Vorlesung „Maschinen und Anlagen der Umformtechnik II“ Modul S ...

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Vorlesung 

„Maschinen und Anlagen der 

Umformtechnik II“ 

Modul S Maschinen für das Walzen 

Dipl.-Ing. Jens Baur 

Maschinen und Anlagen der Umformtechnik I/II 

Gliederung der Vorlesung 

Überblick arbeitsgebundene Maschinen 

Maschinen und Werkzeuge für das Schmieden 

Maschinen und Werkzeuge für das Fließpressen 

Maschinen für das Strangpressen 

Maschinen für das Walzen 

Anlagen für Erwärmung, Transfer, Schmierung, Nachbehandlung 

Maschinen und Anlagen der Umformtechnik II – Modul S – Maschinen für das Walzen 

Institute for Metal Forming Technology | Dipl.-Ing. Jens Baur | 24.06.2008 

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Quelle: L‘Institut de France 



A 

B 

C 

D 

E 

F 

G 

H 

I 

L 

M 

Grundlagen 

Umformvorgang 

Weggebundene Maschinen 

Kraftgebundene Maschinen 

Vergleich mechanische/hydraulische Pressen 

Zieheinrichtungen 

Mechanisierung der Blechumformung 

Anlagen für die Blechumformung 

Werkzeuge für die Blechumformung 

Maschinen und Werkzeuge für die Hydro-Blechumformung 

Maschinen und Werkzeuge für die Hydro-Rohrumformung 



Walzen von Stahlblech nach Leonard da Vinci 


Institute for Metal Forming Technology | Dipl.-Ing. Jens Baur | 24.06.2008

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Quelle: Pischel 

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Walzen von Stahlblech 

Kupferstich 

1734 










Walzen von Flachmaterial 




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Quelle: Wikipedia 

Quelle: IFU 

„Eisenwalzwerk (Moderne Cyklopen)“ 

von A. v. Menzel (1872 – 1875) 



Verfahrensablauf Walzen 

Bramme 

Warmwalzen 

Kühlen 

Beizen 

Kaltwalzen 

Oberflächenbehandlung 

Coil 

reversierend, mehrstufig 

Mehrstufig, zum Schluss dressieren 

Glühen, Oberflächenbehandeln 



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Quelle: SMS DEMAG 

Prozessschritte bei der Herstellung von Kaltband 

Guss Wärmebehandlung 

Bramme 

Quelle: Hydro Aluminium 



Prozesskette Aluminiumblech 

Warmwalzen 

Warmwalze 

Mehrgerüst- 

Walzline 

Kaltwalzen Glühen 

Kaltwalze 

Haubenglühe 



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Quelle: Wieland 

Partikel Körner 

Quelle: 

Hydro Aluminium 

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Prozesskette Blech Kupferlegierung 



Gefüge-Entwicklung bei der Herstellung 

von Aluminium-Blechen 

Pilgerw. Tandemw. 

Guss Wärmebehandlg. Warmwalzen Kaltwalzen Glühen 



�01.) Erzhochbahn 

02.) Erzentladebunker 

03.) Entladestation für 

Zuschläge 

04.) Auftauhalle 

05.) Vormischbetten 

�06.) Reservebetten 

Quelle: Salzgitter 

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Quelle: IEHK 

Sinterei 

�06.) Reservebetten 

07.) Erzmischbetten 

08.) Dosierbunker 1-8 

09.) Silo 1 und 2 

�10.) Mischgutbunkeranlage 

11.) Entladestation für Koksgrus 

Hochofen 

Gicht 

Schacht 

Kohlensack 

Rast 

Gestell 

�12.) Koksgrus-Mahlanlage 

13.) Kleinkokslager 

14.) Mischtrommel 

15.) Sintermaschine 

16.) Sinterkühler 

17.) Sinterverladung z. Hochofen 

�18.) Umspannstation 

19.) E-Filter- 

Prozessgasentstaubung 

�20.) Gebläsehalle 

�21.) Kamin 

22.) Betriebswerkstatt 

23.) 30-kV-Anlage 

24.) Raumentstaubung 

25.) Kompressoren und 

Heizanlagen 

26.) Waschkaue 

�27.) Betriebsgebäude 

28.) Koksgasleitung 

29.) Öle und Schmierstoffe 



Gasabzug 

Gichtglocke 

Gerüst 

Koks 

Möller 

Heißwindringleitung 

Windformen 

Schlacke 

Roheisen 

Abstich 



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Kokerei 

01.) Kohle von der Misch- und Mahlanlage 

02.) Kohlenbunker 

03.) Wiegegefäße 

04.) Füllwagen 

05.) Ofenkammer 

06.) Steigrohr 

07.) Regenerator 

08.) Überleitmaschine 

09.) Löschwagen 

10.) Koksrampe 

11.) Koks zum Hochofen 

12.) Entstaubung Koksausstoß 

13.) Druckmaschine 

14.) Gas zur Kohlenwertstoffanlage 

15.) Kamin 

Quelle: Stahl-Zentrum 



Drehstrom-Lichtbogenofen mit Bodenabstich 



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Quelle: Alunorf 

Stranggießanlage 

Bramme 





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Quelle: Europa-Verlag 

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Abguss Konverterpfanne 

Warmwalzen 





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13.) Auslaufrollgang / Bandkühlung 

14.) Unterflurhaspel 

15.) Coilquertransport 

16.) Coillängstransport 

17.) Rohbundwaage 

18.) Muldenhubbalken 

19.) Höckerhubbalken 

20.) Schopf- und Probenschere 

21.) Coilaußenumreifung 

22.) Umreifung durch das Coilauge 

23.) Fertigbundwaage 


Quelle: Fischer 

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Warmbreitbandstraße 

Vorgerüst 

01.) Vorbrammenzufuhrrollgang 

02.) Entbartungsanlage 

03.) Wärmofen Nr. 5, Hubbalkenofen 

04.) Wärmofen Nr. 4, Stoßofen 

05.) Wärmofen Nr. 3, Stoßofen 

06.) Abgaswärmenutzung der Öfen 3, 4, 5 

07.) Presswasserentzunderung 

08.) Brammenstauchpresse 

09.) Vorstraße 

10.) Schopfschere 

11.) Presswasserentzunderung 

12.) Fertigstaffel 





Quelle: Dillinger Hüttenwerke 

22 

Quelle: Dillinger Hüttenwerke 

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Walzgerüst, einlaufende Bramme 



Warmwalzanlage (Stahl) 



Kühlstrecke 

Vorgerüst 

Quelle: voestalpine Stahl GmbH Maschinen und Anlagen der Umformtechnik II – Modul S – Maschinen für das Walzen 



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Quelle: Alcan 

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Warmwalzanlage 



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Warmwalzwerk 



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Warmspaltanlage 

01.) Abhaspel 

02.) Richtmaschine 

03.) Inspektionsstand 1 

04.) Querteilschere 

05.) Streifenschere 

06.) Saumschrottzerhacker 

07.) Schlingengrube 

08.) Bremsgerüst 


10.) Aufhaspel 

11.) Bundhubwagen 

12.) Umreifung (Außen) 

13.) Kippstuhl 

14.) Umreifung durch das Coilauge 

15.) Ablagegestell/Stapler 

16.) Drehteller 

17.) Paket-Umreifung 

18.) Bund-Übernahmewagen 

19.) Kippstuhl 

1.) Schubbeize 

2.) Kontibeize 

3.) Tandemstraße 

4.) Glüherei 

5.) Dressierstraße 

6.) Coillinie 




Kaltwalzwerk 



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Warmbreitquerteilanlage 

01.) Coilzuführung 

02.) Abhaspel 

03.) Einlauftreiber 

04.) Stempelmaschine 

05.) Besäumschere 

06.) Saumschrottzerhacker 

07.) Richtmaschine 1 



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Kaltwalzen 






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Werkzeug- und Stützwalzen für das Kaltwalzen von 

Stahlblech 

Contibeize 

1.) Hubbalkenförderer 

2.) Bundvorbereitungshaspel 

3.) Bundvorbereitung 

4.) Hilfshaspel 

5.) Abwickelhaspel 

6.) Treiber und Richtmaschine 

7.) Schweißmaschine 

8.) Schlingenspeicher 

9.) Streckbiegerichter 

10.) Flachbeize 

11.) Spülbereich 

12.) Trockner 

13.) Auslaufschlingenspeicher 

14.) Besäumscheren 

15.) Inspektionsstand 

16.) Einölmaschine 

17.) Aufwickelhaspel 






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1.) Bundvorbereitung 



4.) Beizbecken 

5.) Spülzone 

6.) Bandtrockner 



9.) Lenktreiber 

10.) Dressiergerüst 






Schubbeize 

Kaltwalzwerk 





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1.) Abhaspel 

2.) Richtmaschinen 

3.) Schopfscheren 


5.) Einlaufspeicher 

6.) Vorerhitzer 

7.) Strahlrohrofen 

8.) Schnellkühlstrecke 

9.) Steuerrollen 

10.) Hot Bridle 

11.) Zinkpott 

12.) Düsenabstreifsystem (Airknife) 

13.) Heißmessstelle 

14.) Mikroblumenanlage 

15.) Kühlturm 

16.) Bandkühlung 

17.) Zinkschichtdickenmessanlage 

18.) Quarto-Dressiergerüst 

19.) Streckrichtanlage 

20.) Chromatpassivierung 


22.) Auslaufspeicher (leer) 



Feuerverzinkungsanlage 

�22a.) Auslaufspeicher (gefüllt) 

23.) Inspektion 

24.) Banddickenmessung 

25.) Elektrostatische Ölmaschine 

26.) Trennschere 

27.) Aufhaspel 1 

28.) Aufhaspel 2 



Dressierstraße 



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10.) Elektrolytische Verzinkung mit 

17 Zellen 

11.) Phosphatierung 

12.) Chromatspüle 


14.) Auslaufspeicher 







Elektrolytische Verzinkung 


2.) Schopfschere 



5.) Bandvorreinigung 

6.) Streckrichter 

7.) Elektrolytische Reinigung 

8.) Spüle 

9.) Beize 



PRETEX-Anlage 



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1.) Abhaspel 


3.) Schere 

4.) Haftmaschine 

5.) Inspektionstisch 


7.) Vorbehandlung 

8.) Chemcoater 

9.) Trockner 

10.) Kühler 

11.) Primerstation 

12.) Primerofen 

13.) Wasserkühler 

14.) Finishstation 

15.) Finishofen 

16.) Kaschierkalander 

17.) Wasserkühler 

18.) Auslaufspeicher 


20.) Schutzfolienkalander 


22.) Rotierende Schere 



�01.) Abhaspel 



04.) Spaltschere 

05.) Wechselschere 


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Oberflächenveredlung, Bandbeschichtung 



Spalt- und Verpackungsanlage 

�06.) Messerbauplatz 

�07.) Bremsgerüst 

08.) Elektrostatische Einölung 


10.) Drehkreuz 1 

�11.) Drehkreuz 2 �15.) Waage 

12.) Abbindemaschine 16.) Abnahmestation 

�13.) Stapelmagnet 

14.) Automatische Verpackung 



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Quelle: Alcan 

Quelle: Danieli Fröhling 

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Inspektion eines Coils 



Anlagen Spaltanlage 



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Quelle: Rasselstein 

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Herstellung von Weißblech aus Warmband 




Prozessschritt bei der Herstellung von Weißblech: 

Warmband 

Warmband 

Warmgewalztes Stahlband ist der Ausgangsstoff für die Weiterverarbeitung zum Weißblech. Eine 

Rolle – auch Coil genannt – wiegt bis zu 27 Tonnen. Das aufgewickelte Stahlband, auch 

Warmband oder Warmbreitband genannt, ist etwa zwei bis drei Millimeter dünn 




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Prozessschritte bei der Herstellung von Weißblech 



Prozessschritte bei der Herstellung von Weißblech: 

Beizen 

Beizen im Säurebad 

Die Verarbeitung beginnt mit dem Beizen des Warmbandes. Hierbei wird die durch das Warmwalzen 

entstandene Eisenoxidschicht wieder vom Stahl entfernt. Dazu muss das Band, vorübergehend endlos 

aneinander geschweißt, vier hintereinander liegende Behälter mit Schwefelsäure passieren. Nach dem 

Beizen wird das Band gespült, getrocknet, teilweise an den Kanten besäumt, eingeölt und erneut zu 

Rollen mit einem Gewicht von bis zu 27 Tonnen aufgewickelt. 




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Kaltwalzen 

Kaltwalzen auf der Tandemstraße 

Das vorbehandelte Warmband wird nun auf einer der beiden Kaltwalz-Tandemstraßen auf Enddicken 

zwischen 0,12 und 0,49 Millimeter gebracht. Die Kaltwalz-Tandemanlagen bestehen aus Gerüsten, die 

jeweils vier übereinander liegende Walzen tragen -- je eine große Stützwalze außen und zwei kleinere 

Arbeitswalzen in der Mitte, zwischen denen das Band hindurchläuft. Der Walzspalt wird mit einem 

Gemisch aus Palmöl und Wasser geschmiert, nur so ist eine Verringerung des Warmbandes um mehr 

als 90 Prozent möglich. Außerdem müssen Walze und Band mit großen Wassermengen gekühlt werden. 

Der Verbrauch wird durch ein Kreislaufsystem relativ gering gehalten. 




Durchlaufglühen 

Durchlaufglühen 

Durch die Formänderung beim Kaltwalzen wird das Band hart und spröde und ist in diesem Zustand als 

Verpackungswerkstoff nicht geeignet. Das rekristallisierende Glühen des entfetteten Bandes stellt die 

notwendige Verformbarkeit wieder her. 

Beim Durchlauf-Glühverfahren passiert das Band in senkrechten Schlaufen einen etwa zweiminütigen 

Glühzyklus. Ein Schutzgas im Ofen verhindert die Oxidation der Bandoberfläche. Das im Durchlauf bei bis 

zu 880 Grad Celsius kurzzeitgeglühte Band ist härter und federsteifer als das im Haubenofen behandelte 

Material. 




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Reinigen, Entfetten 

Reinigen und Entfetten 

Nach dem Kaltwalzen wird das Warmband zunächst von Verunreinigungen und Resten der 

Schmierflüssigkeit gesäubert: Bei einem elektrolytischen Entfettungsverfahren durchläuft das Band unter 

Stromeinwirkung ein alkalisches Bad. Anschließend wird es gebürstet, gespült, getrocknet und wieder zu 

Rollen bis zu einem Gewicht von 23 Tonnen aufgewickelt. 




Haubenglühen 

Haubenglühen 

Die zweite Möglichkeit, das durch das Kaltwalzen hart und spröde gewordene Material wieder verformbar zu 

machen, ist das Hauben-Glühverfahren. 

Während dieses drei Tage dauernden Prozesses wird die zerstörte Kristallstruktur des Bandes wieder 

hergestellt. Dazu werden bis zu vier Stahlbandrollen übereinander gestapelt und unter den Schutz- und 

Heizhauben des Ofens auf eine Temperatur zwischen 600 und 800 Grad Celsius gebracht. Damit die 

Bandoberfläche nicht erneut oxidiert, wird ein sauerstofffreies Schutzgas eingesetzt. Im Vergleich zum 

Durchlauf-Glühverfahren wird bei dieser Art des rekristallisierenden Glühens eine geringere Härte des 

Materials erreicht. 




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Nachwalzen 

Nachwalzen 

Durch das Glühen ist zwar die Kristallstruktur des Stahlbandes wieder hergestellt worden, für die weitere 

Verarbeitung zu Weißblechverpackungen ist aber zusätzlich ein Nachwalzen erforderlich. Das Material 

würde sonst starke Knicke und ungleichmäßiges Umformverhalten aufweisen. Beim Nachwalzen beträgt 

die Dickenabnahme bis zu 40 Prozent. Zudem wird die für den Verwendungszweck relevante 

Oberflächenrauheit erzeugt und die Ebenheit des Bandes eingestellt. Nach diesem Arbeitsgang ist das 

so entstandene Feinstblech verkaufsfertig. Der weitaus größte Teil davon wird jedoch veredelt, bevor er 

das Weißblechwerk verlässt. 




Zerteilen, Spalten 

Zerteilen / Spalten 

Nach dem Veredeln kann das Weißblech entweder als Rolle (Coil) oder in verschiedenen Zuschnitten an 

den Verarbeiter weitergegeben werden: 

•Geradtafeln, für rechteckige Blechteile wie etwa Rumpfzuschnitte 

•Scrolltafeln, für runde Blechteile wie Deckel oder Näpfe 

•Schmalbänder für die Halbteilfertigung 




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Verzinnen, Verchromen 

Verzinnen / Verchromen 

Erst durch die Veredelung wird das Feinstblech zum Weißblech. Wieder als Endlosband 

zusammengeschweißt durchläuft das Material die elektrolytische Bandveredelungsanlage, wo entweder 

Zinn oder Chrom auf die Oberfläche aufgebracht wird. 

Nach der Veredelung mit Zinn muss das Band kurzzeitig über 232 Grad Celsius (Zinnschmelzpunkt) 

erwärmt werden, damit es das für Weißblech typische, glänzende Aussehen erhält. Anschließend wird es 

im Wasserbad abgeschreckt. Die übliche Zinndicke liegt zwischen 1,0 und 5,6 g/m2. 

Bei der elektrolytischen Verchromung wird eine deutlich geringere Schichtdicke, zwischen 0,05 und 0,1 

g/m2, aufgebracht. Verchromtes Feinstblech wird auch ECCS (Electrolytically Chromium Coated Steel) 

genannt und lässt sich ausschließlich lackiert weiterverarbeiten. 




Folienbeschichten 

Folienbeschichten 

Für bestimmte Anwendungen wird auf das Weißblech eine Kunststofffolie aus Polyethylenterephthalat 

(PET) oder Polypropylen (PP) aufgebracht – PET auf Chrom und PP auf Zinn oder Chrom. Dieses 

folienbeschichtete Material weist viele Vorzüge auf: Es besitzt ausgezeichnete 

Formgebungseigenschaften, hebt das Material optisch hervor und bietet einen vollständigen 

Korrosionsschutz. 




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Bedrucken, Lackieren 

Bedrucken / Lackieren 

Viele Produkte, deren Oberflächen mit Zinn oder Chrom veredelt sind, erhalten ihre optische Perfektion 

und ihren Korrosionsschutz erst mit einer Lackschicht. Verschiedene Farbtöne oder auch eine dekorative 

Bedruckung ergeben einen besonderen optischen Reiz. Übliche Verwendungszwecke sind dreiteilige 

Dosen für beispielsweise Konserven, Kronenkorken oder auch aufwändig bedruckte Schmuckdosen. 

Quelle: K. Lange 



Kräfte beim Greifen des Walzguts 



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Flachwalzen 




Geschwindgkeitsverhältnisse beim Walzen 



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Quelle: O. Pawelski 

Quelle: Lange 

Verlauf der Walzgeschwindigkeit im Walzspalt 



Schematische Darstellung einiger Bauarten von 

Walzgerüsten 



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Quelle: Lange 

Quelle: W. Wilms 

Einzelantrieb der Walzen eines Duogerüsts 



Erzeugung ebener Bänder 



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Quelle: SMS EUMUCO 

CVC-Walzgerüst 



Erzeugung eines U-Stahls durch Profilwalzen 

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Profilwalzen 




Walzen von Eisenbahnschienen 

Quelle: H. Hoff et al. Maschinen und Anlagen der Umformtechnik II – Modul S – Maschinen für das Walzen 

Quelle: gleisbau-welt.de 


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Quelle: Schuler 

Gerüste für das Walzbiegen 



Verfahren des Drückwalzens 

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Drückwalzen 




Drückmaschine 

Quellen: ESCA, SMF Maschinen und Anlagen der Umformtechnik II – Modul S – Maschinen für das Walzen 

Quellen: Wikipedia 


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Rundwalzen 











Profilwalzen 





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Rundwalzen eines Kegels 

Rohrwalzen 



über Stange ohne Innenwerkzeug 



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Rohrwalzen 



Kaltrohrerzeugung 

Quelle: Warmrohrerzeugung 

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Warmrohrerzeugung 




Quelle: Warmrohrerzeugung Maschinen und Anlagen der Umformtechnik II – Modul S – Maschinen für das Walzen 


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Rundwalzen

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Quelle: Dt. Massivumformung 


Prinzip des Radial–Axial-Ringwalzens 

Ringwalzen 





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Ringwalzen 

Ringwalzen 





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Ringwalzen auf einem Tischwalzwerk 



Vollräderwalzmaschine 




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Gewalzter Ring mit einem Außendurchmesser von 9 m 



Gewalzte Ringe im Turbinenbau 



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Quelle: MM-das IndustrieMagazin 

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Segment eines auf einem 3000-t-Radial-Gesenkbiegewalzwerk 

gefertigten Gehäuserings 

BaurJ-Ringwalzen- 

Nr.89-2005 










Verfahren für das Walzen von Rundmaterial 




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Quelle: MM-das IndustrieMagazin 

Quelle: Lange 

Anwendungsbeispiele gewalzter Ringe und Scheiben 



Längs-, Quer- und Schrägwalzen in schematischer 

Darstellung 



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Quelle: Mannesmann 

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Rohrwalzen über Dorn 








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Schrägwalzen 




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Schrägwalzen von Kugeln 










Querwalzen 





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Quelle: Lange 

Schrägwalzgerüst 



Querwalzverfahren für das Walzen von Rohrteilen 



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Gewindewalzen 




Arbeitsraum einer Gewindewalzmaschine mit zwei 

Rundwerkzeugen 

Quelle: Rollwalztechnik Abele + Höltich GmbH 



Quelle: unbekannt 

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Querwalzen von Gewinden 



Schrägwalzen von Gewinden 



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Quelle: Lange 

Verfahrensprinzip beim Querwalzen mit Flachbacken 



Verfahrensprinzip der WPM-Profilwalzmethode 




106 

Verfahrensprinzip Gewindewalzen mit Flachbacken

Vorlesung „Maschinen und Anlagen der Umformtechnik II“ Modul S ...

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