Både varmvalsning og koldvalsning er processer til dannelse af stålplader eller profiler, og de har en væsentlig indflydelse på stålets struktur og egenskaber.
Stålvalsning bruger hovedsageligt varmvalsning, mens koldvalsning normalt kun bruges til at fremstille små-stål og tynde plader og andre stålmaterialer, der kræver præcise dimensioner.
I. Hot Rolling
Per definition er stålbarrer eller barrer svære at deformere ved stuetemperatur og er ikke nemme at behandle. De opvarmes generelt til 1100-1250 grader til rulning; denne valseproces kaldes varmvalsning.
Sluttemperaturen for varmvalsning er generelt 800-900 grader, hvorefter den normalt afkøles i luft. Derfor svarer den varmvalsede tilstand til normaliserende behandling.
De fleste stålmaterialer valses ved hjælp af varmvalsningsmetoden. Stål leveret i varmvalset-tilstand har et lag af jernoxidbelægning på overfladen på grund af den høje temperatur, hvilket giver en vis grad af korrosionsbestandighed og giver mulighed for udendørs opbevaring.
Dette lag af jernoxidskala gør dog også overfladen af varmt-valset stål ru, og dimensionerne svinger betydeligt. Derfor skal stål, der kræver en glat overflade, præcise dimensioner og gode mekaniske egenskaber, fremstilles ved koldvalsning med varm-valsede halv--- eller færdigvarer som råmaterialer.
Fordele:
Hurtig formningshastighed, høj output og ingen skade på belægningen. Den kan laves til en række forskellige- tværsnitsformer for at imødekomme behovene i forskellige applikationer; koldvalsning kan forårsage betydelig plastisk deformation i stålet og derved øge stålets flydegrænse.
Ulemper:
1. Selvom der ikke er nogen varm plastikkompression under formningsprocessen, eksisterer der stadig restspænding inden for tværsnittet, hvilket uundgåeligt påvirker stålets overordnede og lokale knækegenskaber;
2. Koldvalsede-stålsektioner er generelt åbne sektioner, hvilket resulterer i lav fri vridningsstivhed af tværsnittet. De er tilbøjelige til at vride sig under bøjning og tilbøjelige til at bøje-vridning under kompression, hvilket resulterer i dårlig vridningsmodstand;
3. Kold-valset stål har en mindre vægtykkelse, og der er ingen fortykkelse i hjørnerne, hvor pladerne samles, hvilket resulterer i svag modstand mod lokaliserede koncentrerede belastninger.
II. Koldvalsning
Koldvalsning refererer til en valsemetode, der bruger trykket fra ruller til at komprimere stål ved stuetemperatur, hvilket ændrer stålets form. Selvom forarbejdningsprocessen også får stålpladen til at varme op, kaldes det stadig koldvalsning. Mere specifikt bruger koldvalsning varmvalsede-stålspoler som råmateriale. Efter bejdsning for at fjerne kalk, gennemgår den trykbearbejdning, hvilket resulterer i et færdigt produkt kaldet en kold-rullet rulle.
Generelt kræver kold-valset stål, såsom galvaniserede og farve-belagte stålplader, udglødning, så det har bedre plasticitet og forlængelse og er meget udbredt i bilindustrien, husholdningsapparater og hardwareindustrien. Kold-valsede plader har en vis grad af overfladeglathed og føles relativt glatte at røre ved, primært på grund af bejdseprocessen. Varmt-valsede plader opfylder generelt ikke den påkrævede overfladeglathed, så varmt-valsede stålstrimler skal koldvalses-. Desuden er den tyndeste varmvalsede-stålstrimmel generelt 1,0 mm tyk, mens koldvalsning kan opnå en tykkelse på 0,1 mm. Varmvalsning ruller over krystallisationstemperaturen, mens koldvalsning ruller under krystallisationstemperaturen.
Koldvalsning ændrer stålets form gennem kontinuerlig kolddeformation. Den koldbearbejdningshærdning forårsaget af denne proces øger styrken og hårdheden af den kold-valsede spole, samtidig med at dens sejhed og duktilitet reduceres.
Til slutbrug-forringer koldvalsning præstationsevnen, hvilket gør produktet velegnet til dele med enkel deformation.
Fordele:
Det kan ødelægge støbestrukturen af stålbarren, forfine stålets kornstørrelse og eliminere mikrostrukturelle defekter, hvilket gør stålstrukturen tættere og forbedrer dens mekaniske egenskaber. Denne forbedring afspejles hovedsageligt langs rulleretningen, således at stålet ikke længere er isotropt til en vis grad; bobler, revner og porøsitet dannet under støbning kan også svejses sammen under høj temperatur og tryk.
Ulemper:
1. Efter varmvalsning presses de ikke-metalliske indeslutninger (hovedsageligt sulfider og oxider samt silikater) inde i stålet til tynde plader, hvilket resulterer i delaminering. Delaminering forringer i høj grad stålets trækegenskaber i tykkelsesretningen og kan forårsage mellemlagsrivning under svejsekrympning. Den lokale belastning induceret af svejsekrympning når ofte flere gange flydegrænsebelastningen, som er meget større end belastningen forårsaget af belastningen;
2. Restbelastning forårsaget af ujævn afkøling. Reststress er en indre selvbalancerende-stress uden ydre kraft. Alle varmvalsede-stålsektioner med forskellige-tværsnit har denne type restspænding. Generelt gælder det, at jo større- tværsnitsstørrelsen af stålet er, desto større er restspændingen. Restspænding har, selvom selv-balancerende, stadig en vis indflydelse på ydeevnen af stålkomponenter under eksterne kræfter. For eksempel kan det have negative virkninger på deformation, stabilitet og træthedsmodstand.
III. Oversigt:
Den største forskel mellem koldvalsning og varmvalsning er temperaturen i valseprocessen. "Kold" henviser til stuetemperatur, og "varm" henviser til høj temperatur.
Fra et metallurgisk synspunkt bør grænsen mellem koldvalsning og varmvalsning skelnes ved omkrystallisationstemperaturen. Det vil sige, at valsning under omkrystallisationstemperaturen er koldvalsning, og valsning over omkrystallisationstemperaturen er varmvalsning. Omkrystallisationstemperaturen for stål er 450-600 grader.
De væsentligste forskelle mellem varmt- og koldt-valset stål er:
1. Udseende og overfladekvalitet:
Da kold-valsede plader opnås fra varm-valsede plader efter koldvalsningsprocessen, og koldvalsning også involverer en vis overfladebehandling, har kold-valsede plader bedre overfladekvalitet (såsom overfladeruhed) end varmvalsede plader. Hvis der derfor er høje krav til kvaliteten af efterfølgende maling og belægning af produktet, vælges generelt koldvalsede plader. Varmt-valsede plader opdeles yderligere i syltede og usyltede plader. Syltede plader har en normal metallisk farve på grund af bejdsning, men da de ikke er koldvalsede-, er deres overfladekvalitet ikke så høj som koldvalsede plader. Usyltede plader har normalt et oxidlag på overfladen, der virker matte eller har et sort lag af jernoxid. Kort sagt ser de ud som om de er blevet opvarmet, og hvis de opbevares i et dårligt miljø, vil de normalt have noget rust.
2. Ydeevne: Generelt anses de mekaniske egenskaber for varm-og koldvalsede-plader for at være de samme i tekniske applikationer, selvom kold-valsede plader gennemgår en vis arbejdshærdning under koldvalsningsprocessen (dette udelukker dog ikke situationer, hvor der er strenge krav til mekaniske egenskaber, i hvilket tilfælde de skal behandles anderledes). Kold-valsede plader har normalt en lidt højere flydespænding og overfladehårdhed end varmvalsede-plader. De specifikke værdier afhænger af udglødningsgraden af den kold-valsede plade. Men uanset udglødningsprocessen er styrken af koldvalsede-plader højere end varme-valsede plader.
3. Formningsydelse: Da ydeevnen af kold- og varmvalsede- plader grundlæggende er ens, afhænger de faktorer, der påvirker formningsydelsen, af forskellene i overfladekvalitet. Fordi overfladekvaliteten af koldvalsede plader generelt er bedre for stålplader af samme materiale, har koldvalsede plader bedre formningsevne end varmvalsede plader.
