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TECHNOLOGIEGESCHICHTE, TECHNOLOGIE, OBJEKTE UM UNS
Walzwerk. Geschichte der Erfindung und Produktion
Verzeichnis / Die Geschichte der Technik, Technik, Objekte um uns herum Ein Walzwerk ist eine Maschine zum Umformen von Metallen zwischen rotierenden Walzen. Nachdem die Stahlarbeiter den Barren gegossen haben, muss dieser riesige Stahlbarren in Produkte umgewandelt werden – in die Karosserie eines Autos, eine Eisenbahnschiene oder einen Baubalken. Dazu ist es jedoch erforderlich, dass der Barren eine für die Herstellung von Teilen geeignete Form annimmt - entweder ein langer Balken mit einem Querschnitt in Form eines Quadrats, eines Kreises, eines Balkens oder eines Stahlblechs oder -drahts usw. Der Barren dauert diese verschiedenen Formen in Walzwerken.
Das Warmwalzen wurde erst zu Beginn des 1769. Jahrhunderts eingesetzt und zunächst mehr oder weniger dünne Eisenbleche auf diese Weise hergestellt, aber bereits ab XNUMX begann man auf diese Weise Draht zu walzen. Das erste Walzwerk für Eisenbarren wurde vom englischen Erfinder Kort vorgeschlagen, als er das Puddelverfahren entwickelte. Kort war der erste, der vermutete, dass es bei der Herstellung einiger Produkte rationeller ist, den Hammer nur mit der Extraktion von Schlacke zu belasten und ihm durch Walzen die endgültige Form zu geben.
1783 erhielt Kort ein Patent für ein von ihm erfundenes Verfahren zum Walzen von Formeisen mit speziellen Walzen. Aus dem Puddelofen kam der Cracker unter den Hammer, hier wurde er geschmiedet und erhielt seine ursprüngliche Form, dann ging er durch die Walzen. Diese Methode wurde dann sehr verbreitet. Zu ihrer eigentlichen Blütezeit gelangte die Walztechnik jedoch erst im XNUMX. Jahrhundert, was maßgeblich dem intensiven Eisenbahnbau zu verdanken war. Dann wurden Walzwerke für die Herstellung von Schienen und Wagenrädern und dann für viele andere Operationen erfunden. Der Bau eines Walzwerks im XNUMX. Jahrhundert war einfach. In entgegengesetzte Richtungen rotierende Walzen erfassten einen weißglühenden Metallstreifen und trugen ihn, mehr oder weniger stark zusammengedrückt, zwischen ihren Oberflächen. So wurde das Metall des Produkts bei hoher Temperatur einem starken Druck ausgesetzt und das Werkstück erhielt die erforderliche Form. In diesem Fall erhielt beispielsweise Eisen Eigenschaften, die es von Natur aus nicht hatte. Einzelne Metallkörner, die sich vor dem Walzen in ihrer Masse in Unordnung befanden, wurden bei starker Kompression gedehnt und bildeten lange Fasern. Weiches und sprödes Eisen wurde danach elastisch und haltbar.
Bis zum Ende des Jahrhunderts hatte sich die Walztechnik so weit verbessert, dass auf diese Weise nicht nur massive, sondern auch hohle Produkte erhalten wurden. 1885 erfanden die Brüder Mennesmann ein Verfahren zum Walzen nahtloser Eisenrohre. Zuvor mussten Rohre aus Eisenblech hergestellt werden - sie wurden gebogen und geschweißt. Es war sowohl langwierig als auch teuer. Im Mennesmann-Walzwerk wurde eine Ronde zwischen zwei schräg zueinander angeordneten Walzen hindurchgeführt, die auf zwei Arten auf sie einwirkten. Erstens begann sich letzterer aufgrund von Reibungskräften zwischen den Walzen und dem Knüppel zu drehen. Zweitens drehten sich aufgrund der Form der Rollen die Punkte ihrer mittleren Oberfläche schneller als die äußeren. Durch die schräge Anordnung der Walzen schien das Werkstück daher in den Zwischenraum eingeschraubt zu sein. Wenn der Rohling fest wäre, könnte er nicht passieren. Da es jedoch vorläufig stark auf Weißglut erhitzt wurde, begann sich das Metall des Werkstücks zu verdrehen und zu dehnen, und in der axialen Zone fand eine Lockerung statt - es entstand ein Hohlraum, der sich allmählich über die gesamte Länge des Werkstücks ausbreitete. Nach dem Durchlaufen der Walzen wurde der Knüppel auf eine spezielle Stange (Dorn) montiert, wodurch dem inneren Hohlraum der richtige kreisförmige Querschnitt verliehen wurde. Das Ergebnis war ein dickwandiges Rohr.
Zur Reduzierung der Wandstärke wurde das Rohr durch ein zweites sogenanntes Pilgerwalzwerk geführt. Es hatte zwei Walzen mit variablem Profil. Beim Rollen des Rohrs verringerte sich der Abstand zwischen den Rollen zunächst allmählich und wurde dann größer als der Rohrdurchmesser. Wie sind moderne Walzwerke aufgebaut? Der Barren durchläuft in der Regel mehrere Walzwerke. Der erste von ihnen blüht oder slabing. Dies sind die leistungsstärksten Walzwerke. Sie werden Crimpen genannt, weil ihr Zweck darin besteht, einen Barren zu komprimieren, ihn in einen langen Balken (Bloom) oder eine Platte (Slab) zu verwandeln, aus denen dann auf anderen Mühlen bestimmte Produkte hergestellt werden. Bloomings und Slabs sind gigantische Maschinen. Die Produktivität moderner Vorblöcke und Brammen beträgt etwa 6 Millionen Tonnen Barren pro Jahr, und die Masse der Barren beträgt 1 bis 18 Tonnen. Vor dem Crimpen müssen die Barren gut erwärmt werden. Sie werden vier bis sechs Stunden in Heizbrunnen bei 1100-1300 Grad Celsius aufbewahrt. Dann werden die Barren mit einem Kran entnommen und auf einen Elektrowagen – ein Elektroauto – gelegt, der sie zum Vorblocken oder Brammen bringt. Blooming hat zwei riesige Schwaden. Die obere kann steigen und fallen, wodurch der Abstand zwischen ihr und der unteren Walze verringert oder vergrößert wird. Der glühende Barren fällt nach dem Passieren der Walzen auf einen Rollgang - ein Förderband aus rotierenden Walzen. Der Bediener ändert kontinuierlich die Drehrichtung der Vorwalzen und Walzen des Rollgangs. Daher bewegt sich der Barren entweder vorwärts oder rückwärts durch die Walzen, und jedes Mal, wenn der Bediener den Spalt zwischen den Walzen mehr und mehr verringert, komprimiert er den Barren mehr und mehr. Alle 5-6 Durchgänge ein spezieller Mechanismus - der Kipper dreht den Barren um 90 Grad, um ihn von allen Seiten zu bearbeiten. Am Ende entsteht ein langer Strahl, der entlang des Rollgangs zur Schere geleitet wird. Hier wird das Holz in Stücke geteilt - Blüten.
Das Walzen findet auch auf einer Bramme statt, mit dem einzigen Unterschied, dass die Bramme 4 Walzen hat – 2 horizontale und 2 vertikale, die den Barren von allen Seiten gleichzeitig bearbeiten. Dann wird die resultierende lange Platte in flache Knüppel geschnitten - Brammen. Blüten und Platten werden nur in den Werken verwendet, in denen Stahl auf die alte Weise gegossen wird - in Formen. Wo Stranggießanlagen (CURs) betrieben werden, werden fertige Vorblöcke oder Brammen erhalten. Fertige Blöcke und Brammen gehen zu anderen Walzwerken, wo sie in speziellen Walzwerken, wie Metallurgen sagen, Profile oder Profilmetall herstellen, dh Rohlinge mit einer bestimmten Dicke, Form und einem bestimmten Profil. Blechwalzwerke, die Brammen zu Blechen walzen, haben glatte Walzen. Auf solchen Rollen ist es unmöglich, eine Schiene oder ein anderes Produkt mit einem komplexen Profil zu rollen. In Walzen, beispielsweise Schienen- und Balkenmühlen, werden Schnitte in der Form hergestellt, die zum Erhalt des Produkts erforderlich ist. In jeder Rolle, als ob die Hälfte des Profils des zukünftigen Produkts ausgeschnitten wäre. Wenn sich die Walzen einander nähern, stellt sich heraus, wie Metallurgen sagen, ein Strom oder ein Kaliber. Auf jedem Walzenpaar befinden sich mehrere solcher Kaliber. Das erste hat eine Form, die der Form des Produkts nur entfernt ähnlich ist, die nächsten kommen ihr immer näher und das letzte Kaliber schließlich entspricht genau den Abmessungen und der Form des Produkts, das Sie erhalten müssen. Stahl ist unnachgiebig und muss nach und nach verformt werden, indem er nacheinander alle Kaliber durchläuft. Deshalb haben die meisten Mühlen nicht ein Walzenpaar, sondern mehrere. Betten mit Rollen (sogenannte Ständer) werden parallel entweder in einer Reihe oder in einem Schachbrettmuster installiert. Das heiße Werkstück rauscht von Gerüst zu Gerüst über die Rollgänge, und selbst in jedem Gerüst bewegt es sich vor und zurück und durchläuft dabei alle Kaliber.
Heute finden Hochleistungs-Kontiwalzwerke immer mehr Verbreitung. Hier sind die Stände hintereinander in Reihe geschaltet. Nachdem das Werkstück einen Ständer passiert hat, tritt es in den zweiten, dritten, vierten usw. ein. Nach jeder Kompression wird das Werkstück gedehnt, und jeder nachfolgende Ständer muss in der gleichen Zeit ein Werkstück mit zunehmender Länge durch sich hindurchführen. Einige kontinuierliche Walzwerke walzen Metall mit einer Geschwindigkeit von 80 Metern pro Sekunde (290 Kilometer pro Stunde) und verarbeiten mehrere Millionen Tonnen pro Jahr. Zum Beispiel erreicht die Produktivität des 2000-Blech-Breitbandwalzwerks, das im Hüttenwerk Novolipetsk betrieben wird, 6 Millionen Tonnen. In der UdSSR wurden am All-Union Research Institute of Metallurgical Engineering grundlegend neue Gieß- und Walzwerke geschaffen. Ihre Prozesse des kontinuierlichen Gießens werden in einem einzigen Strom mit kontinuierlichem Walzen kombiniert. Heute arbeiten in unserem Land Dutzende solcher Walzwerke zum Walzen von Stahl-, Aluminium- und Kupferdraht. Der Bedarf an Rohren für den Transport von Öl und Erdgas über große Entfernungen erforderte die Gründung von Rohrwerken. Der Durchmesser von Öl- und Gasleitungen hat zugenommen. Die ersten Pipelines hatten einen Durchmesser von 0,2 Metern, dann begannen sie mit der Herstellung von Rohren mit großem Durchmesser - bis zu 1,4 Metern. Dabei kommen zwei grundsätzlich unterschiedliche Rohrfertigungstechnologien zum Einsatz. Der erste Weg: Das Werkstück wird auf 1200-1300 Grad Celsius erhitzt und dann auf einer speziellen Mühle ein Loch darin gemacht (es wird genäht) - man erhält ein kurzes Rohr (Hülse) mit dicken Wänden. Dann wird die Hülse zu einem langen Rohr gerollt. So entstehen nahtlose Rohre. Der zweite Weg: Das Stahlblech oder -band wird zu einem Rohr gerollt und geradlinig oder spiralförmig verschweißt. Kontinuierliche Anlagen zum Nahtstumpfschweißen von Rohren haben eine hohe Produktivität. Dies ist ein Komplex aus Dutzenden von Maschinen und Mechanismen, die in einer Produktionslinie arbeiten. Hier ist alles automatisiert: Der Bediener, der den Komplex verwaltet, muss nur die Tasten auf dem Bedienfeld drücken. Der Prozess beginnt mit der Erwärmung eines endlosen Stahlbandes. Dann rollen die Maschinen es zu einem Rohr, schweißen es an der Naht, strecken es in der Länge, reduzieren es im Durchmesser, kalibrieren es, schneiden es in Stücke, schneiden den Faden. 500 Meter Rohre pro Minute – das ist die Produktivität des Komplexes. In den letzten Jahren hat sich eine neue Richtung entwickelt: Walzwerke produzieren keine Rohlinge, sondern sofort fertige Maschinenteile. Auf solchen Walzwerken werden Achswellen von Automobilen und Traktoren, Textilspindeln, Teile von Traktoren, Elektromotoren und Bohrmaschinen gewalzt. Hier ersetzte das Walzen arbeitsintensive Operationen: Schmieden, Stanzen, Pressen und Bearbeiten auf verschiedenen spanenden Maschinen - Drehen, Fräsen, Hobeln, Bohren usw.
In diese Richtung fallen auch die weit verbreiteten Walzwerke, die gebogene Profile herstellen, und Walzwerke, die hochpräzise geformte Profile walzen. Die ersten Walzwerke biegen Produkte mit komplexer Form aus einem Stahlblech, die zweiten Walzwerke walzen komplexe Produkte mit sehr genauen Abmessungen. In beiden Fällen müssen die Produkte nicht maschinell weiterverarbeitet werden. Sie werden in Stücke der gewünschten Länge geschnitten und in Maschinen, Mechanismen und Gebäudestrukturen verwendet. Autor: Musskiy S.A.
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