Warmwalzen
Englisch: hot roll
Metall bei einer Temperatur walzen, die über seinem Rekristallisationspunkt liegt.
Warmwalzen: Metall im heißen und weichen Zustand verformen
Warmwalzen ist das Verfahren, bei dem erhitztes Metall durch eine Reihe von rotierenden zylindrischen Walzen geleitet wird, um seine Dicke zu reduzieren, seine Form zu ändern oder seine Oberflächenfinish zu verbessern. Das Metall wird vor und während des Walzprozesses über seine Rekristallisationstemperatur erhitzt, typischerweise 1000 bis 1200 Grad Celsius bei Stahl. Bei diesen Temperaturen sinkt die Streckgrenze des Metalls dramatisch, was große Verformungen mit geringerer Kraft ermöglicht.
Der Rekristallisationspunkt ist entscheidend. Darunter wird das Metall durch Verformung verfestigt und spröde, da sich seine Kristallstruktur verändert. Darüber entstehen während der Verformung kontinuierlich neue Kristalle, sodass das Material zäh bleibt und sich weiter verformen lässt, ohne zu reißen. Deshalb kann Warmwalzen, anders als Kaltwalzen, große Dickereduzierungen in einem Durchgang oder wenigen Durchgängen ohne zwischenzeitliches Glühen erreichen.
Stahlwerke nutzen Warmwalzen zur Herstellung von Blechen, Bändern und Formstahl wie I-Träger und Schienen. Auch Aluminium, Kupfer und andere Nichteisenmetalle werden warmgewalzt. Das Metall durchläuft typischerweise einen Vorwärmofen, um Walztemperatur zu erreichen, und wird dann durch eine Reihe von Walzen geleitet, die progressiv näher beieinander angeordnet sind. Das Metall kühlt während der Fahrt durch das Walzwerk ab, und das Finalwalzen erfolgt oft, während es unter den Rekristallisationspunkt abkühlt, was das Endprodukt verfestigt.
Häufige Probleme und Gestaltungsentscheidungen
Oxidation ist der Hauptmaterialverlust beim Warmwalzen. Die heiße Metalloberfläche reagiert mit Sauerstoff und bildet Zunder, eine Schicht aus Eisenoxid, die abblättert oder durch Beizen in Säure entfernt werden muss. Der Zunderverlust macht typischerweise 1 bis 3 Prozent des Eingabegewichts aus. Wärmeverluste während des Transports zwischen Ofen und Walzwerk erfordern sorgfältige Planung. Ungleichmäßige Abkühlung erzeugt Eigenspannungen und kann dünne Querschnitte verwerfen. Die Walzen selbst unterliegen thermischer Ermüdung und müssen regelmäßig gewechselt werden.
Warmwalzen erzeugt eine rauere Oberflächenfinish als Kaltwalzen, aber zu niedrigeren Kosten und mit weniger Belastung der Ausrüstung. Es ist die erste Stufe in den meisten Stahl- und Aluminium-Produktlinien. Kaltwalzen folgt auf Warmwalzen, um endgültige Abmessungen, Härte und Oberflächenqualität zu erreichen. Der Begriff Warmwalze erscheint auch als Substantiv und bezeichnet die fertige Rolle oder das Blech, das ein Warmwalzwerk vor weiterer Verarbeitung verlässt.