Moderne Drahtwalzwerke: Schlüsseltechnologien für Höchstleistung

Ziel und Kennwerte moderner Drahtwalzwerke

Erhitzen und Walzen von Brammen zu Draht. Jahresleistung: 300.000–800.000 t (Zweistrang). Walzgeschwindigkeiten: 50–120 m/s (neu bis 150 m/s). Produktspektrum: 5–20 mm. Werkstoffe: Niedrig- bis Hochkohlenstoffstähle, Kaltfließpressstähle, Ziehstähle, Legierte, Federstähle, Wälzlagerstähle, Elektrodenqualitäten, Bewehrungsstähle, Werkzeugstähle.

Anforderungen

• Hohe Verfügbarkeit, Produktivität, Ausbeute
• Geringe Wartung, niedriger Energieverbrauch
• Dimensionsgenauigkeit: ±0,10 mm, Ovalität ~0,2 mm
• Geringer Zunderverlust: 0,5–0,6 %
• Negative Gewichtstoleranzen
• Dimensionskonstanz über Länge, einheitliche Eigenschaften, gleichmäßiges Gewicht (Mitte/Ende)

Kerntechnologien

1. Erhitzungsofen

Walking Beam oder Walking Hearth, rechnergeführt, gleichmäßiges Aufheizen ohne Schlittenmarken/Kaltstellen, Annahme kalter/warmer Brammen.

2. Gestelllose Walzgerüste (HL-Stände)

In Vor-/Zwischenstrang. Modulare Kassetten (horizontal, vertikal, kippbar, universell). Vorteile: Fundamentersparnis, Toleranzgenauigkeit, Rollenwechsel außerhalb der Linie, weniger Wartung, automatische Spaltverstellung, Flexibilität.

3. Kragarm-Walzgerüste (Cantilever / CL-Stände)

Kompakt, vielseitig: Einstrang (horizontal/vertikal), Split-Zwischenstränge (Mehrstrang), Vorfertiger in Auslaufsektion. Vorteile: kleinere Fundamente, Kassetten austauschbar (horizontal/vertikal), hohe Tragfähigkeit bei kleinen Durchmessern (ideal für Hochgeschwindigkeitsblöcke), optimale Zugänglichkeit, schneller Rollen-/Gerüstwechsel.

4. Kühl- und Ausgleichsschleife (Cooling & Equalizing Loop)

Material vor No-Twist-Block intensiv gekühlt → niedrige Fertigwalztemperatur. Dann ausreichend langer Ausgleichsabschnitt für homogene metallurgische Eigenschaften über Querschnitt. Ohne Ausgleich: große Temperaturdifferenz Rand/Kern → unterschiedliche Gefüge. Loop-Technologie vereint: kurze Direktroute (für heiß zu walzende Güten) oder Loop-Route mit zusätzlichen Wasserkästen und langem Ausgleich (für thermomechanisches Walzen).

5. No-Twist-Block (Drehfreier Block)

Schlüsselelement für dünne Drähte >120 m/s. 4, 6, 8, 10 Gerüste. Hauptgetriebe → zwei gemeinsame Wellen → Rolleneinheiten. Zwei Baugrößen: Ø170/150 mm und Ø223/200 mm. Alle Einheiten identisch/ austauschbar. Reduktionsverhältnisse 10–25 %/Pass (güteabhängig). Hartmetallringe: Standzeit 600–700 t, superfinishierte Oberfläche. Vorteile: ultra-stabile Gehäuse, kurzer Ringwechsel, vernachlässigbarer Federweg, weniger Wartung, einfache Querschnittssteuerung, Fernverstellung unter Last, Güteflexibilität.

6. Flexible Reduzier- und Feinwalzblock (FRS – SMS Meer)

Für höhere Güten + verbesserte Metallurgie. 4-Strang-Block mit Drehzahlversatzgetrieben. Nachgeschaltet an No-Twist-Block. Einfamilienwalzen: ein Passmaß pro Gerüst über gesamten Dimensionsbereich. Kühlstrecke dazwischen → thermomechanisches Walzen möglich.

7. Reducing Sizing Mill (RSM) für Draht

3-Walzen-Technologie: geringer Spreiz, hohe Umformeffizienz. Nach konventionellem Endblock: Produktivität bei Kleinabmessungen +60 %. Präzision bewährt. Patentierte Passgestaltung: echte Einfamilienwalzung vom Ofen bis vor RSM. Signifikante Geschwindigkeitssteigerung bei kleinen Formaten.

8. Thermomechanisches Walzen

Umformung in letzten Pässen im Bereich teilweiser/unterdrückter Rekristallisation. Kornverfeinerung → verbesserte Eigenschaften. Vorteile: feines Gefüge, Entfall Normalisieren, bessere Tieftemperaturzähigkeit, verbesserte Eigenschaften nach Einsatzhärtung, kürzeres Anlassen (Federstahl), höhere Wechselbeanspruchungsfestigkeit, höhere Zugfestigkeit (mikrolegiert), geringere Entkohlung. Zwei Blöcke (z. B. 6 + 4 Gerüste) ermöglichen thermomechanisches Walzen aller Dimensionen bei hohen Raten. Aufteilung des No-Twist-Blocks → max. 4 Fertigpässe. Kühl-/Ausgleichsschleife senkt Eintrittstemperatur auf 750 °C (ΔT <50 °C) → Vorbedingung für 2. Block (10 Pässe) auch bei kleinen Dimensionen.

9. MEERdrive – Elektronisches Getriebe für No-Twist-Block

Konventionell: komplexe Getriebe, Verschleiß, Wartung, gemeinsame Antriebswellen, große Motoren (bis 7.000 kW), feste Reduktionsverhältnisse (feste Ringdurchmesser). MEERdrive: elektronische Synchronisation der Motoren → Stände funktionieren wie No-Twist-Block, aber präziser steuerbar. Feste Reduktionsverhältnisse entfallen → variabler Flächenreduktionsbereich pro Stand, vereinfachtes Ringmanagement, weniger Pässe nötig.

10. Lekopf (Loop Laying Head)

Gleichmäßige Ringlage bei hohen Geschwindigkeiten. Thermomechanisches Walzen senkt Lagetemperaturen → höhere Anforderungen an Legeröhren (Spezialwerkstoffe).

11. Geregelter Kühlförderer (Controlled Cooling Conveyor)

Kern für gewünschte Drahteigenschaften über breites Gütespektrum. Kombination: Geschwindigkeit, Lüfterleistung, Abdeckposition → schnelles und langsames Kühlen in einer Anlage.

• Forciertes Kühlen: Max. Luft, offene Hauben, hohe Fördergeschwindigkeit → laminarer Perlit.
• Verzögertes Kühlen: Keine Lüfter, geschlossene Hauben, niedrige Geschwindigkeit → Temperaturhaltung → ferritisch/perlitisches Gefüge.

Direkt nutzbare Walzeigenschaften → nachgelagerte Prozesse (z. B. Kugelglühen) entfallen/verringert.

12. Reform-Ringverteiler

Rotierendes Messer sammelt Ringe im Reformbehälter optimal → kürzere Wickelpakete → geringere Versand-/Lagerkosten, bessere Wickelform → weniger Verhakungen beim Abwickeln.

Referenzanlage

Layout: ArcelorMittal Duisburg (Inbetriebnahme 2012).