Hochpräziser Feinguss setzt saubere Anlagen voraus

Die Turbinenschaufeln von Gas- oder Gas- und Dampfkraftwerken (GuD) laufen im 24/7-Betrieb mit Drehzahlen von 50 bis 60 Hz (Umdrehungen pro Sekunde). Auf der Heißgasseite werden sie mit bis zu 1.400 ^oC heißem Gas angeströmt und sollen unter diesen extremen Bedingungen eine Standzeit von mindestens 10.000 Stunden erreichen.

Die Doncasters Precision Castings-Bochum GmbH (DPC) hat sich darauf spezialisiert, Lauf- und Leitschaufeln für diese anspruchsvolle Anwendung sowie für Flugzeugtriebwerke zu fertigen. Das geschieht im Feingussverfahren nach dem Wachsausschmelzverfahren unter Vakuum und mit Superlegierungen auf Nickelbasis. Die Gießformen sowie das aus Wachs gefertigte Gießsystem werden ebenfalls im Werk hergestellt, das rund 500 Mitarbeiter beschäftigt.

Beim Blick in die Produktion von DPC fällt sofort auf: Vom eigentlichen Gießprozess ist nichts zu sehen. Dipl.-Ing. Thomas Peipp, Technical Manager PreCast Foundry: „Was wir hier tun, ist mit einer konventionellen Gießerei nicht zu vergleichen. Wir arbeiten unter Vakuum, damit die Legierungsbestandteile nicht mit Sauerstoff reagieren können. Die Schmelzkammer ist direkt in die Gießanlagen integriert, die Regelungstechnik ist sehr komplex und der Gießprozess wird exakt kontrolliert. Die Legierung wird sehr langsam eingefüllt, damit das Material homogen erstarrt: Ein Gießzyklus kann bis zu achtzehn Stunden dauern.“

Beim Guss der bis zu 85 cm langen Turbinenschaufeln muss verhindert werden, dass Fremdstoffe ins Material und in den Prozess eingetragen werden, denn jede Verunreinigung kann das Gefüge schwächen. Auch deshalb erfolgen Schmelze und Gießen unter Vakuum – und im Umfeld um die Schmelz- und Gießöfen wird extreme Sauberkeit gefordert. Deshalb folgt auf jeden einzelnen Gießzyklus eine gründliche Reinigung mit einem stationären Ruwac-Sauger vom Typ DS 1750, der mit einem Vorabscheider kombiniert ist.

Die Anlage wurde so platziert, dass mit ihr zwei benachbarte Vakuumgussanlagen gereinigt werden können. Dabei sind auch mehrere Meter Höhenunterschied zu überwinden, weil die Gießanlagen durch die Kombination von Schmelzen und Abgießen sehr hoch bauen. Der 20 Meter lange Saugschlauch wird an einem Schwenkarm geführt – das erleichtert aus Sicht des Personals die Reinigung.

Das Sauggut strömt zunächst einen Vorabscheider mit 110 Liter Fassungsvermögen an, in dem sich gröbere Verunreinigungen sammeln. Feineres Sauggut wird zweistufig im Sauger selbst abgeschieden – in großzügig dimensionierten Filtern der Staubklasse M (Vorfilter) und H (Filter). Damit wird sichergestellt, dass auch z.B. schwermetallhaltige Oxide und andere geundheitsgefährdende Stäube, die unter den hohen Temperaturen des Gießprozesses entstehen könnten, im Sauger zurückgehalten werden. Die Abreinigung erfolgt manuell, und die Anlage entspricht den Anforderungen des Staubexplosionsschutzes (Zone 21), weil heterogene und auch brennbare Stäube aufgesaugt werden.

Im Rahmen der Projektierung hat Ruwac Versuche mit einem Testsauger durchgeführt. Auch verschiedene Saugorgane wurden und werden getestet, denn, so Thomas Peipp: „Wir nehmen die Sauberkeit in und an den Öfen sehr ernst. Es wäre fatal, wenn Verunreinigungen in den Gießprozess gelangen. Außerdem hat bei uns der Arbeits- und Gesundheitsschutz höchste Priorität. Deshalb unternehmen wir alles, um ein sehr hohes Maß an Sauberkeit zu gewährleisten – mit Engagement und auch mit Erfolg. Die Anlage von Ruwac unterstützt uns dabei.“