Belangrijkste Innovaties in Moderne Staaf- en Lichtprofielwalzwerken

Hoofdkenmerken van een Modern Staaf- en Lichtprofielwalzwerk

Het doel van een staaf- en lichtprofielwalzwerk is om staalblokken op te warmen en te walzen tot staven en lichtprofielen. De productie van staven en lichtprofielen in deze walzwerken onderhevig aan constante verandering. Er is een groeiende eis aan de kwaliteit van deze producten alsook aan de flexibiliteit en kosteneffectiviteit van deze walzwerken. Dit heeft de ontwikkeling van nieuwe en innovatieve technologieën en processen genoodzaakt. Moderne staaf- en lichtprofielwalzwerken zijn hogesnelheidswalzwerken die in staat zijn om staven en lichtprofielen van speciale staalkwaliteitsgraden en constructiestalen te walzen bij hoge productiesnelheden, terwijl investerings- en exploitatiekosten op een redelijk niveau worden gehouden.

Eisen aan Moderne Walzwerken

Moderne staaf- en lichtprofielwalzwerken worden verwacht aan de volgende eisen te voldoen:

• Hoge beschikbaarheid van de walzwerk gekoppeld met hoge productiviteit en hoge opbrengst.
• Voldoen aan de behoefte aan laag onderhoud.
• Voldoen aan de behoefte aan lagere energieverbruik.
• Nauwere dimensietoleranties.
• Negatieve toleranties (in profielgewicht).
• Geen variatie in afmetingen over de hele lengte.
• Uniforme fysieke eigenschappen.

Belangrijke Kenmerken en Technologieën

Om aan deze eisende eisen te voldoen, worden veel belangrijke kenmerken geïntegreerd in moderne staaf- en lichtprofielwalzwerken. Enkele hiervan worden hieronder beschreven.

Opverwarmingsoven

Moderne staaf- en lichtprofielwalzwerken zijn uitgerust met energie-efficiënte loopbalkovens die normaal geautomatiseerd zijn. Deze opwarmovens verwarmen de blokken uniform tot de doeltemperaturen bij de vereiste productiesnelheden en zonder loopbalksporen en zonder koude plekken. Deze ovens zijn in staat om koude of warme blokken als laadmateriaal in de oven te ontvangen. De moderne opwarmovens hebben de kenmerken van (i) superieure geconfijde blokkwaliteit, (ii) betere verwarmingsefficiëntie, (iii) zeer laag brandstofverbruik, (iv) minimale schilverlies, wat bijdraagt aan hoge materiaalopbrengst, (v) lage ontkoolstofzinge en dus geschikt voor hogere staalkwaliteitsgraden, en (vi) maximale operationele flexibiliteit en goede werkomstandigheden zelfs bij lage productiviteit.

Huisloze Walzstand (Housingless Roll Stand)

De huisloze (HL) walzstanden worden normaal gebruikt in de ruw- en tussengroepen van standen in moderne staaf- en lichtprofielwalzwerken. Het modulaire ontwerp stelt het gebruik van HL-standcassettes in alle mogelijke configuraties toe, zoals horizontaal, verticaal, kantelbaar en universele configuratie. De standafmetingen verschillen, afhankelijk van de benodigde afmetingen van de walsen en walsjaren, passchema, pasvorm alsook de tandwielkast- en motorkenmerken. De hoofdkenmerken van de HL-staanden zijn compactheid en rigiditeit van componenten, lage walsbuigingsmodulus, duurzame meerrijige rolager met zelfuitlijmende kokerlager onder belasting, spelvrije balansering van kokerlager, rolbalken ontworpen voor eenvoudige en exacte afstelling van geleiden en beschermingen, enz. De voordelen van deze standen omvatten (i) besparing in de diepte en afmeting van de fundering, (ii) het gewalste product voldoet aan de vereiste vorm- en dimensietoleranties, (iii) er is tijdsbesparing bij standveranderingen omdat het walsveranderen buiten de walslijn plaatsvindt, (iv) er is een significante reductie in onderhoudstijd door minder componenten en betere toegankelijkheid, (v) geautomatiseerde walsgatafstelling, en (vi) operationele flexibiliteit aangezien dezelfde standeenheid in elke positie kan worden gebruikt.

Reducerende Maatwalzwerk (Reducing Sizing Mill - RSM)

Dit is een veelzijdige, veelgevraagde walsgetechnologie. Het wordt ook wel precisie maatwalzwerk genoemd. Vanaf bestaande conventionele walswerken is het moeilijk om te voldoen aan de eisen van nauwe toleranties. Dit kan alleen met moeite en ten koste van verlies van efficiëntie, met name met betrekking tot verlies van walswerkbezettingslag en lagere opbrengsten. Soms is dit niet haalbaar of kostenverhogend. In conventionele ruw- en tussenvwalzwerken wordt de tolerantie van het eindproduct voornamelijk beïnvloed door de variaties in het dwarsdoorsnede van het voermateriaal in de afwerksectie van de walzwerk. RSM profiteert van de speciale kenmerken van de 3-wals technologie, waarbij de spreiding tijdens vervorming laag is en de vervormingsefficiëntie hoog is. De voordelen van het reducerende maatwalzwerk zijn talrijk. RSM wordt in de walslijn geïnstalleerd met het doel om elke gewenste eindmaat te walzen tot zeer nauwe toleranties. Het is mogelijk om elke walsgat onder belasting af te stellen en het kan volledig geautomatiseerd worden.

Thermomechanisch Walzen

Dit wordt ook wel laagtemperatuurwalzen genoemd en is in essentie een methode voor online controle van de uiteindelijke materiaaleigenschappen tijdens het walsproces. Het omvat materiaalvervorming toegepast in de laatste passen van de walzwerk, binnen de temperatuurbereiken die overeenkomen met gedeeltelijke rekristallisatie of onderdrukking van rekristallisatie. Door de superieure kwaliteit van het product met verbeterde metallurgische en mechanische eigenschappen kan direct bij de walzwerk worden verkregen door simpelweg te werken bij lagere wals temperaturen. Zodra rekristallisatie wordt onderdrukt, treedt korrelverfijning op, wat resulteert in verbeterde technologische eigenschappen van het eindproduct. Daarnaast verbetert de oppervlaktekwaliteit aanzienlijk. De voordelen van thermomechanisch walzen zijn fijn korrelgrootte, vermijding van offline normaliseren, verbeterde laagtemperatuurzwaarte, betere eigenschappen na warmtebehandeling voor cementatiestalen, kortere aanlaagtijd voor veerstalen, verbeterde vermoeidheidssterkte van het eindcomponent, hogere trekkracht voor micro-gelegeerde stalen bereikt direct in-line, en gereduceerde ontkoolstofdiepte, etc.

Looprek-type Afkoelbed

Het doel van het afkoelbed van een beweegbaar rekontwerp is om de gewalste staven of lichtprofielen uniform te luchtkoelen en ze op een gefaseerde manier te transporteren van de ingang van het afkoelbed naar de afvoerkant. De voorste einden van de staven en lichtprofielen worden ook uitgeniveleerd aan de afvoerkant en een vast aantal gewalste stukken worden gestuurd naar de eindlengtesnijder door koude schaar en bundeling of stapeling. Het beweegbare rek-type afkoelbed is normaal van een loopbalkontwerp. Het mechanisme zorgt ervoor dat de staven en lichtprofielen uniform over de getande rekken worden gepositioneerd. Het afkoelbed wordt meestal ontworpen rekening houdend met de kleinste en maximale afmeting van de staven en lichtprofielen die worden gewalst, geleverd vanaf de afwerkstand van de walzwerk, en de afkoeltijd die nodig is voor de diverse afmetingen van de staven en lichtprofielen. Rek-type afkoelbedontwerp hangt af van staven die eerder op gegeven lengtes zijn geknipt, om ze te vertragen, ze dwars over een afkoeloppervlak te transporteren waardoor de gewalste staven of lichtprofielen in een heel wijd bereik van lengtes zo recht mogelijk worden gehouden, de staven of lichtprofielen aan het einde van het afkoeloppervlak te verzamelen in vooraf bepaalde pakken afgestemd op de eisen van de koude schaar, en uiteindelijk ze op een rollenbaan te laten aflopen die de pakken naar de koude schaar transporteert. Een typisch afkoelbed is weergegeven in Fig 1

Fig 1 Een typisch afkoelbed

Afwerkgebied: Rechtzetten, Scheren, Bundelen en Stapelen

Er zijn diverse oplossingen beschikbaar voor de afwerking van staven en profielen in het afwerkgebied van de walzwerk. Een typisch staafwalzwerk zou een koude schaar met meetbalk omvatten terwijl een profielwalzwerk een rechtzetmachine zou hebben die voedt naar een koude schaar. Correcte laagvoorbereiding is de sleutel tot productiviteit en dit wordt bereikt door profielvoedingssysteem. Vliegende koude scharen worden ook gebruikt wanneer de productiesnelheden hoog zijn vanaf de walzwerk. Meervoudige rechtzetters worden gebruikt bij hoge productiviteitssnelheden. Het concept is om afkoelbedlengtes te rechtzetten om minder voederoperaties te hebben en betere benutting van de rechtzetwalzen. Correcte uitlijning en centrering van de staven onder de walsen is essentieel. De recente verbeteringen in dit gebied zijn (i) gebruik van automatische profielvoeding naar de rechtzetters, (ii) snelle verandering van walsets gemonteerd op een stand door een wagentje, gemotoriseerde walsgatafstelling, en (iv) de gehele eenheid is gemonteerd op een platform dat uit de lijn kan worden verschoven voor onderhoud zonder de walzwerkproductie te stoppen. Verder, om de staaflaag op de afkoelbed-uitloop rollenbaan voor te lijnen, wordt meestal een kettingoverbrenging en een wagentje-type extractiesysteem geleverd, zodat de staven worden uit de bedrekken ingedrukt op de vereiste middelijn afstand tussen de staven en zo worden gehouden door zacht neerleggen op de uitloop rollenbaan met de wagentjes.

Bundelen en Stapelen

Het bundel- en stapelgedeelte van de walzwerk kan ook veel oplossingen hebben. Een typische oplossing bestaat uit een eenvoudige bundelmachine terwijl voor profielen magnetische stapelaars de norm zijn. Alle operaties moeten gemeteniseerd en geautomatiseerd zijn inclusief de verwijdering van de korte staven of het labelen in ideale scannpositie van tags. Speciale aandacht wordt normaal gegeven aan de eindvorm van de bundels, met optimale rangschikking van de staven en profielen. Stapelaars kunnen verschillende ontwerpen hebben afhankelijk van de eis. Voor precieze stapeling van de lichtprofielen wordt het overhead pendelsysteem gebruikt terwijl voor licht-middelzware profielen het stapelsysteem met magneten onderaan wordt gebruikt.

Staftellsysteem

Het staftellsysteem bestaat uit automatische staftelling die op een optisch principe werkt en scheidingssysteem voor het vormen van bundels. Het scheidingssysteem is samengesteld uit drie vaste kettingoverbrengingen tussen welke het tellsysteem is geïnstalleerd. Het optische apparaat samen met een pulsgenerator geïnstalleerd op de kettingoverbrengingsaandrijving voert de telling en registratie uit van elke enkele staaf in transitie zonder overlappende of dubbele telling.

Binden en Strengen

Staaf- en profielwalzwerken hebben bind- en strengmachines voor bundels en stapels. Deze machines zijn ontworpen voor continue operatie. Bindmachines gebruiken commerciële draad voor binden en de machinekop is hydraulisch bediend. De strengmachines zijn pneumatisch bediend en gebruiken commerciële staalstrengen van verschillende beschikbare breedtes. Strengen kan uitgevoerd worden door klemmen of lassen.