Warum muss zwischen warmgewalztem und kaltgewalztem Stahl unterschieden werden? Was ist der Unterschied?

Sowohl das Warmwalzen als auch das Kaltwalzen sind Verfahren zur Formung von Stahlplatten bzw. -profilen und haben großen Einfluss auf die Struktur und Eigenschaften des Stahls.

Beim Stahlwalzen handelt es sich hauptsächlich um Warmwalzen, und Kaltwalzen wird üblicherweise nur zur Herstellung von kleinformatigem Stahl und dünnen Platten mit präzisen Abmessungen verwendet.

Typische Situationen beim Warm- und Kaltwalzen von Stahl:

1. Gute Korrosionsbeständigkeit: Das Grundmaterial und die Oberflächenbeschichtung der Platte weisen eine starke Korrosionsbeständigkeit auf. Als Beschichtung wird eine hochfeste Magnesium-Aluminium-Zink-Legierung verwendet, deren Korrosionsbeständigkeit die herkömmlicher Stahlplattenmaterialien bei weitem übertrifft.
2. Hohe Festigkeit: Aluminium-Magnesium-Zink-Platten weisen eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen starken Wind, Erdbeben und hohen Druck auf. Sie sind leichter als herkömmliche Stahlplattenmaterialien, weisen jedoch eine höhere Festigkeit und Steifigkeit auf.
3. Schön und langlebig: Das Material und sogar die Farbe der Platte sind sehr flach und die Oberflächenbeschichtung weist eine hervorragende Farbstabilität und Glanz auf, was die Lebensdauer erheblich verlängert.
4. Sicherheit: Die Platte verfügt über eine sehr hohe Feuerbeständigkeit und Sicherheitsleistung, wodurch Brände weitgehend verhindert werden können.
5. Bequeme Konstruktion: Im Vergleich zu herkömmlichen Stahlplattenmaterialien sind Aluminium-Magnesium-Zink-Platten leichter, bequemer zu konstruieren, verkürzen die Bauzeit und senken die Personal- und Materialkosten.

Warmwalzen

Stahlbarren oder -knüppel lassen sich per Definition bei Raumtemperatur nur schwer verformen und verarbeiten. Zum Walzen werden sie im Allgemeinen auf 1100–1250 °C erhitzt. Dieser Walzvorgang wird als Warmwalzen bezeichnet.
Die Endtemperatur beim Warmwalzen liegt im Allgemeinen bei 800–900 °C, danach erfolgt im Allgemeinen eine Abkühlung an der Luft, sodass der Warmwalzzustand dem Normalisieren entspricht.
Die meisten Stahlprodukte werden durch Warmwalzen gewalzt. Aufgrund der hohen Temperatur bildet sich auf der Oberfläche des im warmgewalzten Zustand gelieferten Stahls eine Schicht aus Eisenoxidablagerungen, sodass dieser eine gewisse Korrosionsbeständigkeit aufweist und im Freien gelagert werden kann.
Diese Schicht aus Eisenoxidzunder macht jedoch auch die Oberfläche von warmgewalztem Stahl rau und die Größe schwankt stark. Daher sollten Stahlprodukte mit glatter Oberfläche, präziser Größe und guten mechanischen Eigenschaften durch Kaltwalzen mit warmgewalzten Halbzeugen oder Fertigprodukten als Rohstoffen hergestellt werden.

Vorteile:

• Schnelle Umformungsgeschwindigkeit, hohe Leistung, keine Beschädigung der Beschichtung, es können verschiedene Querschnittsformen hergestellt werden, um den Anforderungen der Einsatzbedingungen gerecht zu werden; Kaltwalzen kann zu einer starken plastischen Verformung des Stahls führen und dadurch die Streckgrenze des Stahls erhöhen.

Mangel:

• Obwohl beim Umformungsprozess keine Heißplastizitätskompression stattfindet, sind im Querschnitt immer noch Restspannungen vorhanden, die sich zwangsläufig auf das Gesamt- und lokale Knickverhalten des Stahls auswirken.
• Kaltgewalzte Stahlprofile sind im Allgemeinen offene Profile, wodurch die freie Torsionssteifigkeit des Profils gering ist. Beim Biegen verdreht es sich leicht, und beim Zusammendrücken kommt es zu Biege-Torsionsknicken, und die Torsionsfestigkeit ist gering.
• Die Wandstärke des kaltgewalzten Stahls ist gering und an den Ecken, an denen die Platten verbunden sind, ist keine Verdickung vorhanden. Daher ist die Fähigkeit, örtlichen konzentrierten Belastungen standzuhalten, gering.

Kaltwalzen

Kaltwalzen bezeichnet ein Walzverfahren, bei dem die Form von Stahl durch Zusammendrücken mit dem Druck von Walzen bei Raumtemperatur verändert wird. Obwohl sich die Stahlplatte während des Vorgangs erwärmt, wird dies dennoch als Kaltwalzen bezeichnet. Insbesondere beim Kaltwalzen werden warmgewalzte Stahlrollen als Rohstoffe verwendet. Nach dem Beizen zum Entfernen der Oxidschicht werden sie druckverarbeitet, und das Endprodukt sind hartgewalzte Rollen.

Im Allgemeinen muss kaltgewalzter Stahl, wie verzinkte und farbbeschichtete Stahlplatten, geglüht werden, damit auch die Plastizität und Dehnung gut sind. Sie werden häufig in der Automobil-, Haushaltsgeräte-, Eisenwaren- und anderen Industrien verwendet. Die Oberfläche kaltgewalzter Platten weist eine gewisse Oberflächengüte auf und fühlt sich glatt an, was hauptsächlich auf das Beizen zurückzuführen ist. Die Oberflächengüte warmgewalzter Platten entspricht im Allgemeinen nicht den Anforderungen, daher müssen warmgewalzte Stahlbänder kaltgewalzt werden. Die dünnste Dicke warmgewalzter Stahlbänder beträgt im Allgemeinen 1.0 mm und beim Kaltwalzen kann sie 0.1 mm erreichen. Beim Warmwalzen wird über der Kristallisationstemperatur gewalzt, und beim Kaltwalzen wird unter der Kristallisationstemperatur gewalzt.

Die durch Kaltwalzen verursachte Formänderung des Stahls ist eine kontinuierliche Kaltverformung. Die durch diesen Prozess verursachte Kaltverfestigung erhöht die Festigkeit und Härte der hartgewalzten Spule und verringert die Zähigkeits- und Plastizitätsindikatoren.

Für die Endverwendung verschlechtert das Kaltwalzen die Stanzleistung und das Produkt ist für Teile mit einfacher Verformung geeignet.

Vorteile:

• Es kann die Gussstruktur des Stahlbarrens zerstören, die Körner des Stahls verfeinern und die Defekte der Mikrostruktur beseitigen, sodass die Stahlstruktur dicht ist und die mechanischen Eigenschaften verbessert werden. Diese Verbesserung spiegelt sich hauptsächlich in der Walzrichtung wider, sodass der Stahl bis zu einem gewissen Grad nicht mehr isotrop ist. Die beim Gießen entstehenden Blasen, Risse und Lockerheiten können auch unter hoher Temperatur und hohem Druck verschweißt werden.

Mangel:

• Nach dem Warmwalzen werden die nichtmetallischen Einschlüsse (hauptsächlich Sulfide und Oxide sowie Silikate) im Stahl zu dünnen Blechen gepresst, was zu einer Schichtung führt. Durch die Schichtung werden die Zugfestigkeitseigenschaften des Stahls in Dickenrichtung erheblich verschlechtert, und beim Schrumpfen der Schweißnaht kann es zu Rissen zwischen den Schichten kommen. Die durch das Schrumpfen der Schweißnaht verursachte lokale Dehnung erreicht häufig ein Mehrfaches der Streckgrenze, was viel größer ist als die durch die Last verursachte Dehnung.
• Restspannungen, die durch ungleichmäßige Abkühlung entstehen. Restspannungen sind die inneren, selbstausgleichenden Spannungen ohne äußere Krafteinwirkung. Warmgewalzte Stahlprofile mit verschiedenen Querschnitten weisen diese Art von Restspannungen auf. Generell gilt: Je größer der Querschnitt des Stahlprofils, desto größer die Restspannung. Obwohl die Restspannungen selbstausgleichend sind, haben sie dennoch einen gewissen Einfluss auf die Leistung von Stahlbauteilen unter äußeren Kräften. Sie können sich beispielsweise nachteilig auf Verformung, Stabilität, Ermüdungsbeständigkeit usw. auswirken.