CEMEX: Neue Zahnkränze und Antriebsritzel für zwei Kugelmühlen
SEW-EURODRIVE sichert Zementproduktion in Prachovice
CEMEX, ein Big Player der Zementindustrie, setzt in einem Zementwerk in der Tschechischen Republik auf Antriebstechnik von SEW-EURODRIVE. So kommen bei der Modernisierung von zwei Kugelmühlen besonders widerstandsfähige Zahnkränze und Ritzel zum Einsatz.
Zahnkränze aus verschleißfestem ADI-Werkstoff in segmentierter Bauweise
Schon seit dem Mittelalter wird im tschechischen Prachovice Kalkstein abgebaut. Heute betreibt CEMEX an diesem Standort ein integriertes Zementwerk. Die Kapazität liegt bei 900.000 Tonnen pro Jahr.
Den letzten Produktionsschritt – das Mahlen des Zementklinkers – übernehmen zwei Zementmühlen (Kugelmühlen). Dank SEW-EURODRIVE stellen nun besonders robuste Zahnkränze und Ritzel aus hochfestem bainitischen Gusseisen mit Kugelgraphit sicher, dass die Produktion rund läuft.
Zwei neue Zahnkränze inklusive Montage und Inbetriebnahme
Vormontiert in zwei Hälften ist der Zahnkranz leichter zu handhaben
Egal ob Einfamilienhaus oder Wolkenkratzer – Zement ist der Grundbaustein fast aller Bauvorhaben. Für die Produktion des elementaren Baustoffes sorgt unter anderem CEMEX – mit 14 Milliarden US-Dollar Jahresumsatz einer der großen Player in der globalen Zementindustrie. Das Unternehmen aus Mexiko beschäftigt rund 43.000 Mitarbeiter in über 50 Ländern. So auch im tschechischen Prachovice, etwa 100 Kilometer östlich von Prag. Hier betreibt CEMEX ein integriertes Zementwerk, das zweitgrößte des Landes. Alle Produktionsschritte – Rohstoffaufbereitung, Brennen, Mahlen – finden vor Ort statt.
Am Ende des Produktionsprozesses stehen zwei Kugelmühlen. Die 15 Meter langen Maschinen zermahlen täglich bis zu 5.000 Tonnen Klinker – fertiger Portlandzement ist das Ergebnis. In jeder Mühle übertragen zwei Ritzel und Getriebe die Kraft von zwei 2.250-Kilowatt-Asynchronmotoren auf einen Zahnkranz. Dieser ist direkt mit dem Mantel der Kugelmühle verbunden.
Im Frühjahr 2017 brachte eine Kontrolle der Antriebe erheblichen Verschleiß an Zahnkränzen und Ritzeln ans Licht. Ein Alarmsignal, denn ein Ausfall würde einen Produktionsstopp bedeuten. Lieferengpässe und hohe Ausfallkosten wären die Folge. Darum entschied sich CEMEX für einen zügigen Austausch. Schon während der Konzeptionsphase unterstützten wir den Zementhersteller umfassend – von der Werkstoffauswahl über die Projektierung bis hin zur Inbetriebnahme. Unsere langjährige Erfahrung mit Zahnkränzen in verschiedenen Ländern und Industriebereichen war für CEMEX ein überzeugendes Argument.
Moderne Werkstofftechnologie für verschleißfreie Zahnkränze
Aus widerstandsfähigem ADI-Guss und nur 300 mm breit
Bei den Zahnkränzen setzen wir ausschließlich auf hochfestes bainitisches Gusseisen mit Kugelgraphit (Austempered Ductile Iron – ADI). Gegenüber dem in Prachovice bisher eingesetzten Stahlguss überzeugt ADI mit deutlich besseren Materialeigenschaften. Die Zugfestigkeit liegt mit mindestens 1.000 Megapascal weit über den 687 bis 785 Megapascal der alten Zahnkränze.
Darüber hinaus ließen sich die Zahnkränze mit dem neuen Material deutlich kompakter und leichter gestalten. Konkret reduzierten wir die Breite von 900 auf 300 Millimeter. Auch die Zahl der Zähne senkten wir von 238 auf 180 und erhöhten das Modul auf 40.
Eine Voraussetzung für die guten mechanischen Eigenschaften des Materials liegt in der Wärmebehandlung. Sie ändert die Mikrostruktur und verleiht dem Werkstoff sehr gute Festigkeitswerte. Die neuen Zahnkränze werden hierdurch bedeutend widerstandsfähiger und weniger anfällig für Materialermüdung.
In der Summe resultieren aus den überlegenen Werkstoffeigenschaften mehrere Vorteile für CEMEX. Zum einen ist weniger Material nötig – heißt im Klartext: die Aufwände für Investition, Instandhaltung und Schmierung sinken. Zum anderen sind die Zahnkränze dank der verbesserten Festigkeit praktisch verschleißfrei. Ein klarer Vorteil für Instandhaltung und Wartung.
Segmentierte Bauweise vereinfacht die Logistik
Die Zahnkränze sind immer in mehreren identischen Segmenten aufgebaut
In der Regel bestehen klassische Zahnkränze aus zwei bis vier Segmenten. Anders der Zahnkranz von SEW-EURODRIVE: Er ist mehrteilig und aus mehreren einzelnen kompakten Segmenten zusammengesetzt. Der Zahnkranz für Prachovice besteht zum Beispiel aus 12 Segmenten. Abhängig vom Durchmesser sind die einzelnen Segmente bei dieser Bauart nur etwa ein bis zwei Meter groß.
Dank der hohen Ausgangsteilungsgenauigkeit – sie entspricht den Normen ISO 8 bzw. AGMA 9 – überzeugt die zusammengesetzte Konstruktion mit optimalem Laufverhalten. Dabei ist die Qualität des Zahnkranzes immer gleich – unabhängig davon, ob der Durchmesser des fertigen Zahnkranzes vier oder 16 Meter beträgt. Der Grund dafür liegt darin, dass wir jedes Segment einzeln abgießen, bearbeiten, wärmebehandeln und schließlich feinbearbeiten.
Monteure und Wartungstechniker sind in der Lage, die Einzelteile bedeutend einfacher zu handhaben. So lassen sich die Segmente wie im herkömmlichen Verfahren zu zwei Zahnkranzhälften vormontieren, bevor sie an der Mühle befestigt werden. Alternativ können die einzelnen Segmente aber auch Stück für Stück an der Trommel montiert werden. Eine Erleichterung, die in engen Hallen Zeit und Ressourcen spart.
Ebenso können die CEMEX-Wartungstechniker einzelne Segmente austauschen, sollte die Verzahnung beschädigt werden. Eine komplette Demontage des Zahnkranzes ist dafür nicht nötig. Auch die Logistik wird vereinfacht, denn die mehrteiligen Zahnkränze passen ohne weiteres in Standard-Container.
Nachweisliche Verbesserungen
Die Antriebsritzel werden thermisch untersucht
Unser internationales Expertennetz begleitete CEMEX während des gesamten Projektes. Von der Projektierung über Auswahl der Antriebskomponenten bis hin zur Montage und Inbetriebnahme waren – neben dem Bruchsaler Stammsitz – die tschechische Landesgesellschaft SEW-EURODRIVE CZ s.r.o. und das Lieferwerk für Zahnkränze in Tianjin, China, beteiligt. Mit der Unterstützung und unter der Aufsicht unserer Experten übernahm der lokale Dienstleister MZP (Montáže Přerov a.s.) letztendlich die Montage. Gemeinsam führten wir Testläufe durch und stellten den Zahnkranz radial und axial ein. Als letztes erfolgten Messungen zur Qualitätssicherung.
Die Ergebnisse bestätigten die Entscheidung von CEMEX für SEW-EURODRIVE. So zeigte beispielsweise die Vibrationsmessung am Antriebsstrang einen deutlichen Rückgang der Schwingungen im gesamten System. Damit sinkt die mechanische Belastung des Zahnkranzes und der umliegenden Bauteile. Zur Prüfung gehörte auch eine thermische Analyse. Diese erwies sich als unauffällig und bestätigte die Genauigkeit und korrekte Ausrichtung der Gesamtkonstruktion.
Seit der Modernisierung laufen beide Zementmühlen perfekt „rund“. In Prachovice ist damit auf absehbare Zeit eine stabile Produktion von Zement gesichert. Unsere Zahnkränze und fachmännische Begleitung leisteten dazu ihren Beitrag. Das sieht auch CEMEX so – der Zementhersteller entschied sich dafür, auch eine weitere Zementmühle mit einem unserer Zahnkränze auszurüsten.