Walserijen Begrepen: Types, Processen en Toepassingen

Wat is Walsen?

In de metaalbewerking is walsen een vormgevingsproces waarbij metalen half-fabrikaten door een of meer paren rollen worden geleid om de dikte te verminderen, de dikte uniform te maken en/of een gewenste mechanische eigenschap toe te kennen.

Het concept is vergelijkbaar met het uitrollen van deeg. Walsen wordt geclassificeerd volgens de temperatuur van het gewalste metaal. Als de temperatuur van het metaal boven de rekristallisatietemperatuur ligt, dan heet het proces warmwalsen.

Als de temperatuur van het metaal onder de rekristallisatietemperatuur ligt, heet het proces koudwalsen. In termen van gebruik verwerkt warmwalsen meer tonnage dan elk ander productieproces, en koudwalsen verwerkt de meeste tonnage van alle koudvormingsprocessen.

Walzenhouder die paren rollen vasthouden, worden gegroepeerd tot walserijen die metaal, meestal staal, snel kunnen verwerken tot producten zoals constructiestaal (I-profielen, hoekprofielen, U-profielen), staafstaal, en rails. De meeste staalfabrieken hebben walserijafdelingen die half-fabrikaten omzetten in eindproducten.

Er zijn veel typen walsprocessen, waaronder ringwalsen, rolbuigen, rolvormen, profielwalsen en gecontroleerd walsen.

Wat zijn Walserijen?

De uitvinding van de walserij in Europa kan worden toegeschreven aan Leonardo da Vinci in zijn tekeningen. De vroegste walserijen in ruime vorm maar met dezelfde basisprincipes werden in het Midden-Oosten en Zuid-Azië al zo vroeg als 600 v.Chr. gevonden. De vroegste walserijen waren splijterijen, die uit wat nu België is, in 1590 naar Engeland werden geïntroduceerd.

Deze voerden platte staven tussen rollen om een ijzeren plaat te vormen, die vervolgens door gegolfde rollen (splijters) werd geleid om ijzeren staven te produceren. De eerste experimenten met walsen van ijzer voor blik plaatvonden plaats rond 1670.

In 1697 richtte majoor John Hanbury een molen op in Pontypool om 'Pontypool platen' te walsen – zwart plaat. Later werd dit opnieuw gewalst en gewitt om blik te maken. De eerdere productie van plaatijzer in Europa had plaatsgevonden in smedijen, niet in walserijen.

De splijterij werd aangepast om hoepen (voor vaten) en ijzer met een half-rond of andere profielen te produceren door middelen die het onderwerp waren van twee octrooien uit ca. 1679.

Een van de vroegste publicaties over walserijen kan worden herleid tot de Zweedse ingenieur Christopher Polhem in zijn Patriotista Testamente van 1761, waar hij walserijen noemt voor zowel platen als staafijzer. Hij legt ook uit hoe walserijen tijd en arbeid kunnen besparen omdat een walserij 10 tot 20 of meer staven tegelijk kan produceren.

Een octrooi werd verleend aan Thomas Blockley van Engeland in 1759 voor het polijsten en walsen van metalen. Een ander octrooi werd in 1766 verleend aan Richard Ford van Engeland voor de eerste tandemmolens. Een tandemmolen is een waarin het metaal in opeenvolgende stands wordt gewalst; Fords tandemmolen was voor het warmwalsen van draadstaven.

Types Walserijen

Afhankelijk van de vereisten van het proces en de rangschikking van de rollen, kunnen de walserijrollen in de volgende categorieën worden ingedeeld:

1. Twee-hoge Walserijen (Two High Rolling Mills)

Het bestaat uit twee rollen, die in tegengestelde richting draaien voor de gewenste beweging van het werkstuk. Het werkstuk wordt tussen de rollen gevoerd, die een volledige kracht uitoefenen, en het werkstuk neigen te vervormen en om te zetten in de gewenste vorm. De twee-hoge walserijen zijn verder onderverdeeld in twee categorieën: niet-terugdraaiende machines waarin rollen maar in één richting draaien en het werkstuk maar in één richting gevoerd kan worden, en terugdraaiende machines waarin beide rollen in beide richtingen draaien.

2. Drie-hoge Walserijen (Three High Rolling Mills)

De drie-hoge walserijen omvatten een rolhouder met drie parallele rollen één boven de ander. De aangrenzende rollen draaien in tegengestelde richting om het materiaal tussen de bovenste en middelste rol in één richting door te laten, en de onderste en middelste rol in de tegengestelde richting.

Het werkstuk wordt op zowel de heen- als de terugslag gewalst. Het werkstuk passeert door de onderste en intermediaire rollen, en keert terug tussen de middelste en bovenste rollen.

3. Vier-hoge Walserijen (Four High Rolling Mills)

De vier-hoge walserijen hebben een rolhouder met vier parallele rollen één boven de ander. De bovenste en onderste rollen werken in tegengestelde richting. De twee in het midden zijn kleiner dan de bovenste en onderste rollen, die ook bekend zijn als ondersteuningsrollen (backup rolls).

4. Tandem Walserijen (Tandem Rolling Mills)

De tandem walserijen bestaan uit een set van twee of drie strengen van rolsets in parallelle uitlijning. Een continue doorloop kan mogelijk zijn door elk met verandering van de richting van het materiaal.

5. Cluster Walserijen (Cluster Rolling Mills)

Cluster walserijen zijn een vorm van vier-hoge walserijen, waarbij elk van de werkrollen wordt ondersteund door twee of meer rollen voor het walsen van hard materiaal. Soms kan men werkrollen van minimaal diameter moeten gebruiken.