Walzwerke verstehen: Typen, Prozesse & Anwendungen

Was ist Walzen?

In der Metallverarbeitung ist Walzen ein Umformverfahren, bei dem Metallmaterial durch ein oder mehrere Walzenpaare geführt wird, um die Dicke zu verringern, diese gleichmäßig zu machen und/oder eine gewünschte mechanische Eigenschaft zu verleihen.

Das Konzept ähnelt dem Ausrollen von Teig. Walzen wird nach der Temperatur des gewalzten Metalls klassifiziert. Liegt die Temperatur über der Rekristallisationstemperatur, spricht man von Warmwalzen. Liegt sie darunter, von Kaltwalzen. Vom Volumen her verarbeitet Warmwalzen mehr Tonnage als jeder andere Fertigungsprozess, Kaltwalzen das meiste Tonnage aller Kaltumformverfahren.

Walzgerüste, die Walzenpaare halten, werden zu Walzwerken zusammengefasst, die Metall (typischerweise Stahl) schnell zu Produkten wie Baustahl (I-Träger, Winkelprofile, U-Profile), Stabstahl und Schienen verarbeiten. Die meisten Stahlwerke haben Walzwerksabteilungen, die Halbzeuge in Fertigprodukte umwandeln.

Es gibt viele Walzprozesse, darunter Ringwalzen, Walzbiegen, Walzprofilieren, Profilwalzen und gesteuertes Walzen.

Was sind Walzwerke?

Die Erfindung des Walzwerks in Europa wird Leonardo da Vinci in seinen Zeichnungen zugeschrieben. Die frühesten Walzwerke in roher Form, aber mit denselben Grundprinzipien, fanden sich im Nahen Osten und Südasien bereits 600 v. Chr. Die frühesten Walzwerke waren Scherwalzwerke, die 1590 aus dem heutigen Belgien nach England eingeführt wurden.

Diese führten Flachstäbe zwischen Walzen, um Eisenplatten zu formen, die dann durch genutete Walzen (Scherwalzen) zu Eisenstäben weiterverarbeitet wurden. Die ersten Versuche, Eisen für Weißblech zu walzen, fanden um 1670 statt.

1697 errichtete Major John Hanbury ein Werk in Pontypool zum Walzen von „Pontypool-Platten“ – Schwarzeisenblech. Später wurde dieses wiedergewalzt und verzinnt zu Weißblech. Die frühere Platteneisenproduktion in Europa erfolgte in Schmieden, nicht in Walzwerken.

Das Scherwalzwerk wurde angepasst, um Reifen (für Fässer) und Eisen mit halbkreisförmigen oder anderen Querschnitten herzustellen, was Gegenstand zweier Patente ca. 1679 war.

Einige der frühesten Schriften zu Walzwerken gehen auf den schwedischen Ingenieur Christopher Polhem in seinem „Patriotista Testamente“ von 1761 zurück, wo er Walzwerke für Platten und Stabeisen erwähnt. Er erklärt auch, wie Walzwerke Zeit und Arbeit sparen, da ein Walzwerk gleichzeitig 10 bis 20 oder mehr Stäbe produzieren kann.

1759 erhielt Thomas Blockley in England ein Patent für das Polieren und Walzen von Metallen. 1766 erhielt Richard Ford in England ein Patent für das erste Tandemwalzwerk. Ein Tandemwalzwerk ist eines, in dem das Metall in aufeinanderfolgenden Gerüsten gewalzt wird; Fords Tandemwalzwerk war für das Warmwalzen von Drahtstäben.

Arten von Walzwerken

Je nach Prozessanforderung und Walzenanordnung können Walzwerkswalzen in folgende Kategorien eingeteilt werden:

1. Zweigerüst-Walzwerke (Two High Rolling Mills)

Sie bestehen aus zwei Walzen, die sich in entgegengesetzter Richtung drehen für die gewünschte Werkstückbewegung. Das Werkstück wird zwischen die Walzen geführt, die volle Kraft aufbringen und das Werkstück verformen und in die gewünschte Form bringen. Für robuste und qualitativ hochwertige Zweigerüst-Walzwerke können Sie Walzenhersteller konsultieren, um das passende zu finden.

Zweigerüst-Walzwerke werden weiter in nicht-reversible Maschinen (Walzen drehen nur in eine Richtung, Werkstückzufuhr nur in eine Richtung) und reversible Maschinen (beide Walzen drehen in beide Richtungen) unterteilt.

2. Dreigerüst-Walzwerke (Three High Rolling Mills)

Bestehen aus einem Walzgerüst mit drei parallelen Walzen übereinander. Die angrenzenden Walzen drehen sich in entgegengesetzter Richtung, um das Material zwischen oberer und mittlerer Walze in eine Richtung und zwischen unterer und mittlerer Walze in die entgegengesetzte Richtung zu führen.

Das Werkstück wird auf Vor- und Rücklauf gewalzt. Es durchläuft untere und mittlere Walzen und kehrt zwischen mittlerer und oberer Walze zurück. Verschiedene Stahlwalzenhersteller liefern hochwertige Walzwerke für jede industrielle Anforderung.

3. Viergerüst-Walzwerke (Four High Rolling Mills)

Haben ein Walzgerüst mit vier parallelen Walzen übereinander. Die oberen und unteren Walzen arbeiten in entgegengesetzter Richtung. Die beiden mittleren sind kleiner als die oberen und unteren, die auch als Stützwalzen (Backup Rolls) bezeichnet werden.

4. Tandem-Walzwerke (Tandem Rolling Mills)

Bestehen aus einem Satz von zwei oder drei Strängen von Walzensätzen in paralleler Anordnung. Ein kontinuierlicher Durchlauf durch jeden mit Richtungsänderung des Materials ist möglich. Viele Walzwerkhersteller liefern qualitativ hochwertige Tandem-Walzwerke an verschiedene Industrien.

5. Cluster-Walzwerke (Cluster Rolling Mills)

Sind im Grunde Viergerüst-Walzwerke, bei denen jede Arbeitswalze von zwei oder mehr Walzen gestützt wird, um harte Materialien zu walzen. Gelegentlich müssen Arbeitswalzen minimalen Durchmesser haben.