Die Stahlproduktion, vom Eisenerz bis zum fertigen Produkt, umfasst hauptsächlich vier Phasen: Sintern, Eisenherstellung, Stahlherstellung und Walzen. In früheren Artikeln haben wir wichtige Aspekte der Stahlherstellung ausführlich untersucht. Jetzt konzentrieren wir uns auf den Stahlwalzprozess und befassen uns eingehender mit dem Produktionsprozess vom Barren bis zum fertigen Produkt. Als letzte Stufe der Stahlproduktion in modernen Stahlwerken ist das Walzen von unbestreitbarer Bedeutung.
Überblick über das Walzen von Stahl
Das Walzen von Stahl ist ein wichtiger Schritt in der Stahlproduktion. Es bringt Stahlbarren durch plastische Verformung zwischen rotierenden Walzen in die gewünschte Größe und Form. Der Stahlwalzprozess ist ein sorgfältig konzipierter Prozess, der die Vorbereitung, das Erhitzen, das Walzen und die Endbearbeitung des Knüppels umfasst. Durch den Formwechsel zwischen rotierenden Walzen wird die gewünschte Produktform erreicht.
Beim Stahlwalzen handelt es sich um einen Druckumformprozess, der zwischen rotierenden Walzen durchgeführt wird, um die Form eines Stahlbarrens oder -knüppels zu ändern. Dieser sorgfältig konzipierte Prozess besteht aus mehreren Schritten, die zusammen den gesamten Stahlwalzprozess bilden.
Detaillierte Erläuterung des Stahlwalzprozesses
Rechnungserstellung und Heizung
Die Bill-Vorbereitung umfasst Oberflächenbehandlung und Wärmebehandlung. Das Erhitzen sorgt für die notwendigen Temperaturbedingungen zum Walzen und ist ein besonders wichtiger Schritt im Warmwalzprozess. Dies ist der erste Schritt bei der Stahlwalzproduktion und umfasst das Reinigen von Oberflächenfehlern, das Entfernen von Zunder und die Vorwärmebehandlung des Knüppels. Besonders im Warmwalzprozess kommt der Heizung eine entscheidende Bedeutung zu, da sie für die notwendigen Temperaturbedingungen für den Walzprozess sorgt.
Walzen und Veredeln von Stahl
Das Walzen ist der zentrale Schritt in der Stahlwalzproduktion. Dabei wird der Knüppel durch Walzen verformt und dieser Vorgang hat entscheidenden Einfluss auf die Qualität des Endprodukts. Die Endbearbeitung ist der letzte Schritt, der die endgültige Qualität sicherstellt und das Aufwickeln, Abkühlen und Richten umfasst. Produktqualitätsanforderungen umfassen mehrere Aspekte, einschließlich geometrischer Form, Maßgenauigkeit, interner Struktur und Eigenschaften sowie Oberflächenbeschaffenheit. Als letzter Schritt in der Stahlwalzproduktion ist es für die Sicherstellung der Endproduktqualität verantwortlich. Der Inhalt des Veredelungsprozesses variiert je nach den technischen Anforderungen des Produkts, umfasst jedoch typischerweise Aufwickeln, Abkühlen nach dem Walzen, Richten, abschließende Wärmebehandlung, Oberflächenreinigung und Lackierung.
Stahlwalzmethoden
Warmwalzen und Kaltwalzen
Das Warmwalzen erfolgt bei hohen Temperaturen, das Kaltwalzen hingegen bei Raumtemperatur. Der Unterschied beruht auf der Rekristallisationstemperatur des Metalls. Stahlbarren oder -barren lassen sich bei Raumtemperatur nur schwer verformen und verarbeiten, daher werden sie zum Walzen auf 1100 bis 1250 Grad erhitzt. Dieser Vorgang wird Warmwalzen genannt. Das Walzen bei Raumtemperatur wird im Allgemeinen als Kaltwalzen bezeichnet. Aus metallurgischer Sicht basiert die Unterscheidung zwischen Warm- und Kaltwalzen auf der Rekristallisationstemperatur des Metalls. Walzen unterhalb des Rekristallisationstemperaturbereichs von 450 bis 600 Grad gilt als Kaltwalzen, während Walzen oberhalb dieses Temperaturbereichs als Warmwalzen gilt.
Längs- und Quer-Rollen
Beim Längswalzen bewegt sich das Werkstück senkrecht zur Walzachse; Beim Querwalzen dreht sich das Werkstück um die Mittellinie parallel zur Walzenachse. Das Längswalzen, auch Längswalzen genannt, ist die am weitesten verbreitete Art des Walzverfahrens. Bei diesem Verfahren läuft das gewalzte Material zwischen zwei gegenläufig rotierenden Walzen hindurch und bewegt sich senkrecht zur Walzenachse, wobei sich das Werkstück durch den Spalt zwischen den Walzenflächen vorwärts bewegt. Beim Querwalzen hingegen dreht sich das Werkstück zwischen den Walzen um seine eigene Mittellinie, wobei die Mittellinie parallel zur Walzenachse verläuft, und wird nur in Querrichtung einem Druck ausgesetzt.
Walzprozesssystem
Rollverformungssystem
Das Walzverformungssystem umfasst die Gesamtverformung und ihre Verteilung auf verschiedene Walzeinheiten. Das Verformungssystem des Stahlprofils spiegelt sich in der Stichkonstruktion wider. Es umfasst die Gesamtverformung vom Rohmaterial bis zum fertigen Produkt unter bestimmten Walzbedingungen, die Anzahl der Walzdurchgänge, die Verteilung der Verformung auf verschiedene Walzeinheiten und das Walzverfahren. Bei der Herstellung von Stahlprofilen wird das Werkstück in aufeinanderfolgenden Durchgängen durch den Stich gewalzt. Daher spiegelt sich das Verformungssystem des Stahlprofils hauptsächlich in der Stichkonstruktion wider. Das Stichdesign umfasst mehrere Aspekte, einschließlich Stichbestimmung, Verteilung des Dehnungskoeffizienten, Querschnittsprofildesign und Walzstichdesign.
Rolltemperatursystem
Die Temperatur des Werkstücks in jeder Phase wird angegeben. Moderne Walzwerke verfügen über Geräte zur präzisen Temperaturregelung. Dieses System gibt die Anfangs- und Endtemperaturen des Werkstücks während des Walzprozesses vor. Moderne Walzwerke sind häufig mit Geräten wie Zwischenwassertanks ausgestattet, um die Temperatur in jeder Phase präzise zu steuern. Beim Walzen von Stahlprofilen müssen mehrere wichtige Parameter streng kontrolliert werden, darunter die Walzstarttemperatur, die Walzendtemperatur, die Verformungstemperatur, die Kühlstarttemperatur, die Zwischenkühltemperatur, die untere Betttemperatur und die untere Kühlbetttemperatur.
Rollgeschwindigkeitskontrolle
Die Steuerung der linearen Geschwindigkeit der Walzen in jedem Durchgang ist von entscheidender Bedeutung, um eine gleichmäßige Metallflussrate sicherzustellen. Hierbei handelt es sich um spezifische Regelungen für die lineare Geschwindigkeit der Walzen in jedem Stich und in verschiedenen Phasen des Walzprozesses, auch Geschwindigkeitsregelungen genannt. Verschiedene Arten von Walzwerken haben ihre eigenen spezifischen Geschwindigkeitsanforderungen und -vorschriften. In einem kontinuierlichen Walzwerk ist die Aufrechterhaltung einer gleichen Metallflussrate über alle Gerüste hinweg von entscheidender Bedeutung. Dies wird durch die Steuerung und Anpassung der Walzgeschwindigkeiten jedes Walzwerks erreicht.
Rollausrüstung
Klassifizierung von Rollgeräten
Die mechanische Ausrüstung in einem Walzwerk kann anhand ihrer Funktionen in die Hauptstraße und andere Hilfsausrüstungen unterteilt werden. Rollen sind die Kernkomponenten des Hauptstrangs und ihre Art variiert je nach Anwendung. Die Hauptausrüstung, die das Metall innerhalb der rotierenden Walzen verformt, wird als Hauptstraße des Walzwerks bezeichnet. Zu den Kernkomponenten des Hauptzuges gehören der Hauptmotor, Getriebemaschinen und Walzwerke. Ihre Konfiguration variiert je nach Anordnung, Antriebsart und Übertragungsmechanismus der Mühle. Beispielsweise besteht ein Walzwerk typischerweise aus einem Rahmen, Walzen, Walzeneinstellvorrichtungen, Walzenausgleichsvorrichtungen und Walzenlagern.
Walzen als Schlüsselkomponenten des Hauptstrangs können je nach Walzwerkstyp in drei Haupttypen eingeteilt werden: Platten- und Bandwalzwalzen, Profilwalzwalzen und Rohrwalzwalzen. Platten- und Bandwalzwalzen sind typischerweise zylindrisch. Warm-gewalzte Bandrollen haben einen leicht konkaven Zylinder, um trotz Wärmeausdehnung eine gute Form beizubehalten, während kalt-gewalzte Bandrollen einen leicht konvexen Zylinder haben, um unter Biegekräften eine ausgezeichnete Form beizubehalten. Profilwalzwalzen sind gerillt und ihre Anordnung erfordert eine sorgfältige Konstruktion, die auf dem Walzprozess für den Profilstahl basiert. Die beim Rohrwalzen verwendeten Walzen basieren auf dem Prinzip des Querwalzens und können konisch, trommelförmig oder scheibenförmig sein.
