Arbeiten im Fegefeuer

Im Stahlwerk Peine absolvieren acht Cat Laderaupen bei der Schlackeverladung den heißesten Einsatz Deutschlands 

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PEINE (SR). Wer einen der härtesten Jobs in Deutschland sucht, landet zwangsläufig in einem Stahlwerk. Denn dort arbeiten Menschen und Maschinen am Limit – nirgendwo sonst sind die potenziellen Belastungen hinsichtlich der Hitze extremer, wie das Beispiel Stahlwerk Peine der Salzgitter AG zeigt. Was das für die eingesetzten Cat Laderaupen 973D bedeutet, die im Auftrag der Eisen- & Stein- Gesellschaft mbH Horn & Co. beim Laden von Elektroofen-Schlacke, einem Nebenprodukt der Stahlproduktion, eingesetzt werden, konnte die Redaktion des Deutschen Baublatts vor Ort erfahren. 

Stellt man sich das Fegefeuer vor, kommt ihm dieser Einsatz nahe: Die Baumaschinen müssen im wahrsten Sinne des Wortes tag täglich die Feuerprobe bestehen, wenn sie über tausend Grad Celsius heiße Schlacke auf Dumper verladen. Diese bringen dann die noch glühende Masse innerhalb des Werks 2,6 Kilometer entfernt zur Schlackenhalle. Dort wird die erkaltete Schlacke in metallische und mineralische Bestandteile separiert und zu Baustoffen, etwa für den Straßenbau, von einem Dienstleister aufbereitet.

Auf der bauma wurden vier neue Cat Laderaupen 973D übergeben (von links): Arne Severin, Zeppelin Geschäftsführer, Detlef Stenzel, Prokurist bei Horn, Frank Neumann, Zeppelin Niederlassungsleiter Hanau, Gert Horn, Geschäftsführer, Karsten Notdurft, Projektmanager bei Horn, und Horst Allendorf, Zeppelin Verkäufer

Früher wurde die flüssige Schlacke aus dem Stahlwerk über Schlackekübel und Schienen hinausbefördert, in Schlackebeete gekippt, die dann ausgebaggert wurden. Ein Vorgang, der sehr personal- und maschinenintensiv war. Seit 2009 wird die Schlacke im Zusammenhang mit einer Erweiterung des Stahlwerkes um einen zweiten Ofen (Inbetriebnahme 2010) in eine Grube gekippt und von Laderaupen verladen. Dieses Verfahren nennt man „Clean Pit“. Dabei darf die Hitze den Geräten samt ihren Schaufeln nichts anhaben, wenn sie mit der heißen Schlacke in Kontakt kommen. Außerdem müssen sie den extremen thermischen Belastungen standhalten, die in der Umgebung herrschen. Luftmessungen ergaben Temperaturwerte über 140 Grad Celsius, die Strahlungshitze liegt sogar noch deutlich darüber.

Außergewöhnliche Umstände verlangen nach besonderen Maßnahmen. Wer bei solchen Temperaturen arbeiten muss, der muss entsprechend darauf vorbereitet sein. Für die acht Laderaupen, darunter sechs 973D und zwei 973C, hat Caterpillar eine Spezialausführung (Steel Mill) entwickelt, damit die Maschinen unter der Hitze nicht nachgeben, wenn die Fahrer über die Schlacke fahren. Komponenten aus Kunststoff würden sofort die Grätsche machen, deswegen wurden sie durch Stahl ersetzt und Bauteile wie Lampen oder Hubzylinder besonders geschützt.

Die Fahrer müssen die glühend heiße mit der schon etwas erkalteten Schlacke so lange mengen, bis eine stückige Konsistenz erreicht ist. Denn so lässt sich die Schlacke besser in der Schaufel aufnehmen. 

„Laderaupen der D-Serie in der Steel-Mill-Konfiguration zeichnen sich gegenüber der Vorgängerserie durch eine höhere Kühlleistung aus und können mit der Hitze besser umgehen“, verdeutlicht Frank Neumann, der Zeppelin Niederlassungsleiter aus Hanau. Doch das ist nicht die einzige Besonderheit: Während bei Erdarbeiten die Schaufel nie groß genug sein kann, kommt es hier aufgrund der auftretenden thermischen Belastungen auf eine kleine Oberfläche an. „Die Schüttdichte von Schlacke ist hoch. Sobald sie erkaltet ist, sind extreme Reißkräfte nötig, um ihrer Herr zu werden“, erklärt Prokurist und technischer Leiter Detlef Stenzel. Was die 2,5 Kubikmeter große Schaufel betrifft, wurde das Zahnsystem jedoch aufgrund der Wärmeausdehnung eine Nummer größer gewählt. So wie die Zähne stehen auch die Laufwerksketten in unmittelbarem Kontakt zur Schlacke und sind deshalb aus härtestem Stahl gefertigt, um nicht in Mitleidenschaft gezogen zu werden. Verwendet werden außerdem schwer entflammbare Hydraulikflüssigkeiten und Schmierstoffe sowie eine Spezialverglasung bei der Frontscheibe. Diese ist insbesondere wegen des Funkenflugs und der Strahlungswärme erforderlich, wenn die Laderaupen die heiße Schlacke in extra angefertigte Mulden abkippen. Neben vielen zusätzlichen Isolationsmaßnahmen wird mit einem speziellen Gewebegitter vor dem zusätzlichen Frontgitter verhindert, dass die volle Strahlungshitze der heißen Schlacke die Fahrerkabine aufheizt und zu viel Hitze bis ins Innere trifft.

Maximal sieben Minuten bleiben dem Maschinisten, Schlacke in einer Größenordnung von durchschnittlich 14 Tonnen pro Abstich herauszufahren

Wer nun denkt, dass die Klimaanlagen in den Kabinen auf Hochtouren laufen, der irrt. „Der Einsatz einer Klimaanlage wäre lediglich der Tropfen auf den heißen Stein. Ob im Inneren 60 oder 50 Grad Celsius herrschen, macht nicht mehr den großen Unterschied aus. Denn mehr könnte eine Klimaanlage bei diesem Einsatz nicht bewirken. Erstaunlicherweise ist auch in diesem Einsatz die Funktion der Heizung von Bedeutung, ist es doch gerade der extreme Temperaturwechsel bei jedem Einsatz, der den Körper des Fahrers belastet. Im Winter fallen die Temperaturunterschiede sehr groß aus, wenn draußen teilweise minus 20 Grad herrschen“, so Jens Meiling, der Betriebsleiter am Standort Peine.

Pro Schicht müssen zwei Mitarbeiter die Laderaupen bedienen können. Für alle 25 Fahrer, die in vier Schichten sieben Tage die Woche die Maschinen bewegen, gilt dementsprechend: Sie müssen sich behutsam vorarbeiten und darauf achten, dass keine Schlacke unter die Laderaupen läuft. Denn das würde sonst die Ketten verkleben. Weil alle Abläufe den Maschinisten in Fleisch und Blut übergehen müssen, werden die Fahrer immer wieder geschult. Ein Jahr Einarbeitungszeit ist bei diesem Einsatz die Regel. Denn die Fahrer müssen auf vieles achten. „Sie müssen sofort bemerken, wenn etwas nicht stimmt, und müssen ihr Arbeitsgerät perfekt beherrschen. Sie müssen genau einschätzen können, wie sich die Laderaupe bei diesen Temperaturen verhält. Darüber hinaus müssen sie körperlich in Topform sowie bereit zur Schichtarbeit sein“, definiert der Prokurist die Anforderungen an das Personal.

Hinzu kommt: Die Fahrer müssen auf engen Platzverhältnissen agieren und dabei die glühend heiße mit der schon etwas erkalteten Schlacke so lange mengen, bis eine stückige Konsistenz erreicht ist. Denn so lässt sich die Schlacke besser in der Schaufel aufnehmen und fließt auch nicht aus der Schaufel wieder heraus. Das Zeitfenster für den Vorgang ist extrem kurz: Maximal sieben Minuten bleiben dem Maschinisten, Schlacke in einer Größenordnung von durchschnittlich 14 Tonnen pro Abstich herauszufahren. Innerhalb von 24 Stunden sind mehr als 30 Abstiche je Ofen möglich. Hat der Fahrer einen Einsatz von 15 Minuten inklusive Nebenzeiten absolviert, muss er pausieren. Auch die Baumaschinen benötigen eine Pause, um sich wieder abzukühlen.

„Der Fahrer muss immer abwägen, wie weit er sich mit seiner Maschine vorwagt. Er muss auch im Blick haben, wie die Schlacke beschaffen ist“, erklärt Stenzel. Immer wieder kann die Schlacke auch noch flüssigen Stahl enthalten, der dünnflüssiger und schwerer als die Schlacke ist und nachreagiert. In einem solchen Fall bilden sich sogenannte Bären. Das ist verbackene Schlacke mit Stahlresten, die später von der Schlacke getrennt werden. Sobald die Schlacke erkaltet ist, werden mithilfe eines Cat Umschlagbaggers M322DMH und einem Magneten sowie Greifer gröbere Metallteile aus der Schlacke herausgeholt, die wieder der Stahlproduktion zugeführt werden, um eingeschmolzen zu werden. Dass bei einem solchen Einsatz größte Vorsicht angebracht ist und Arbeitssicherheit den höchsten Stellenwert genießt, erklärt sich fast von selbst. So hat ein Mitarbeiter als Sicherungsposten die Arbeiten immer aus sicherer Entfernung im Blick, wenn die Laderaupen unter den Ofen fahren. In diesem Fall ist der Ofen gegen unkontrollierte Bewegungen sicher verriegelt und die Fahrer haben so lange darüber die Steuergewalt, bis sie mit dem Räumen fertig sind. Eine Ampelschaltung zeigt an, wann die Laderaupen ein- und ausfahren müssen.

Was die 2,5 Kubikmeter große Schaufel betrifft, wurde das Zahnsystem jedoch aufgrund der Wärmeausdehnung eine Nummer größer gewählt.  Die tausend Grad heiße Schlacke wird auf Dumpermulden verladen

Anhand des Stromverbrauches kann man den Einschmelzvorgang zeitlich abschätzen. Daher befindet sich im Blickfeld des Fahrers für jeden Ofen eine Stromverbrauchsanzeige. Der Fahrer weiß, nach wie viel Kilowattstunden der Schmelzvorgang abgeschlossen und die Schmelze zum Abgießen bereit ist. Von der Beladung des Ofens mit 115 Tonnen Schrott bis zum Abstechen des flüssigen Stahls vergehen im Schnitt rund 40 Minuten.

Der Sicherheitsstandard orientiert sich an der Luftfahrt, bei der ein Ausfall einer Sicherheitseinrichtung immer durch mindestens eine gleichwertige Einrichtung ersetzt wird. Zum Beispiel sind die Ampelsignale redundant geschaltet und werden in die Fahrerkabine übertragen – sollte die Ampel einmal defekt sein. Vom Ofenleitstand aus wird der Laderaupeneinsatz per Video überwacht. Eine eigene Funkfrequenz wurde für die Fahrer, den Ofenleitstand und den Sicherungsposten eingerichtet, um umgehend vor möglichen Gefahren zu warnen. In Peine gilt: Was technisch machbar ist, muss zugleich immer auch absolut sicher sein.

Die Eisen- & Steingesellschaft Horn ist seit 1922 im Bereich der Aufbereitung von Stahlwerksschlacken tätigt und erbringt Dienstleistungen in insgesamt fünf Stahlwerken. Dementsprechend versiert und erfahren ist der Betrieb. Längst wurden in Peine ein entsprechendes Arbeitsschutzprogramm sowie ein Notfallplan zusammen mit der Arbeitssicherheit von Salzgitter auf Basis einer Gefährdungsbeurteilung implementiert. Nun will der Betrieb im Rahmen des Gütesiegels „Sicher mit System“ die Organisation des Arbeits- und Gesundheitsschutzes durch eine neutrale Stelle überprüfen und bewerten lassen. Das Audit hat die Eisen- & Steingesellschaft Horn für 2013 geplant.

Was für das Unternehmen spricht: Es wollte sich nicht mit der schon vielfach bewährten Stahlwerksausführung seiner Laderaupen zufriedengeben und rüstete hinsichtlich Sicherheit auf, um die Laderaupen noch besser an die Einsatzbedingungen vor Ort anzupassen. So sind zusätzliche Löschungsleitungen installiert und die Fahrer erhielten für den Notfall Brandfluchthauben, damit sie unbeschadet den Gefahrenbereich verlassen können und keine Rauchgasvergiftung erleiden. Außerdem waren auf Kundenwunsch noch Sonderumbauten erforderlich, die Servicemitarbeiter der Zeppelin Niederlassung Hanau vorgenommen haben. Sie vergrößerten den Dachüberstand an der Kabine und passten das Laufwerk an, damit sich aufgrund der Hitze dessen Rahmen nicht verzieht. Aufgeschaltet werden musste eine Feuerlöschanlage. „Das war gar nicht so einfach, den passenden Auslösemodus bei diesen Temperaturen im Brandfall zu finden“, meint Frank Neumann.

Um einen Einsatz unter diesen Bedingungen erst möglich zu machen, haben die Laderaupen eine Abschleppeinrichtung erhalten. Denn droht Gefahr, muss sich der Fahrer sofort in Sicherheit bringen können. „Sollte eine der beiden Laderaupen beim Schlackeladen eine Havarie erleiden, kann sie der Fahrer ohne fremde Hilfe rausziehen und steuern. Das Bergen darf maximal drei Minuten in Anspruch nehmen. Der Ernstfall wird immer wieder mit dem Personal trainiert“, so der Betriebsleiter Meiling. Eine weitere und neue Vorkehrung dient dem Schutz des Fahrers, sofern er nicht mehr in der Lage sein sollte, die Bremse mit der Handpumpe zu lösen. Dann wird der Fahrantrieb der Laderaupe hydraulisch durch eine Stickstoffblase freigegeben, die sich freisetzt. Umgesetzt haben diese Features die Zeppelin Niederlassungen Hanau und Hannover sowie die Zeppelin Customizing Abteilung in Abstimmung mit der Dekra und der BG.

Von entscheidender Bedeutung ist die Verfügbarkeit, denn am Einsatz der Baumaschinen hängt die Stahlproduktion und diese darf nicht unterbrochen werden. Deswegen stehen auch entsprechende Ersatzgeräte bereit – sicher ist sicher. Für den Schlackeneinsatz sind pro Ofen zwei weitere Stand-by-Maschinen vorgesehen. Damit die Maschinen nicht ausfallen, sorgt Zeppelin zusammen mit der unternehmenseigenen Instandhaltung und drei Mitarbeitern für einen reibungslosen Betrieb. Wartungs- und Reparaturarbeiten übernimmt die Niederlassung Hannover aufgrund der Standortnähe zu Peine. „Wir müssen schnelle Hilfe leisten können, worauf sich das Unternehmen verlassen kann“, verspricht Frank Fischer, Leiter des Zeppelin Servicezentrums Nord.

Weil das in der Vergangenheit gut funktioniert hat, wurden auf der bauma vier neue Cat Laderaupen 973D bei der Zeppelin Niederlassung Hanau für mehrere Standorte der Unternehmensgruppe geordert, die in Kürze ausgeliefert werden. Die Maschinen unterliegen einem starken Verschleiß – schon nach den ersten Betriebsstunden legt sich um das gelb-schwarze Cat-Design eine graue Schicht aus Staub. Filter müssen darum täglich überprüft werden. Doch nicht nur der Staub entfaltet eine abrasive Wirkung, auch der Kontakt mit der Schlacke wirkt sich auf die Laufwerksketten, Zähne und Schaufeln aus. Zähne halten im Schnitt 200 Betriebsstunden. Eine Schaufel muss durchschnittlich nach 1 200 Betriebsstunden aufbereitet werden. Und wenn die Laufwerke ihren Geist aufgeben und eine Reparatur aussichtslos ist, werden sie zusammen mit dem Schrott der Stahlproduktion zugeführt. So haben die Baumaschinen einen weiteren Anteil an der Stahlproduktion – diesmal allerdings aus einer anderen Warte.