Was ist Kaltwalzen und Warmwalzen in Stahl?

In der Stahlindustrie hören wir oft von den Konzepten Warmwalzen und Kaltwalzen. Was sind sie also?

Tatsächlich handelt es sich bei den im Stahlwerk hergestellten Stahlknüppeln lediglich um Halbfertigprodukte, die im Walzwerk zu qualifizierten Stahlprodukten gewalzt werden müssen.Warmwalzen und Kaltwalzen sind zwei gängige Walzverfahren.

Das Walzen von Stahl erfolgt hauptsächlich durch Warmwalzen, während Kaltwalzen hauptsächlich zur Herstellung kleiner Stahlprofile und dünner Bleche eingesetzt wird.

Die folgenden Situationen sind beim Kalt- und Warmwalzen von Stahl üblich:

Draht: mit einem Durchmesser von 5,5–40 Millimetern, in Spulen aufgewickelt, alles aus warmgewalztem Material.Nach dem Kaltziehen gehört es zu den kaltgezogenen Materialien.

Rundstahl: Neben passgenauen blanken Werkstoffen wird er in der Regel warmgewalzt und es gibt auch geschmiedete Werkstoffe (mit Schmiedespuren auf der Oberfläche).

Bandstahl: Es stehen sowohl warmgewalzter als auch kaltgewalzter Stahl zur Verfügung, wobei das kaltgewalzte Material im Allgemeinen dünner ist.

Stahlblech: Kaltgewalztes Blech ist im Allgemeinen dünner, z. B. Automobilblech;Es gibt viele warmgewalzte mittel- und dicke Bleche, von denen einige eine ähnliche Dicke wie kaltgewalzte Bleche haben, ihr Aussehen jedoch deutlich anders ist.Winkelstahl: komplett warmgewalzt.

Stahlrohre: sowohl geschweißt, warmgewalzt als auch kaltgezogen.

Kanalstahl und H-förmiger Stahl: warmgewalzt

Stahlstangen: warmgewalzte Materialien.

Warmwalzen und Kaltwalzen sind beides Verfahren zur Umformung von Stahlplatten oder -profilen, die einen erheblichen Einfluss auf die Mikrostruktur und die Eigenschaften des Stahls haben.

Das Walzen von Stahl basiert hauptsächlich auf Warmwalzen, während Kaltwalzen normalerweise nur zur Herstellung von Präzisionsstahl wie Kleinstahl und dünnen Blechen eingesetzt wird.

Die Endtemperatur des Warmwalzens beträgt im Allgemeinen 800–900 °C und wird dann im Allgemeinen an der Luft abgekühlt, sodass der Warmwalzzustand einer Normalisierungsbehandlung entspricht.Der meiste Stahl wird im Warmwalzverfahren gewalzt.Im warmgewalzten Zustand gelieferter Stahl bildet aufgrund der hohen Temperatur eine Eisenoxidschicht auf der Oberfläche, die eine gewisse Korrosionsbeständigkeit aufweist und im Freien gelagert werden kann.Diese Eisenoxidschicht macht aber auch die Oberfläche von warmgewalztem Stahl rau und weist erhebliche Größenschwankungen auf.Daher sollte Stahl, der eine glatte Oberfläche, präzise Größe und gute mechanische Eigenschaften erfordert, aus warmgewalzten Halbzeugen oder Fertigprodukten als Rohmaterial hergestellt und anschließend kaltgewalzt werden.

Vorteile: Schnelle Formgeschwindigkeit, hohe Ausbeute und keine Beschädigung der Beschichtung.Es kann in verschiedene Querschnittsformen gebracht werden, um den Anforderungen der Nutzungsbedingungen gerecht zu werden;Kaltwalzen kann zu einer erheblichen plastischen Verformung des Stahls führen und dadurch seine Streckgrenze erhöhen.

Nachteile: 1. Obwohl es während des Umformprozesses zu keiner thermischen plastischen Kompression kommt, bleibt im Querschnitt eine Restspannung bestehen, die sich zwangsläufig auf die gesamten und lokalen Knickeigenschaften des Stahls auswirkt;

2. Bei kaltgewalztem Stahl handelt es sich im Allgemeinen um einen offenen Abschnitt, wodurch die freie Torsionssteifigkeit des Abschnitts verringert wird.Bei Biegung kann es leicht zu einer Torsion kommen, und bei Druckeinwirkung kann es zu einem Biege-Torsionsknicken kommen, was zu einer schlechten Torsionsleistung führt.

3. Der kaltgewalzte Formstahl hat eine geringere Wandstärke und keine Verdickung an den Ecken der Plattenverbindung, was zu einer schwachen Fähigkeit führt, lokalen konzentrierten Belastungen standzuhalten.

Kaltwalzen bezieht sich auf die Walzmethode, bei der die Form von Stahl durch Zusammendrücken mit dem Druck einer Walzwalze bei Raumtemperatur verändert wird.Obwohl es durch den Bearbeitungsprozess auch zu einer Erwärmung des Stahlblechs kommen kann, spricht man dennoch von Kaltwalzen.

Insbesondere werden beim Kaltwalzen warmgewalzte Stahlcoils als Rohmaterial verwendet, einer Säurewäsche unterzogen, um Oxidablagerungen zu entfernen, und anschließend einer Druckverarbeitung unterzogen, um gewalzte Hartcoils herzustellen.Im Allgemeinen müssen kaltgewalzte Stähle wie verzinkte und farbige Stahlbleche geglüht werden, damit auch ihre Plastizität und Dehnung gut sind, und sie werden häufig in Branchen wie Automobilen, Haushaltsgeräten und Eisenwaren verwendet.

Die Oberfläche von kaltgewalztem Blech weist einen gewissen Grad an Glätte auf und fühlt sich relativ glatt an, was hauptsächlich auf das Waschen mit Säure zurückzuführen ist.Die Oberflächenglätte warmgewalzter Bleche entspricht im Allgemeinen nicht den Anforderungen, daher müssen warmgewalzte Stahlbänder kaltgewalzt werden.Die dünnste Dicke warmgewalzter Stahlbänder beträgt im Allgemeinen 1,0 mm und kaltgewalzte Stahlbänder können 0,1 mm erreichen.

Beim Warmwalzen wird oberhalb des Kristallisationstemperaturpunktes gewalzt, beim Kaltwalzen wird unterhalb des Kristallisationstemperaturpunktes gewalzt.Die durch Kaltwalzen verursachte Änderung der Stahlform gehört zur kontinuierlichen Kaltverformung, und die durch diesen Prozess verursachte Kaltverfestigung erhöht die Festigkeit und Härte des gewalzten Hartcoils, während der Zähigkeits- und Plastizitätsindex abnimmt.

Für den Endgebrauch verschlechtert das Kaltwalzen die Stanzleistung und die Produkte eignen sich für einfach verformte Teile.

Vorteile: Es kann die Gussstruktur von Stahlbarren zerstören, die Korngröße von Stahl verfeinern und Fehler in der Mikrostruktur beseitigen, wodurch die Stahlstruktur dichter wird und ihre mechanischen Eigenschaften verbessert werden.Diese Verbesserung spiegelt sich vor allem in der Walzrichtung wider, so dass der Stahl nicht mehr in gewissem Maße isotrop ist;Die beim Gießen entstehenden Blasen, Risse und Lockerheiten können auch unter hoher Temperatur und hohem Druck verschweißt werden.

Nachteile: 1. Nach dem Warmwalzen werden nichtmetallische Einschlüsse (hauptsächlich Sulfide und Oxide sowie Silikate) im Inneren des Stahls zu dünnen Blechen gepresst, was zu einer Delaminierung führt.Durch die Schichtung wird die Zugfestigkeit des Stahls entlang der Dickenrichtung erheblich beeinträchtigt, und es besteht die Möglichkeit, dass die Zwischenschicht beim Schrumpfen der Schweißnaht reißt.Die durch Schweißnahtschrumpfung hervorgerufene lokale Dehnung erreicht oft ein Vielfaches der Streckdehnung, die deutlich größer ist als die durch Belastung verursachte Dehnung;

2. Eigenspannung durch ungleichmäßige Abkühlung.Unter Eigenspannung versteht man die Spannung, die sich intern ohne äußere Kräfte ausgleicht und in verschiedenen warmgewalzten Stahlprofilen vorhanden ist.Im Allgemeinen gilt: Je größer die Querschnittsgröße des Stahls, desto größer ist die Eigenspannung.Obwohl es sich bei der Eigenspannung um ein Selbstgleichgewicht handelt, hat sie dennoch einen gewissen Einfluss auf die Leistung von Stahlbauteilen unter Einwirkung äußerer Kräfte.Dies kann negative Auswirkungen auf Verformung, Stabilität, Ermüdungsbeständigkeit und andere Aspekte haben.