Um die Produktion von Rohren zu verbessern, rückte ein Team mit speziellen Kameras an, um jedes Detail des Umformprozesses zu untersuchen. Die Kameras waren dabei nah an der glühenden Masse und mussten Temperaturen von ca. 1.200°C gewachsen sein.

Für die Herstellung nahtlos warmgefertigter Stahlrohre ist der Lochprozess von entscheidender Bedeutung für die hohe Qualität der Rohre. Um diesen Prozess bis ins Detail untersuchen zu können, hat die Firma Vallourec & Mannesmann Tubes im Dezember 2010 in Riesa eine neue Forschungsanlage eröffnet: Vallourec Research Riesa. In dieser Anlage kann in kleinerem Maßstab gewalzt werden, während gleichzeitig das Umformverhalten von Werkstoffen und Verfahren simuliert wird. Die dadurch erhaltenen Forschungsergebnisse können problemlos auf die Großanlagen übertragen werden. Aufgrund der hohen Umformgeschwindigkeiten ist eine Beobachtung des Materials mit handelsüblichen Kameras nicht möglich. An dieser Stelle konnte das Pfullinger Unternehmen VKT mit seinen Highspeed-Kameras die entsprechende Unterstützung liefern.

Hergestellt aus Vollblöcken

Die nahtlosen Rohre von Vallourec & Mannesmann Tubes kommen in den unterschiedlichsten Branchen zum Einsatz. Diese reichen von der Erdöl- und Erdgasindustrie über die Kraftwerkstechnik, Maschinen- und Fahrzeugbau bis hin zum Stahl- und Bergbau. Die Rohre werden in mehreren Prozessschritten in einem Warmumformprozess aus Vollblöcken hergestellt. Zunächst wird das im Ofen erwärmte Vormaterial im Schrägwalzwerk gelocht. Hierbei wird das Rundmaterial durch gegenüberliegende schräggestellte Walzen auf einer Schraubenlinienform durch die Walzen in axialer Richtung bewegt. Bei diesem Verfahren stellt sich der Lochdorn dieser Bewegung entgegen, wobei er sich an der Auslaufseite mit Hilfe der Lochdornstange im Widerlager abstützt. Dadurch wird der Hohlblock geformt.

Mit Hilfe von Simulationen

Um die Herstellung verbessern zu können, muss der Rohrumformprozess direkt in Augenschein genommen werden. Dies ist aufgrund der hohen Temperaturen und Geschwindigkeiten weder mit bloßem Auge noch mit einer handelsüblichen Kamera möglich. Aber man fand eine Lösung: Dank der Highspeedbildanalyse mit der Photron Fastcam SA3, Model 120K Color, gelang es Andreas Mangold, einem der Techniker, die bei VKT für Hochgeschwindigkeitsbildanalyse zuständig sind, diesen Vorgang sichtbar zu machen. Die Kamera macht bis zu 2.000 Bilder pro Sekunde bei 1.024 x 1.024 Pixel. Wegen der Schmiedetemperaturen von 1.200°C musste ein spezieller Hitzeschutz aufgebaut werden, weil die Kamera teilweise nur einen halben Meter Abstand vom glühenden Material hatte. Für Mensch und Kamera waren die extremen Temperaturschwankungen zwischen heiß und kalt eine große Herausforderung. Aber es hat sich gelohnt: „Die Ergebnisse aus diesen Beobachtungen ermöglichen es uns, die Verfahrensparameter des Walzwerks zu optimieren", erläutert Susanne Zeller, Projektingenieurin bei Vallourec & Mannesmann Tubes. „Wir konnten trotz eingeschränkter Sichtverhältnisse sehen, wie sich das Material während der Umformung verhielt, was für uns von besonderem Interesse ist." Der Filmeinsatz von VKT hat insgesamt drei Tage gedauert.

Bereits fünf Werke besucht

Seit dem ersten Mieteinsatz von VKT-Kameras bei Vallourec & Mannesmann Tubes im Jahr 2009 reisten die Pfullinger bereits fünf Mal in unterschiedliche Werke der international tätigen Unternehmensgruppe. Diese erfolgreiche Zusammenarbeit wird auch zukünftig fortgeführt werden, ist sich Susanne Zeller sicher: „Sehr interessant ist die Möglichkeit, Messsignale der Anlage zu den entsprechenden Videos aufzunehmen, welche zur Interpretation herangezogen werden können. Auf diesem Gebiet haben wir auch zukünftig immer wieder den Anspruch, den Prozess bis ins Detail zu analysieren. Dafür vertrauen wir auf das Team von VKT und seine Hochgeschwindigkeitskameras."