Moderne Warmbreitbandwalzwerke: Schlüsseltechnologien für Hochleistungs-Stahlproduktion

Ziel und Anforderungen

Warmbreitbandwalzwerk (HSM): Erhitzen und Walzen dicker Brammen zu dünnem Band in breitem Dickenspektrum. Riesige Anlage, jahrzehntelange Lebensdauer. Marktanforderungen: breite Stahlgütenpalette, insbesondere hochfeste und höchstfeste Stähle (AHSS) mit guter Kaltumformbarkeit und überlegenen Bandeigenschaften.

• Hohe Verfügbarkeit, Produktivität, Ausbeute
• Geringe Wartung, niedriger Energieverbrauch
• Engste Dicken- und Profiltoleranzen (oft strenger als Normen) durch leistungsfähige Regelung
• Flexible Walzpläne → kurze Lieferzeiten, wirtschaftliches Walzen kleiner Losgrößen

Kerntechnologien

1. Durchlauf-Erhitzungsofen (Walking Beam)

Energieeffizient, rechnergeführt, gleichmäßiges Aufheizen ohne Schlittenmarken/Kaltstellen, Annahme kalter/warmer Brammen.

2. Entzunderer (Descaler)

Pflicht für Oberflächenqualität. Modernste Düsentechnik, Hochdruckwasser bis 400 bar. Geschlossene Bauweise (Wasserrückhaltung).

3. Brammen-Presswalzwerk (Slab Sizing Press)

Im Vorbewalzstrang. Technologischer Vorteil gegenüber konventionellem Kantenwalzwerk: Breitenreduktion bis 350 mm, besseres Durchformen bis zum Kern. Flachere Dogbones → weniger Respreading, höhere Maßhaltigkeit. Kurzhub-Betrieb an Brammenkopf/ende → weniger Abschneideverluste, höhere Ausbeute. Reduziert benötigte Gussbreiten auf wenige Standardformate → Produktionsflexibilität. Verbessert Breitentoleranz über Gesamtlänge.

4. Hydraulisches Kantenwalzwerk-Verstellsystem

Breitenregelung von Kopf bis Ende. Schnelle Dynamik → Korrektur an Kopf/Ende (weniger Abschneiden), Breitenkonstanz über Länge. Neueste Generation: vollhydraulisch, ohne elektromechanische Nachführung.

5. Spulenkasten (Coil Box)

Zwischen Vor- und Fertigwalzstraße. Formt Übertragbänder zu Spulen → Material- und Wärmespeicher. Beim Abwickeln wird Bandende zu neuem Bandanfang. Verkürzt Abstand Vor-/Fertigwalzstraße, minimiert Temperaturabfall. Ausführungen: mit/ohne Mandrel. Mandrellos: geringerer Temperaturabfall an Innenwindungen, Platz für Seitenwärmeschilde (Kantentemperaturerhalt).

6. Automatische Dickenregelung (AGC) und Hydraulischer Spaltregelung (HGC)

Zweistufig (siehe Schema):

• AGC (Modul 1): Erhält Sollwerte von Leitebene. Kompensiert Walzenverschleiß, thermische Ausdehnung, Banddehnung, sonstige nicht messbare Spaltbeeinflussungen. Dickenmessung im Durchlauf → PI-Regler → Gesamtspaltabweichung → Modellfehlerkompensation → Zylinderpositions-Sollwert für HGC.
• HGC (Modul 2): Regelung des Arbeitswalzenspalts. Nutzt Sollwerte höherer Ebene als Spaltsollwert. Weggeber an Zylindern + aktuelle Kompensation → Ist-Spalt. Positionsgeregelt: Soll/Ist-Vergleich → Dickenregelung. Keine Dickenrückführung in HGC.

7. Automatische Breitenregelung (AWC)

Hydraulisches AWC am Vertikal-Kantenwalzwerk von Kopf bis Ende. Kurzhubsteuerung an Kopf/Ende, AWC für Restband. Elektrohydraulische Servoventile für präzise Zylinderpositionierung.

8. Arbeitswalzenbiegen (Work Roll Bending)

Stützwalzen groß, aber biegen sich unter Last → Kraftverteilung über Breite ungleichmäßig (höher an Lagern, niedriger in Mitte). Bandgegenkraft wirkt in Mitte → Biegung der Arbeitswalze → Profilbeeinflussung. Biegesystem wirkt Gegenkraft auf Arbeitswalzenlagergehäuse. Große Biegekraft → flacheres Band. Biegekraft variabel, Sollkraft = Funktion der Walzkraft. 4 Hydraulikzylinder pro Seite.

9. Continuous Variable Crown (CVC) / Walzenverschiebung

Profilierte Walzen + axiale Verschiebung ändert Spaltverlauf. Langsamere Dynamik, aber größerer Verstellbereich als Walzenbiegen. CVC und Walzenbiegen ergänzen sich → beide in modernen HSM Standard.

10. Walzenexzentrizitätskompensation

Periodische Störung durch Stützwalzenstruktur → Dickengenauigkeit. Nicht direkt messbar → Identifikation über Dicken- oder Walzkraftmessung. Große Durchmesserunterschiede oben/unten erschweren Regelung. Moderne Regelung: identifiziert ober/untere Exzentrizität aus Einzelsignal (Walzkraft), startet Regelung ab Bandanfang.

11. Arbeitswalzenschmierung

Schmierung der Walzenmantelfläche → Vermeidung Oberflächenfehler, reduzierter Walzenverschleiß. Vorteile: Vermeidung Zunderanbacken/Abschälen mit minimalem Walzöl, bessere Bandqualität, niedrigere Betriebskosten, längere Nutzungszeiten, erweiterte Walzgrenzen, geringerer Energieverbrauch.

12. Intensivkühlung und Kantenschutz (Edge Masking)

Auslaufkühlstrecke zwischen Fertigwalzstraße und Abwickler. Laminarströmung oben/unten, Seitlicher Vorlagetank. Kühlzonen: Intensivkühlbänke (schnell), Normalbänke, Feinregelbänke (gewünschte Kühlkurven/Aufwickeltemperaturen für DP/TRIP-Stähle). Laminarkühlung + Kantenschutz verhindert übermäßige Kantenkühlung → minimiert Spannungsdifferenzen über Bandbreite.

13. Fortschrittliche Abwickler (Downcoiler)

Hydraulisch verstellbare Einlaufleite → Bandzentrierung. Pinch-Roll-Einzug bei Fertigwalzgeschwindigkeit → zuverlässig auf Mandrel. Merkmale: hydraulische Wrapper-Rollen, kontrollierte Mandrelspreizung, automatische Kalibrierung, exakte hydraulische Spalt-/Mandrelwalzenverstellung, Wrapper-Kraftbegrenzung f(Abmessung, Werkstoff), Bandspannung am Kopf nach 2–3 Windungen.