Das Walzen – Herzstück der modernen Stahlindustrie

Das Walzen ist ein fundamentaler Prozess in der modernen Stahlindustrie. Wenige sind sich jedoch der Komplexität und Faszination bewusst, die hinter dieser scheinbar einfachen Tätigkeit steckt.

Die Wissenschaft hinter dem Walzen

Auf einer mikroskopischen Ebene durchläuft der Stahl während des Walzprozesses eine tiefgreifende Transformation. Die Kräfte des Dehnens und Pressens führen zu einer Neuanordnung der Kristallstruktur des Stahls. Das Ergebnis sind stärkere und widerstandsfähigere Stahlprodukte.

Was ist Walzen?

Die meisten von uns haben eine allgemeine Vorstellung davon, wie Stahl geformt wird. Das Walzen ist jedoch die Kunst, Stahl in feinkörnige Strukturen zu verwandeln. Aber wie funktioniert das?

Der erste Schritt: Die Wärmebehandlung

Der Walzprozess beginnt mit dem Erhitzen des Stahls auf hohe Temperaturen. Durch diese Wärmebehandlung wird die Kristallstruktur des Stahls verändert und er wird plastischer. Je plastischer der Stahl, desto leichter lässt er sich formen.

Der Zweck des Walzens

 Das Walzen ist eine der effektivsten Methoden zur Formgebung von Stahl. Aber warum ist es so wichtig? Der Hauptzweck besteht darin, dem Stahl die gewünschte Form zu geben. Doch das ist nur der Anfang. In allen Industriezweigen werden dank des Walzens starke, robuste und ästhetisch ansprechende Metalle und Stähle verwendet. So werden die Anforderungen der modernen Welt erfüllt und Innovationen für die Zukunft ermöglicht. Diese Transformation von Metallen spielt eine entscheidende Rolle in der Industrie und Technologie.

Vorteile des Walzprozesses

1. Kontrolle von Form und Größe: Durch das Walzen können Metalle in präzise Formen und Abmessungen gebracht werden. Dies ist in vielen Branchen von der Automobilindustrie bis zum Bauwesen von entscheidender Bedeutung. Wie?

• Dünne Bleche und dicke Platten: Das Walzen ermöglicht die Herstellung von dünnen Blechen und dicken Platten, die für eine Vielzahl von Projekten geeignet sind.
• Lange Stangen und Profile: Die Länge von Stahlstäben und Profilen in verschiedenen Formen (quadratisch, flach, rund, sechseckig) kann durch Walzen präzise gesteuert werden.

2. Verbesserung der Oberflächenqualität: Das Walzen verbessert die Oberflächenqualität von Metallen. Glatte und ebene Oberflächen sind sowohl aus ästhetischer als auch aus funktionaler Sicht wichtig. Besonders in der Automobil- und Elektronikindustrie macht die Oberflächenqualität einen großen Unterschied.
3. Erhöhung der Festigkeit: Das Walzen reorganisiert die innere Struktur des Metalls und macht es so stärker und widerstandsfähiger. Von Bauprojekten bis hin zu Flugzeugbauteilen ist Festigkeit von entscheidender Bedeutung.
4. Vielfalt und Flexibilität: Das Walzen bietet eine breite Produktpalette. Von dünnen Drähten bis zu dicken Rohren können verschiedene Materialien und Formen hergestellt werden. Diese Vielfalt erfüllt die unterschiedlichen Anforderungen vieler Branchen.

Der Walzprozess bietet zahlreiche Vorteile wie Festigkeitserhöhung, verbesserte Oberflächenqualität, wirtschaftliche Produktion, breite Produktpalette, hohe Präzision und umweltfreundliche Produktion. Diese Eigenschaften machen das Walzen zu einer unverzichtbaren Methode in der Metallverarbeitung. Dank des Walzens werden die Anforderungen der modernen Industrie erfüllt und innovative Lösungen entwickelt.

Warmwalzen

Das Warmwalzen ist ein Umformverfahren, bei dem Stahl über seiner Rekristallisationstemperatur erhitzt und anschließend plastisch verformt wird. Dieser Prozess besteht aus mehreren Schritten:

• Erwärmen: Der Stahl wird auf eine Temperatur über seiner Rekristallisationstemperatur erhitzt, typischerweise zwischen 1100°C und 1250°C.
• Vorwalzen: Das erhitzte Stahlstück wird in einem Vorwalzwerk einer ersten Umformung unterzogen.
• Endwalzen: Im Endwalzwerk erhält der Stahl seine endgültige Form und Oberflächenqualität.
• Kühlen: Der gewalzte Stahl wird kontrolliert abgekühlt, um die gewünschte Mikrostruktur zu erhalten.

Durch das Warmwalzen wird der Stahl weich und lässt sich leichter verformen. Es wird hauptsächlich für die Herstellung großer und dicker Stahlbleche, Profile und Stangen verwendet.

Kaltwalzen

Beim Kaltwalzen wird Stahl bei Raumtemperatur verformt. Durch diesen Prozess erhält der Stahl eine höhere Festigkeit und eine bessere Oberflächenqualität. Kaltgewalzter Stahl wird für dünne Bleche, Folien und präzise Profile verwendet.

Unterschied zwischen Warm- und Kaltwalzen

Das Walzen wird in zwei Hauptverfahren unterteilt: Warmwalzen und Kaltwalzen. Doch worin bestehen die Unterschiede zwischen diesen beiden Methoden, und in welchen Fällen wird welches Verfahren bevorzugt?

Warmwalzen ist das Verfahren, bei dem das Metall über seine Rekristallisationstemperatur erhitzt und geformt wird. Hier die Einzelheiten:

• Das Metall wird über die Rekristallisationstemperatur erhitzt, was es flexibler macht.
• Einfachere Formgebung: Bei hohen Temperaturen ist das Metall weicher, sodass größere strukturelle Veränderungen leichter vorgenommen werden können.
• Weniger Kraftaufwand: Aufgrund der Weichheit des Metalls muss die Walzanlage weniger Kraft aufwenden.
• Warmwalzen wird typischerweise für die Herstellung großer und dicker Metallplatten, Träger sowie runder, quadratischer und flacher Stahlstäbe verwendet.
• Baumaterialien: Strukturkomponenten von Gebäuden, Brückenträger und Eisenbahnschienen.
• Schiffbau: Große Metallplatten werden im Bau von Schiffsrümpfen verwendet.

Oberflächenqualität und Toleranzen:

• Das Warmwalzen weist hinsichtlich der Oberflächenqualität und Maßgenauigkeit einige Einschränkungen auf.
• Rauere Oberfläche: Durch die Bearbeitung bei hohen Temperaturen können sich während des Abkühlens Oberflächenrauheiten bilden.
• Breitere Toleranzen: Die Dimensionen und Formen der Produkte haben großzügigere Toleranzen.

Kaltwalzen hingegen ist das Verfahren, bei dem das Metall bei Raumtemperatur geformt wird.

• Das Metall wird unterhalb der Rekristallisationstemperatur, üblicherweise bei Raumtemperatur, verarbeitet. Dadurch wird das Metall härter und widerstandsfähiger.
• Hohe Festigkeit: Kaltwalzen erhöht die Festigkeit des Metalls und sorgt für langlebigere Produkte.
• Höherer Kraftaufwand: Aufgrund der Härte des Metalls wird eine höhere Kraft von der Walzanlage benötigt.
• Glatte Oberfläche: Kaltwalzen erzeugt eine glatte und glänzende Oberfläche des Metalls.
• Enge Toleranzen: Die Produkte erhalten präzise Maße und Formen mit engen Toleranzen.

Warum ist dieser Unterschied wichtig?

• Warmwalzen: Ideal für große Bauteile wie Träger, Schienen und Schiffsplatten, wo Festigkeit und Duktilität wichtig sind.
• Kaltwalzen: Ideal für Produkte, die eine hohe Präzision, eine glatte Oberfläche und eine hohe Festigkeit erfordern, wie z.B. Karosserieteile, Haushaltsgeräte und Verpackungen.

Walzwerksysteme beim Walzprozess

Beim Walzprozess werden verschiedene Walzwerksysteme eingesetzt, um Metall auf eine bestimmte Dicke und Form zu bringen. Die Wahl des Systems richtet sich nach den Eigenschaften des Metalls, den Anforderungen des Endprodukts und dem Produktionsmaßstab. Hier sind die wichtigsten Walzwerksysteme im Überblick:

1. Zweiwalzen-Walzwerk (Two-High Mill)

Das Zweiwalzen-Walzwerk ist eines der einfachsten und am häufigsten verwendeten Walzwerksysteme.

• Struktur: Besteht aus zwei großen, übereinander angeordneten Walzen.
• Anwendungsbereich: Wird häufig in Kleinserienproduktionen und bei Prototypen eingesetzt.

2. Dreiwalzen-Walzwerk (Three-High Mill)

Das Dreiwalzen-Walzwerk ermöglicht das Walzen des Metalls in beide Richtungen.

• Struktur: Besteht aus drei übereinander angeordneten Walzen.
• Anwendungsbereich: Wird für mittelgroße Produktionen und bei reversiblen Prozessen verwendet.

3. Vierwalzen-Walzwerk (Four-High Mill)

Das Vierwalzen-Walzwerk wird zur Herstellung dünner und präziser Metallbleche eingesetzt.

• Hohe Präzision: Besteht aus zwei Arbeitswalzen und zwei Stützwalzen, also insgesamt vier Walzen.
• Anwendungsbereich: Weit verbreitet in der Produktion von dünnen Blechen und Folien.

4. Cluster-Walzwerk (Cluster Mill)

Das Cluster-Walzwerk verwendet eine Vielzahl kleiner Walzen, um hochfeste und dünne Metallbleche herzustellen.

• Hohe Festigkeit und Dünnheit: Besteht aus zahlreichen eng aneinander liegenden kleinen Walzen.
• Anwendungsbereich: Wird bei der Herstellung von dünnen Blechen mit hoher Festigkeit verwendet.

5. Sechswalzen-Walzwerk (Six-High Mill)

Das Sechswalzen-Walzwerk ist eine Weiterentwicklung des Vierwalzen-Walzwerks mit zwei zusätzlichen Stützwalzen.

• • Struktur: Besteht aus sechs Walzen, darunter zwei zusätzliche Stützwalzen.
  • Anwendungsbereich: Geeignet für hochpräzise Anwendungen und für Materialien, die zusätzliche Stabilität erfordern.

1. 1. 7. Fortgeschrittene Unterstützung:

Aufbau: Das System besteht aus sechs Walzen, darunter zwei Arbeitswalzen, zwei Mittelwalzen und zwei Außwalzen.
Anwendungsbereich: Wird in der Produktion eingesetzt, die hohe Präzision und Qualität erfordert.

Die Walzensysteme, die im Walzprozess verwendet werden, variieren je nach den Produktionsanforderungen und den Eigenschaften des Metalls. Zwei hochgestellte Walzen bieten eine einfache und wirtschaftliche Lösung, während Systeme mit vier Hochwalzen und Clusterwalzen ideal für Prozesse sind, die hohe Präzision und Festigkeit erfordern. Jedes dieser Systeme spielt eine wichtige Rolle in der Metallbearbeitungswelt und wird in verschiedenen Anwendungen genutzt.

Walzarten und die dazugehörigen Industrien

Der Walzprozess kann in verschiedenen Varianten durchgeführt werden. Hier sind einige Beispiele:

• Stangenwalzen: Hierbei werden Stahlstangen in runder, quadratischer, flacher oder sechseckiger Form hergestellt. Diese werden in Industrien wie der Automobil- und Verteidigungsindustrie verwendet.
• Plattenwalzen: Wird zur Herstellung von dünnen Stahlplatten eingesetzt, die häufig in der Automobil- und Luftfahrtindustrie verwendet werden.
• Profilwalzen: Die Herstellung von Stahlstangen in verschiedenen Profilformen. Wird vor allem im Bauwesen verwendet.
• Ringwalzen: Wird für die Herstellung von Stahlteilen in Ringform genutzt. Produkte wie Lager und Flansche werden oft mit dieser Methode produziert.

Umweltauswirkungen und Nachhaltigkeit

Walzen ist ein energieintensiver Prozess. Allerdings arbeitet die Industrie kontinuierlich daran, die Energieeffizienz zu steigern und die Umweltauswirkungen zu minimieren. Recycling und Abfallmanagement spielen in modernen Walzanlagen eine wichtige Rolle.

     Fazit

• Walzen ist ein faszinierender Prozess, der besonders die Kraft und das Potenzial von Stahl entfaltet. Dank der Verbindung von Technologie und Wissenschaft werden Walzprozesse zunehmend effizienter und umweltfreundlicher. Die Transformation des Stahls in der industriellen Welt wird auch in Zukunft mit neuen Innovationen fortgesetzt.
• Dies ist der unglaubliche Transformationsprozess von Stahl! Jetzt schauen Sie sich um und entdecken Sie überall, wo das Walzen seine Spuren hinterlassen hat!