Projekt 14684/01

Umweltfreundliche Umformung hochwertiger Drähte für nachfolgende Oberflächenbehandlung im Durchlauf

Projektträger

voestalpine Draht Finsterwalde GmbH
Grenzstr. 45
03238 Finsterwalde
Telefon: 03531/786-200

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Eine Substitution der nasschemischen Vorbehandlung von Drahtmaterial (Entzunderung, Reinigung und Beschichten in chemischen Bädern und Beizen) durch eine mechanische Vorbehandlung im Durchlauf hat nicht nur erhebliche Produktivitätsverbesserungen, sondern vor allem auch Verbesserungen im Umweltschutz zur Folge. Die herkömmlichen nasschemischen Vorbehandlungsverfahren sind nicht nur wegen des hohen Energie- und Spülwasserbedarfs umweltbelastend, sondern auch wegen der großen Mengen an Sonderabfällen bei der Entsorgung von Beizen, Schmiermittelrückständen und Neutralisationsschlämmen. Ziel des Entwicklungsvorhabens war die Weiterentwicklung einer für Kalttauchdrähte realisierten mechanischen Oberflächenbehandlung zur Anwendung bei höherwertigen Drahtqualitäten, die für nachfolgende galvanische Oberflächenveredelungen, wie z. B. Glanzverchromen u. ä. bestimmt sind. Mit dieser Zielsetzung sollte im antragstellenden Unternehmen erreicht werden, dass die neue Verfahrentechnik auf einen sehr viel größeren Anteil der ausgebrachten Produktionsmenge ausgedehnt werden kann.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie Entwicklungsarbeiten gliederten sich in drei Schwerpunkte: Entwicklung einzelner Verfahrensschritte und Aggregate, Analysieren qualitätsbestimmender Einflussgrößen und Entwicklung von Verfahren und Geräte für die Qualitätsprüfung und -überwachung, Qualifizierung des Qualitätsmanagement und der Mitarbeiter.
Die Weiterentwicklung der Verfahrenstechniken und dazugehörigen Maschinen und Aggregate wurde vom Kooperationspartner, Fa. GSG Hartmetallbearbeitung GmbH & Co. KG, übernommen. Nach Erprobung der Einzelaggregate wurde die neue Verfahrenstechnik beim Antragsteller in einem Versuchsfeld installiert und im Rahmen systematischer Versuche getestet. Hierbei wurden folgende Probleme untersucht:
· Untersuchungen zur Qualitätsbildung der mechanischen Vorbehandlung
· Optimierung des Verfahrens hinsichtlich produktionsspezifischer Qualitätsmerkmale für die nachfolgende Oberflächenveredelung
Ergänzend zu den praktischen Versuchen wurde die Drahtvorbehandlung nach folgenden Kriterien untersucht: Beeinflussung von Zunderschichten bei der Walzdrahtherstellung sowie Abhängigkeit der Qualitätsbildung von den Verfahrensparametern


Ergebnisse und Diskussion

Die Entwicklungsziele des Vorhabens konnten in einer Versuchslinie beim antragstellenden Unternehmen erfolgreich umgesetzt werden. Dazu wurde eine Ziehanlage errichtet, um möglichst viele Versuche mit verschiedenen Reinigungsanlagen, welche nach der mechanischen Entzunderung aufgestellt werden, fahren zu können. Nach einer Biegentzunderung wurde eine mechanische Bearbeitung durch Bürsten vorgesehen, anschließend wurde der Draht vor dem 1. Ziehblock beschichtet. Zwischen dem 1. und 2. Ziehblock wurde ein Becken zur Oberflächenbehandlung installiert. Hier sollte versucht werden, die Oberfläche nochmals zu reinigen und ggf. gesondert zu beschichten.
Nach dem 2. Ziehblock wurde ein drehender Ziehsteinhalter aufgebaut. Hier wird der Draht erneut geglättet. Das vorhandene Ziehmittel wurde teilweise abgewaschen, oder es wurde mit einer Emulsion gezogen. Zwischen dem 2. Ziehblock und dem Spuler wurde auch eine Ultraschallanlage zur nochmaligen Reinigung der Drahtoberfläche getestet.
Die Ultraschall-Reinigung war jedoch wenig erfolgreich, so dass diese Anlage nur über einen relativ kurzen Zeitraum getestet wurde. Nachteilig bei der Ultraschall-Reinigung war auch die Tatsache, dass durch Wasserbad gefahren werden muss, so dass bei nicht perfekter Trocknung anschließend zusätzliche Gefahr von Anrostungen besteht.
Es hat sich herausgestellt, dass der Draht teilweise so stark gereinigt wurde, das überhaupt kein Restziehmittel auf der Oberfläche vorhanden war. Dies führte dazu, dass der Draht schon bei der geringsten Berührung mit Feuchtigkeit anrostete.
Nach den grundlegenden Tests mit der Verfahrenstechnik wurden die qualitätsbestimmenden Merkmale der Oberflächenbehandlung durch die Untersuchungen unterschiedlicher Stahldrahtqualitäten untersucht. Hier zeigten sich zum Teil deutliche Unterschiede, deren Ursachen offensichtlich in der im Stahlwerk üblichen Vorbehandlung liegen. Diese Untersuchungen, die im direkten Kontakt mit dem Drahthersteller erfolgen, dauern weiter an.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Die mechanische Vorbehandlung wurde vom Anlagenhersteller auf Symposien-Workshops sowie auf Spezialmessen als umweltfreundliches und zukunftsorientiertes Verfahren vorgestellt. Das Interesse bei den Anwendern ist weiterhin sehr hoch.
Vom Antragsteller wurden die umweltfreundlichen Verfahren zur Absicherung der technologischen Kompetenz und der umweltverbesserten Produktion bei den Abnehmern ausdrücklich herausgestellt. Auch die gemeinsamen Entwicklungsarbeiten mit den Drahtherstellern haben sich positiv auf das Ansehen des Unternehmens als kompetenter Drahtverarbeiter ausgewirkt. Die intensiven Kontakte und die Infor-mationen über die mechanische Oberflächenbehandlung wurden von den Drahtherstellern mit Interesse aufgenommen.


Fazit

Die neue umweltfreundliche mechanische Oberflächenbehandlung hat durch das Entwicklungsprojekt im Unternehmen die gewünschte weitere Verbreitung gefunden. Allerdings hat sich gezeigt, das wegen der Vielfalt der Drahtmaterialien und der geforderten Oberflächenqualitäten die Untersuchungen im Projekt nicht abgeschlossen werden konnten. Die Untersuchungen müssen in dieser Hinsicht weitergeführt werden.
Problematisch war in diesem Zusammenhang die Zusammenarbeit mit den großen Walzwerken als Drahtlieferanten. Es hat sich gezeigt, das aufgrund der begrenzten Bereitschaft, auf Spezialwünsche sofort einzugehen, die Untersuchungen behindert wurden. Erst nachdem greifbare Teilerfolge vorgeführt werden konnten, die auch für die Drahthersteller selbst eine interessante Rückkopplung darstellen, war die Bereitschaft nur bei systematischen Untersuchungen mitzuwirken, erhöht.
Vom Kooperationspartner, der als Anlagenhersteller unmittelbar für die Verbreitung der Technologie am Markt zuständig ist, wird weiterhin von einer regen Nachfrage berichtet. Die technischen und vor allem auch kostenmäßigen Vorteile der mechanischen Oberflächenbehandlung im Vergleich zu den nassche-mischen Verfahren sind überzeugende Argumente bei der erfolgreichen Vermarktung der neuen Technologien.