Bei Wälzlagern in Kaltwalzgerüsten kann man durch Instandsetzung 55 bis 65 % gegenüber dem Kauf eines Neulagers einsparen

Das SKF Industrial Services Centre (ISC) im österreichischen Steyr besteht seit 1998 als Serviceunternehmen innerhalb der SKF Gruppe. Es bietet für Europa, Asien und Afrika das Rekonditionieren von Wälzlagern, insbesondere von Stützrollen, in Walzwerken an. Das SKF ISC kann dabei auf das fundierte Fachwissen von SKF in Bereichen wie Schadensanalysen, Werkstofftechnik und Technologien für Wälzlagerreparaturen zurückgreifen.

Das Nacharbeiten und Rekonditionieren von Wälzlagern für die Schwerindustrie hat sich als zuverlässiger und kostengünstiger Service etabliert. Die Stahlpreise stehen unter starkem Druck, Unterbrechungen von kontinuierlichen Produktionsabläufen sind äußerst kostspielig. Das Rekonditionieren von Wälzlagern kann Kastenentlastungen bringen.

Kaltwalzgerüste sind ein wichtiger Abschnitt in der Stahlherstellung. Sie liefern die Bleche und Bunde, die als Ausgangsprodukt im Automobilbau, für Haushaltgeräte, für verzinkte Bleche usw. zum Einsatz kommen. Beim Kaltwalzen werden das Gefüge und die Form des Stahls bei niedriger Temperatur (oft bei Umgebungstemperatur) verändert, um eine dauerhaft größere Werkstoffhärte und -festigkeit zu erzielen. Die Temperatur muss dabei unter einem bestimmten Wert bleiben, weil höhere Temperaturen die Gefügeänderungen rückgängig machen.

In der Umgebung eines Walzwerks werden die Wälzlager auf eine harte Probe gestellt. Besonders Stützrollen laufen unter schwierigsten Betriebsbedingungen. Nicht nur die hohen Belastungen, auch die Funktion der Stützrollen selbst wirkt sich auf ihre Leistungsfähigkeit aus. Stützrollen sitzen nicht in einem Gehäuse, sondern der Mantel läuft auf einer Welle ab und „stützt“ sie, um dem Kaltwalzgerüst größere Steifigkeit zu verleihen. Die Mantelflächen unterliegen damit Verschleiß und müssen regelmäßig auf sehr gleich­mäßige Durchmesserwerte innerhalb eines Rollensatzes geschliffen werden. Während der Zustand des Lagermantels entscheidend ist für die Qualität des Produkts, ist der Zustand des Innenaufbaus bestimmend für die Gebrauchsdauer der Stützrollen. Selbstverständlich arbeitet SKF die Ober­flächen in beiden Problembereichen auf.

Die Lagerhersteller haben erfolgreich Lager mit immer längerer Gebrauchsdauer entwickelt, aber ab einem gewissen Punkt können die Lager aufgrund der tagtäglichen Belastung nicht mehr allein durch übliche Instandhaltung innerhalb der ursprünglichen Spezifikationen gehalten werden.

Stahlwerke müssen ihre Wartungsprogramme durch spezielle Programme zur Instandsetzung von Lagern ergänzen. Das Rekonditionieren eines Wälzlagers ist eine Sache für Spezialisten und wird daher im Allgemeinen von den Wälzlagerherstellern angeboten, die wissen, mit welchen Maßnahmen man die Schäden reparieren kann, die den Lagern im täglichen Betrieb unter anspruchsvollsten Bedingungen widerfahren.

Fachgerechtes Rekonditionieren kann ein Lager praktisch wieder in den Neuzustand versetzen. Gleichzeitig ermöglicht es Einsparungen und trägt damit zur Wirtschaftlichkeit des Stahlwerks bei. Außerdem geht das Rekonditionieren eines Lagers wesentlich schneller als die Beschaffung eines neuen Lagers, das allzu häunach einer kundeneigenen Spezifikation gefertigt werden muss. Die Durchlaufzeiten liegen in der Größenordnung von zwei bis sechs Wochen; in Notfällen können sie auch verkürzt werden. Die Entscheidung für das Rekonditionieren hängt von mehreren Faktoren ab, wie den Kosten eines Neu- oder Ersatzlagers, den Kosten der Reparatur, der Liefer­zeit und der jeweiligen Anwendung.
Das Instandsetzen eines Lagers geschieht in mehreren Grundschritten:

• Zerlegen und Reinigen
• Inspektion und Schadensuntersuchung
• Nacharbeiten der betroffenen Komponenten
• Montage
• Verpackung und Versand.

Am Anfang steht eine detaillierte Schadensuntersuchung, die Fettprüfung, Verschleißmessung und eine metallurgische Untersuchung umfasst. Anhand der Ergebnisse wird der optimale Ablauf des Rekonditionierens festgelegt. Beim SKF ISC umfasst der Rekonditionierprozess von Stützrollen mehr als 40 einzelne Arbeitsschritte – denn jede reparierte Stützrolle muss auch die hohen Anforderungen an eine neue Stützrolle erfüllen.

Der Inspektion kommt eine wichtige Rolle zu. Das ist nicht einfach eine Frage der technischen Ausrüstung, sondern es sind auch erfahrene Techniker und Ingenieure gefragt, die die Art des Schadens und den Umfang der erforderlichen Reparaturarbeiten bestimmen können und wissen, was man am ganzen System optimieren kann, um den Verschleiß zu verringern.

Lagerschäden können im Allgemeinen in fünf grobe Kategorien unterteilt werden: Ätzungen bzw. Korrosion, Schmierungsprobleme, Schiefstellungen, Beschädigungen durch Transport und Handling sowie Verunreinigungen. Sie machen sich bemerkbar als:

• Rein mechanische Schäden in Form von Ermüdungsrissen, Schälungen oder Ausbrüchen, Abblätterungen, Anschmierungen oder Riffelbildungen
• Schäden durch Einwirken erhöhter Temperaturen, sichtbar als Verfärbung, „Brandstellen“, thermische Schleifrisse usw.
• Chemische Beschädigungen in Form von Ätzungen, Korrosionskratern, Rost, Passungsrost usw.
• Schäden durch Stromdurchgang in Form von „Brandstellen“, Riffel- und Pittingbildung.

Betriebsbedingungen unter verunreinigter oder mangelhafter Schmierung sind die Hauptursachen des vorzeitigen Ausfalls von Lagern in Walzgerüsten. Unter Walzwerksbedingungen kann der Schmierstoff leicht mit Abriebpartikeln verunreinigt werden. Diese Teilchen werden überrollt und drücken sich auf der Laufbahn ab; an den Kanten der Eindrückungen liegen Spannungskonzentrationen vor. Wenn außerdem der Schmierstoff eine unzureichende Betriebsviskosität aufweist, entsteht metallische Berührung zwischen den Laufflächen, und kleine „Schälungen“ treten auf, die zu weiteren Spannungskonzentrationen führen. In beiden Fällen entwickeln sich an den Stellen der größten Spannung Risse von der Oberfläche in den Werkstoff, die beschleunigte Ermüdungsschäden und letztendlich eine verkürzte Gebrauchsdauer zur Folge haben.

Rekonditionieren ist mehr als nur das Nachschleifen der Mantelflächen. Beim Instandsetzen können die Betreiber durchaus auch von technischen Entwicklungen profitieren, die jünger sind als das Lager selbst. Durch ein „Aufrüsten“ des Schmiersystems, der Abdichtung, des Lagerwerkstoffs und der Lagerkonstruktion oder durch genauere Ausrichtung lassen sich auch neueste technische Fortschritte nutzen. So spart der Betreiber Kosten, gewinnt größere Betriebs­sicherheit und die Sicherheit, dass seine Anlage immer technisch optimiert ist.

Die SKF ISC-Ingenieure können auf die eigene Entwicklung von Stützrollen und anderes umfangreiches Know-how zurückgreifen. Das heißt, dass eine Rekonditionierung auch das Einbringen einer verbesserten Fettsorte und -menge, den Einsatz optimierter Dichtungen, Schraubenfedern, Scheiben anderer Abmessungen, Optimierungen der Wellen und der Lager zur besseren „Luftversorgung“ und Wärmeabfuhr sowie die Instandhaltung und gegebenenfalls Instandsetzung aller anliegenden Teile umfassen kann. Zusätzlich hat das SKF ISC Zugriff auf den SKF Bestand an Neulagern und Komponenten.

Im ISC wird jedes Lager zunächst gründlich auf Schäden untersucht und deren Ursachen bestimmt, bevor überhaupt eine Reparatur ansteht. Der Kunde bekommt die ausführliche Dokumentation des Lagerzustands in Form eines Bearing Analysis Report (Lageranalysebericht), der Vorschläge für Verbesserungen und Korrekturmaßnahmen enthält. Zusätzlich werden alle wichtigen Abmessungen und relevanten Spezifikationen vor und nach der Reparatur dokumentiert und an den Kunden gegeben.

Die Dienstleistung „Rekonditionierung“ in einem spezialisierten Servicezentrum setzt erhebliche Investitionen in die erforderliche Spezialausrüstung und das Fachwissen und die Erfahrung über Lagerreparatur voraus. Größere Reparaturen und die Herstellung von Ersatzteilen sind nur mit demselben Maschinenpark möglich, der auch bei der Neufertigung verwendet wird.

Die SKF ISC-Fachleute haben Zugriff auf modernste Schleiftechnik und verwenden Messgeräte zur Bestimmung der Welligkeit sowie der „dynamischen“ Bauhöhe. Viele dieser Maschinen wurden von SKF entwickelt. Wiederholbarkeit, Genauigkeit und hohe Qualität aller Bauteile sind nur mit computergesteuerten Anlagen sicherzustellen. Sogar Lager mit erheblichen Schäden können von SKF ISC instandgesetzt werden. Nur mit modernen Messgeräten lassen sich die richtige Oberflächengüte, Toleranzen und Geometrie erreichen. Erforderlich sind Qualitätslenkung und -kontrolle, sowohl für laufende als auch für fertiggestellte Arbeiten, inklusive der Zertifizierung aller für die Reparatur notwendigen Einrichtungen. Wenn ein Lager instandgesetzt ist, muss es für eine längere Lagerhaltung geschützt werden. Alle Flächen müssen völlig sauber sein, das Lager wird wie ein Neulager konserviert und verpackt. Insgesamt ist das Rekonditionieren von Lagern eine wichtige Dienstleistung für die Stahlindustrie. Sie hilft nicht nur, Kosten zu senken und die Maschinenverfügbarkeit zu steigern, sondern verringert auch die Gefahr eines Lagerausfalls und damit des ungeplanten Stillstands der Anlage.

Die einzelnen Arbeitsschritte beim rekonditionieren von Stützrollen

1. Eingang beim SKF ISC – bevorzugt sollten komplette Sätze / Kassetten gesandt werden
2. Zerlegen, Waschen und Schadensuntersuchung (einschließlich Risseprüfung, Härteprüfung, Bestimmen der Abmessungen und Form), Abschätzung der wirtschaftlichsten Reparaturform
3. Erstellen des ersten Berichts und Angebot an Kunden
4. Schleifen der Außendurchmesser auf dieselbe Bauhöhe (entsprechend dynamischen Spezifikationen) bei möglichst geringem Materialabtrag; wenn erforderlich: Austausch der Außenringe
5. Nacharbeiten/Polieren aller Komponenten
6. Wenn nötig, Austausch der Innenringe, Käfige, Rollen usw.
7. Waschen und Montage für dynamische Bauhöhenmessung
8. Zerlegen und erneutes Polieren der Mantelflächen
9. Zusammenbau, Kontrollmessung der Bauhöhe, Konservierung, Befettung, gegebenenfalls Einsetzen neuer Dichtungen
10. Verpackung und Versand, am besten Lager auf Wellen montiert oder in vollständigen Kassetten
11. Abschluss des Bearing Analysis Report und der Messprotokolle nach Kundenanforderung, mit Information des Kunden über erforderliche Korrekturmaßnahmen in der Anwendung oder den Betriebsparametern