und gefertigten Dressiergerüstes ist ein Walzenpaar, das eine Kraft von maximal 10.000 kN auf das Blech aufbringt. Das Blech läuft mit einer Geschwindigkeit von 500 m/min durch die Walzen. Über so genannte Einbaustücke werden die Walzen im richtigen Abstand zueinander gehalten und mit dem eigentlichen Dressiergerüst verbunden.
Zu den Vorgaben von Thyssen Krupp Nirosta gehörte der Wunsch, dass die neuen Walzen in ein altes, vor-handenes Gerüst passen und umgekehrt das neue Gerüst auch die vorhandenen Walzenpaare aufnehmen kann. Insofern waren die zentrale Anschlussmaße schon vorgegeben.
Hohe radiale Belastbarkeit, hohe Rundlaufgenauigkeit
Jede Walze wiegt rund neun Tonnen, zusammen mit den Einbaustücken kommt
das ganze Anlagenbauteil auf ein Gewicht von 25 Tonnen. Der Abstand zwischen den Lagereinheiten beträgt 2,40 m.
Die Branchenexperten von NSK, die von BWG mit der Wälzlagerauswahl beauftragt wurden, schlugen für die Walzenlagerung den Einsatz von vierreihigen Zylinderrollenlagern mit 500 mm Durchmesser vor. Diese Lager zeichnen sich durch eine hohe radiale Belastbarkeit und eine sehr gute Rundlaufgenauigkeit aus. Die Rundlaufgenauigkeit ist das entscheidende Kriterium für eine hohe Oberflächenqualität.
STF-Stahl: Spezieller Werkstoff erhöht die Lagerlebensdauer
Die Zylinderrollenlager in der Walzenlagerung sind aus dem von NSK entwickelten Werkstoff STF-Stahl gefertigt. Ziel der Entwicklung war die Erkenntnis, dass Wälzlager in den Walzstraßen häufig Ermüdungsschäden aufweisen, die an der Oberfläche beginnen und sich weiter ausdehnen. In umfassenden Untersuchungsreihen wurde festgestellt, dass diese Schäden auf Fremdkörper zurückzuführen sind, die mit dem Schmierstoff in den Wälzkontakt transportiert werden und Eindrücke in den Laufbahnen erzeugen.
Um das zu vermeiden, verwendet man einen hochreinen Einsatzstahl in Verbindung mit einem besonderen Wärmebehandlungsverfahren, das einen optimalen Restaustenitgehalt gewährleistet. Zudem wird über das gesamte Produktionsverfahren eine gleichmäßige Verteilung der nichtmetallischen Einschlüsse gewährleistet, so dass das Material sehr homogen ist.
Bis zu zehnfach längere Lagerlebensdauer
Mit diesem Super-TF-Stahl kann die Belastung des Lagers im kritischen Schulterrandbereich der Eindrücke verringert werden. Die nach dem Eindringen von Fremdkörpern entstandenen Aufwerfungen erzeugen beim erneuten Überrollen eine (im Vergleich zu konventionellem Stahl) wesentlich geringere Spannung im Werk-stoff. Die Folge: Schäden aufgrund von Verunreinigungen treten seltener auf.
Diese Werkstoffentwicklung schafft somit die Voraussetzung für eine längere Lagerlebensdauer unter den spezifischen Bedingungen, denen Wälzlager in Walzgerüsten unterliegen. Konkret heißt das: Wenn der Schmierstoff sauber ist, verdoppelt sich die Lagerlebensdauer in etwa, wenn man statt konventioneller Wälzlager STF-Lager einsetzt. Bei verunreinigtem Schmierstoff kann sich die Lebensdauer des Lagers sogar verzehnfachen
Axialkegelrollenlager für die Lagerung der Druckspindellager
Auch in der Druckspindel, über die der Walzspalt reguliert und fixiert wird, kommen Lager von NSK zum Einsatz. Hier bewähren sich – ebenso wie in anderen, ähnlichen Walzwerks-Anwendungen - Axialkegelrol-lenlager in einer speziellen Bauform, die dauerhaft fünf Tonnen Walzkraft pro Lager aushalten können. Für diese hochbelasteten Lager hat NSK eine Lebensdauer von beachtlichen zehn Jahren angesetzt.
Die BWG Bergwerk- und Walzwerk- Maschinenbau GmbH ist der Empfehlung von NSK auch dahingehend gefolgt, dass bei Bedarf eine Ölschmierung der Walzenlager nachgerüstet werden kann, um bei veränderten Betriebsbedingungen auf die Zukunft vorbereitet zu sein. Inzwischen hat der Anlagenbau-Spezialist das komplette Dressiergerüst an Thyssen Krupp Nirosta ausgeliefert. Im Februar 2012 waren die Montagearbei-ten abgeschlossen, und das Aggregat konnte offiziell in Betrieb genommen werden.