Formgebung von Stahl

Die Formgebung von Stahl umfasst zahlreiche Verfahren zur Erzeugung von fertigen Produkten aus Stahl im Zuge der Stahlherstellung. Dabei werden die nach dem Vergießen von Stahl erzeugten Blöcke mittels des Fertigungsverfahrens Umformen in ihre endgültigen Abmessungen gebracht. Die Umformung erfolgt dabei meist durch Walzen, Schmieden oder Ziehen, wobei die massiven Stahlblöcke beispielsweise zu Blechen, Drähten, Schmiedeteilen, Schienen, Rohren oder Träger umgeformt werden.

Die Formgebung von Stahl wird in verschiedenen Anlagen durchgeführt. Handelt es sich bei dem zugrundeliegenden Umformprozess um das Walzen, so werden die Anlagen als Walzstraßen oder Walzwerke bezeichnet. Das Schmieden, d. h. die schlagartige Druckumformung, erfolgt in speziellen Schmiedeanlagen. Die verschiedenen Anlagen werden hinsichtlich der gefertigten Erzeugnisse unterschieden und beispielsweise als Grobblechstraße, Formstahlstraße, Rohrwalzwerk, Drahtstraße oder Stabstraße bezeichnet.

Abhängig von der Umformtemperatur wird der Umformprozess in die sogenannte Warmumformung und Kaltumformung unterteilt. Diese beiden Prozesse können in getrennten Anlagen durchgeführt werden oder in einer einzigen Walzstraße bei dem kontinuierlichen Durchlaufen der Produkte. Bei der Warmumformung werden die Stahlblöcke vor dem Umformprozess in Öfen auf Temperaturen von etwa 800 bis 1.300 °C erwärmt. Durch die höheren Temperaturen ist der Widerstand des Stahls gegenüber Umformung geringer, weshalb geringere Kräfte für die Umformung erforderlich sind. Um den Energiebedarf weiter zu verringern werden heutzutage die Blöcke oftmals im warmen Zustand in die Öfen der Walzwerke eingesetzt. Dazu werden beispielsweise die in der Stranggießanlage hergestellten Blöcke nicht vollständig abgekühlt, sondern direkt zum Walzwerk gebracht und sofort weiterverarbeitet. Bei der Kaltumformung werden die Stahlblöcke vor der Umformung nicht erwärmt. Durch diesen Prozess lassen sich hohe Abmessungsgenauigkeiten erzielen. Zusätzlich ist die Kaltumformung mit einer Festigkeitssteigerung der Werkstoffe verbunden, was an Veränderungen in der Mikrostruktur des Stahls liegt. Dieser Vorgang wird als Kaltverfestigung bezeichnet.

Durch eine gezielte Kombination von Warmumformung mit anschließender Kaltumformung lassen sich die Eigenschaften der gefertigten Produkte sehr genau an die Erfordernisse anpassen. Eine Weiterentwicklung stellt auch das sogenannte thermomechanische Walzen dar. Hierbei werden die Blöcke vor dem Umformprozess erwärmt und während des Walzvorganges gezielt abgekühlt. Dies erfordert eine optimale Prozesssteuerung, um die einzelnen Walzschritte, die Temperaturführung während dem Walzen und die beschleunigte Abkühlung nach dem letzten Walzschritt gezielt einzustellen. Zusätzlich muss die chemische Zusammensetzung der Stähle bereits in der Sekundärmetallurgie durch gezielte Zugabe von Legierungselementen an das thermomechanische Walzen angepasst werden.

Englische Übersetzung(en):

shaping of steel