Platten & Coils

Edelstahl-Herstellungsprozess

Die Edelstahlproduktion umfasst hauptsächlich die Rohstahlherstellung, das Warmwalzen, das Kaltwalzen und andere Verfahrensschritte. Im Folgenden wird der Edelstahl-Produktionsprozess erläutert:

1. Rohstahlherstellungsverfahren für Edelstahl

Derzeit werden die Schmelzverfahren zur Herstellung von Edelstahl weltweit hauptsächlich in Ein-Schritt-, Zwei-Schritt- und Drei-Schritt-Verfahren sowie neue integrierte Produktionsverfahren unterteilt. Das Ein-Schritt-Schmelzverfahren lautet: flüssiges Eisen + AOD-(Argon-Sauerstoff-Raffinerieofen); das Zwei-Schritt-Verfahren lautet: EAF-(Elektrolichtbogenofen) + AOD-(Argon-Sauerstoff-Raffinerieofen). Das Drei-Schritt-Verfahren lautet: EAF-(Elektrolichtbogenofen) + AOD-(Argon-Sauerstoff-Raffinerieofen) + VOD-(Vakuumraffinerieofen). Neben mehreren traditionellen Produktionsverfahren wird derzeit auch das integrierte Produktionsverfahren – also der Produktionsprozess vom flüssigen Eisen direkt zum Edelstahl – von zahlreichen Unternehmen angewandt. Der Produktionsprozess lautet: RKEF-(Drehrohrofen-Elektroofen) + AOD-(Argon-Sauerstoff-Raffinerieofen).

2. Warmwalzverfahren für Edelstahl

Beim Warmwalzprozess von Edelstahl werden Brammen (hauptsächlich Strangguss-Brammen) als Rohstoffe verwendet; nach dem Erhitzen wird daraus durch Grobwalzaggregate und Feinwalzaggregate Bandstahl hergestellt. Das warm gewalzte Stahlband, das aus der letzten Walzstandeinheit des Feinwalzstrangs austritt, wird mittels Laminarstromkühlung auf die vorgegebene Temperatur abgekühlt und anschließend von der Aufwickelmaschine zu einer Stahlspule aufgewickelt. Die abgekühlte Stahlspule weist eine Oxidschicht an der Oberfläche auf und ist schwarz, weshalb sie allgemein als „schwarze Edelstahlspule“ bezeichnet wird. Nach Glühen und Beizen wird die oxidierte Oberfläche entfernt – dies ergibt die „weiße Edelstahlspule“. Der Großteil der im Edelstahlmarkt zirkulierenden Warmwalzprodukte besteht aus weißen Edelstahlspulen. Der spezifische Warmwalzprozess für Edelstahl ist wie folgt:

3. Kaltwalzprozess für Edelstahl

Nach dem Warmwalzen von Edelstahl werden einige warmgewalzte Edelstahlprodukte direkt durch die nachgelagerten Verarbeiter eingesetzt, während andere warmgewalzte Produkte vor der Verwendung einer weiteren Kaltwalzbehandlung unterzogen werden müssen.

Bei der Kaltwalzung von Edelstahl werden überwiegend warmgewalzte Edelstahlprodukte mit einer Dicke von 3,0–5,5 mm verwendet. Nach der Walzverarbeitung auf Kaltwalzanlagen entstehen daraus kaltgewalzte Edelstahlprodukte. Derzeit gibt es zwei Hauptverfahren für die Kaltwalzung von Edelstahl: Ein-Stand-Kaltwalzung von Edelstahl und Mehr-Stand-Kaltwalzung von Edelstahl. Der konkrete Produktionsprozess ist wie folgt:

Nach dem Kaltwalzen von Edelstahl muss dieser durch Glüh- und Beizanlagen geführt werden. Das Glühen von Edelstahl nach dem Kaltwalzen dient der Beseitigung der Verfestigung durch den Rekristallisationsprozess, um eine Weichmachung zu erreichen; der Zweck des Beizens besteht darin, die während des Glühens auf der Oberfläche des Stahlbandes gebildete Oxidschicht zu entfernen und die Oberfläche des Edelstahls zu passivieren, um die Korrosionsbeständigkeit der Stahlplatte zu verbessern.

Herstellungsprozess von warmgewalztem Stahl

1. Blockerwärmung: Der kalte Block wird in einem Heizofen auf eine geeignete Walztemperatur erhitzt. Die Heiztemperatur hängt von Faktoren wie der Zusammensetzung, der Form und den Walzanforderungen des Stahls ab. Grobwalzen: Der erhitzte Block wird in die Grobwalzanlage eingebracht und bei hoher Temperatur durch mehrere Walzständer hindurch gewalzt. Ziel des Grobwalzens ist es, die Querschnittsform und -abmessung des Blocks vorläufig so anzupassen, dass sie den Zielvorgaben nahekommen. Zwischenwalzen: Der nach dem Grobwalzen bearbeitete Block wird zur weiteren Umformung in die Zwischenwalzanlage eingebracht, um die Querschnittsform weiter anzupassen.

2. Der Glühprozess beim Warmwalzen: bezieht sich auf das Glühen des metallischen Werkstoffs nach dem Warmwalzen, um dessen innere Spannungen abzubauen und seine Duktilität sowie Zähigkeit zu verbessern. Der grundlegende Prozess ist wie folgt: Warmwalzen: Der metallische Werkstoff wird bei hoher Temperatur verarbeitet, um ihn in eine vorgegebene Größe und Form zu verformen. Beizen: Verunreinigungen wie Rost auf der Metalloberfläche nach dem Warmwalzen werden durch Beizen entfernt.

3. Endwalzen: Der Zweck des Endwalzens besteht darin, die Dicke und Breite der Coil auf die vorgeschriebene Größe einzustellen sowie bei einer geeigneten Endwalztemperatur eine glatte Oberfläche und Form zu erzeugen, die für den vorgesehenen Einsatz geeignet ist. Unsere neueste Ausrüstung – darunter Arbeitsumstellungs-Walzgerüste, Doppelkreuz-Walzgerüste und Online-Rollenschleifmaschinen (ORG) – steigert sowohl die Produktivität der Anlage als auch die Qualität der fertigen Coils durch eine präzise Kontrolle der Profilform („Crown“).

4. Auslaufstrecke und Aufwickeln: Stahlbänder werden nach dem Walzgerüst auf den Abrolltisch geleitet, wo sie zu Coils gewickelt werden. Während des Abrollens auf dem Tisch werden die Bänder mit Wasser besprüht, um sie auf die für das Wickeln geeignete Temperatur abzukühlen.

Herstellungsprozess von kaltgewalztem Stahl

Der Prozessablauf für kaltgewalzte Stahlbleche umfasst Glühen der Brammen, Lagerung, Entrostung, Wickeln, Beizen, Kaltwalzen, Anpassung der Beizflüssigkeit, Schneiden des Stahlbandes, Tempern und endgültige Verpackung.

1. Die von der Warmbandwalzanlage stammenden Stahlcoils werden entsprechend ihrer Art und Spezifikation gekühlt und im Stahlcoil-Lager vor der Beizanlage gelagert; anschließend werden die Stahlcoils planmäßig an den Stahlcoil-Förderer im Zuführbereich der Beizanlage übergeben.

2. Abwickeln, Schweißen, mechanisches Entzundern und Einweichen im Beizbad der Anlage, um die Eisenoxid-Zunderschicht von der Oberfläche des Bandstahls zu entfernen, anschließend Spülen. Der Großteil des Bandstahls muss anschließend endlos weitergewalzt und behandelt werden, während der konventionell gewalzte Bandstahl danach nicht gereinigt und geölt wird.

3. Bei der endlosen Kaltwalzung wird die Stahlspule über einen Looper zwischengespeichert. Bei konventioneller Walzung wird die Stahlspule am Abwickler im Zuführbereich abgewickelt, und das Bandstahlband wird nacheinander durch jede Walzstandeinheit geführt. Der Aufwickler im Austragsbereich wickelt den Stahl wieder zu Spulen auf und leitet diese je nach Produktart an verschiedene Bearbeitungseinheiten weiter.

4. Glühen und Nivellieren. Für die meisten gängigen Anwendungen, wie Tiefziehen und spezielles Ziehen von kaltgewalzten Blechen, erfolgt das Glühen in einem Vertikalgroßofen, um die mechanischen Eigenschaften des Bandes zu verbessern. Beim Nivellieren des kaltgewalzten Blechs kann ein Nivelliermittel zur Nassnivellierung aufgesprüht oder die Trockennivellierung angewendet werden. Üblicherweise beträgt der Nivelliergrad weniger als 3 %. Nach dem Nivellieren werden die mechanischen Eigenschaften und die Qualität des Bandes weiter verbessert. Einige kaltgewalzte Bleche werden in einem kontinuierlichen Glühofen abgerollt und verschweißt, im Schleifenpuffer zwischengelagert, anschließend oberflächenbehandelt und gereinigt sowie kontinuierlich in den Vertikalgroßofen zum Glühen eingebracht. Nach dem Verlassen des Glühofens erfolgt erneut ein Nivellieren, danach eine Kantenschneidung nach dem Richtvorgang und das Aufwickeln zu Stahlcoils mit vorgegebener Gewichtsangabe; diese werden über ein Förderband in das Zwischenlager zur Lagerung transportiert.

Normalglühverfahren für ungerichteten und gerichteten Elektroblechstahl

Siliziumstahl ist ein weichmagnetisches Material und das am weitesten verbreitete Legierungsmaterial unter den magnetischen Werkstoffen. Je nach Ausrichtungsrichtung der Kristallkörner im Produkt wird er in kornorientierten Siliziumstahl und nichtkornorientierten Siliziumstahl unterteilt. Hochwertiger und hocheffizienter nichtkornorientierter Siliziumstahl sowie kornorientierter Siliziumstahl mit hoher magnetischer Induktion müssen während des Herstellungsprozesses normalglüht werden, um die erforderliche Kornstruktur und die gewünschten magnetischen Eigenschaften zu erreichen.

1. Normalisierungs-Produktionsprozess für nichtorientierten Elektroblechstahl: 1. Das Bandstahl wird nach dem vorgeschalteten Vorwärmabschnitt ohne Oxidation auf 1000 °C erhitzt; 2. Der Strahlungsrohr-Heizabschnitt, der Heiz-/Kühlabschnitt und der Halteabschnitt dienen sämtlich als Halteabschnitte für die Normalglühbehandlung; 3. Der 2. Heiz-/Kühlabschnitt dient im Ofen als Kühlabschnitt, um das Bandstahl auf 850 °C abzukühlen; 4. Der Luftwischer, der Nebelkühlabschnitt und der 1. Wassersprühabschnitt bilden den ersten langsamen Kühlabschnitt außerhalb des Ofens, um das Bandstahl auf unter 750 °C abzukühlen; 5. Der Wassermantel-Kühlabschnitt dient als zweiter langsamer Kühlabschnitt außerhalb des Ofens, um das Bandstahl auf unter 600 °C abzukühlen; 6. Der 2. Wassersprüh-Kühlabschnitt dient als schneller Kühlabschnitt, um das Bandstahl auf unter 80 °C abzukühlen.

2. Normalisierungs-Produktionsprozess von ausgerichtetem Siliziumstahl: 1. Das Bandstahlmaterial durchläuft den Vorwärmabschnitt ohne Oxidation und wird auf 1100 °C erhitzt; 2. Es durchläuft den Strahlungsrohr-Heizabschnitt und wird auf 1120 °C erhitzt; 3. Es durchläuft den 1. Heiz-/Kühlabschnitt und wird auf 950 °C abgekühlt; 4. Der Ausgleichsabschnitt und der 2. Heiz-/Kühlabschnitt dienen beide als Ausgleichsabschnitte für die Normalisierungsbehandlung; 5. Schnelle Abkühlung auf 550 °C im Nebelkühlabschnitt; 6. Endgültige Abkühlung auf unter 80 °C im 1. Wasserstrahl-Abschnitt.

3. Forschung zur Reduzierung der Eisenverluste von gewalztem, elektrischem Siliziumstahl. Zu den wichtigsten Maßnahmen zur weiteren Senkung der Eisenverluste von gewalztem, elektrischem Siliziumstahl zählen die Verfeinerung der magnetischen Domänen (was insbesondere bei Hi-B-Stahl und bei Produkten mit einer Dicke von ≤ 0,23 mm wirksam ist), die Erhöhung des Siliziumgehalts, die Verringerung der Blechdicke sowie die Reduzierung der Größe der sekundär rekristallisierten Körner. Da ein zu hoher Siliziumgehalt im Siliziumstahl leicht zu einer Verschlechterung der Kaltumformbarkeit führt, ist der Beitrag zur Eisenverlustsenkung durch eine Erhöhung des Siliziumgehalts begrenzt. Daher stehen die Verfeinerung der magnetischen Domänen und die Verringerung der Blechdicke im Vordergrund der Bemühungen zur Reduzierung der Eisenverluste.

4. Die Erwärmungstemperatur des Stahlblocks muss 1360–1380 °C betragen (die Lösungstemperatur von MnS im Gleichgewichtszustand beträgt 1320 °C).

Herstellungsprozessablauf für Stahlbleche

Umfasst hauptsächlich die folgenden Schritte:

1. Koksherstellungsprozess: Der Koksbetrieb ist der Prozess, bei dem Kokskohle gemischt und zerkleinert wird, um sie in den Koksofen einzuführen und anschließend zu destillieren, wodurch heißer Koks und Koksofengas erzeugt werden.

2. Sinterproduktionsprozess: Beim Sinterbetrieb werden feinvermahlener Eisenerz, verschiedene Zusatzstoffe (Flussmittel) und feiner Koks gemischt und granuliert; anschließend werden sie über das Verteilsystem auf die Sinteranlage gegeben. Der feine Koks wird im Zündofen entzündet, und die Sinterreaktion wird durch Absaugen der Luft mittels des Abgasgebläses abgeschlossen. Das hochtemperaturgesinterte Erz wird zerkleinert, gekühlt und gesiebt und dann als Hauptrohstoff zur Schmelzung von Roheisen im Hochofen eingesetzt.

3. Hochofenproduktionsprozess: Beim Hochofenbetrieb werden Eisenerz, Koks und Flussmittel von oben in den Hochofen eingebracht; anschließend wird durch die unter dem Hochofenboden angeordneten Gebläsedüsen heiße, hochtemperaturige Luft eingeblasen, um ein Reduktionsgas zu erzeugen, das den Eisenerz reduziert und flüssiges Roheisen sowie Schlacke bildet.

4. Konverterproduktionsprozess: Das Stahlwerk leitet zunächst die geschmolzene Schmelze zur Vorbehandlungsstation für Entschwefelung und Entphosphorierung. Nach dem Konverterblasen wird sie je nach Eigenschaften und Qualitätsanforderungen der bestellten Stahlsorte zu verschiedenen Sekundärrefinierungsbehandlungsstationen (z. B. RH-Vakuum-Entgasungsstation, Ladle-Injection-Laugenblasstation, VOD-Vakuum-Sauerstoff-Blas-Entkohlungstation, STN-Mischstation usw.) geleitet, um verschiedene Behandlungen durchzuführen und die Zusammensetzung der flüssigen Stahlmasse anzupassen. Anschließend wird sie zur Stranggießanlage für große Stahlbrammen und flache Stahlbrammen geleitet, wo sie zu glühend heißen Stahlbrammen als Halbfertigprodukte gegossen wird. Nach der Prüfung sowie dem Abschleifen oder Abfackeln von Oberflächenfehlern kann das Material direkt an die nachgeschalteten Walzwerke zur Herstellung von Fertigprodukten wie Bandstahl, Walzdraht, Stahlplatte, Stahlcoils und Stahlblech weitergeleitet werden.

5. Stranggieß-Produktionsprozess: Das Stranggießen ist ein Verfahren zur Umwandlung von flüssigem Stahl in Stahlblöcke. Der stromabwärts verarbeitete flüssige Stahl wird in einem Stahllöffel zum Drehtisch transportiert, mittels eines flüssigen-Stahl-Verteilers in mehrere Stränge aufgeteilt und in eine Kokille mit bestimmter Form eingefüllt. Dort beginnt er abzukühlen und zu erstarrren, wodurch ein Gusskörper entsteht, der außen eine erstarrte Schale und im Inneren flüssigen Stahl aufweist. Der Gusskörper wird anschließend in einen bogenförmigen Stranggießkanal gezogen und nach einer Sekundärkühlung weiter erstarrt, bis er vollständig fest ist. Nach dem Geraden wird er entsprechend der Bestelllänge in Blöcke geschnitten. Die quadratische Form ergibt den großen Stahlblock, die plattenförmige Form den flachen Stahlblock. Dieses Halbzeug wird nach einer gegebenenfalls erforderlichen Oberflächenbehandlung des Stahlblocks an das Walzwerk zur Weiterverarbeitung übergeben.

6. Herstellungsverfahren für kleine Stahlblöcke: Der große Stahlkern wird von der Stranggießmaschine hergestellt und anschließend erhitzt, entrostet, geglüht, grobgewalzt, feinwalzt und abgeschnitten, um einen kleinen Stahlkern mit einem Querschnitt von 118 mm × 118 mm zu erzeugen. 60 % der kleinen Stahlkerne werden dann auf Oberflächenfehler untersucht und geschliffen, um diese zu entfernen; sie werden an die Stab- und Drahtwerke zur Weiterverarbeitung zu Stabstahl, Drahtcoils und geradem Stabstahl geliefert.

7. Herstellungsprozess für warmgewalzten Stahl: Warmwalzen bedeutet, dass das Material während oder vor dem Walzen erhitzt werden muss. Üblicherweise erfolgt das Walzen erst nach Erhitzen über die Rekristallisationstemperatur hinaus. Merkmale von warmgewalzten Erzeugnissen: Warmgewalzte Erzeugnisse weisen hervorragende Eigenschaften wie hohe Festigkeit, gute Zähigkeit, einfache Verarbeitbarkeit und Umformbarkeit sowie gute Schweißbarkeit auf und werden daher in zahlreichen Fertigungsindustrien – beispielsweise im Schiffbau, Automobilbau, Brückenbau, Hoch- und Tiefbau, Maschinenbau sowie bei Druckbehältern – breit eingesetzt.

8. Draht-Herstellungsprozess: Der Produktionsbetrieb der Drahtfabrik besteht darin, den kleinen Knüppel im Heizofen zu erwärmen und ihn anschließend durch die Grobwalzanlage, die Zwischenwalzanlage, die Feinwalzanlage und die Reduzier- und Formmaschine zu walzen; danach wird er mittels der Aufwickelmaschine zu einer Rolle aufgewickelt, über das Kühlbandförderer transportiert und zur Nachbearbeitung in den Endbearbeitungsbereich geleitet.

9. Stahlblech-Herstellungsprozess: Bei der Stahlblech-Herstellung werden Flachknüppel als Rohstoffe verwendet. Die Flachknüppel werden im Heizofen auf 1200 °C erhitzt und anschließend gewalzt, gekühlt, planiert sowie geschnitten (flammbeschnitten), um zu Fertigprodukten zu werden. Obenstehend ist der Hauptprozessablauf der Stahlblech-Fertigung beschrieben. Es ist zu beachten, dass unterschiedliche Stahlbleche zusätzliche Verarbeitungsschritte erfordern können – beispielsweise Oberflächenbehandlung oder Wärmebehandlung –, um spezifische Anwendungsanforderungen zu erfüllen.