Opracował Marcin Dąbrowski

W ostatniej części przedstawiłem podstawy procesów walcowania na gorąco i zimno, teraz chciałbym opowiedzieć o konkretnym procesie walcowania stosowanym w przemyśle. Posłużę się przykładem zakładu, który jest częścią Wydziału Wyrobów Płaskich krakowskiej huty.

Bardzo złożona i skomplikowana linia produkcyjna składa się z następujących części:

• Wytrawialni chemicznej blach
• 4-klatkowej walcarki
• Wyżarzalni odwalcowanych blach
• 1-klatkowej wygładzarki
• Linii cięcia materiału gotowego
• Ocynkowni elektorlitycznej
• Ocynkowni ogniowej

Trochę historii…

Znakomita część nowej walcowni blach zimnych została uruchomiona w latach 70-tych, jako część wielkiego planu modernizacji polskiego przemysłu. Nie wnikając w szczegóły można wspomnieć, że inwestycja finansowana była z międzynarodowej pożyczki, opiewającej na ogromne kwoty, które Polska skończyła spłacać dopiero niedawno po 30 latach!

Wcześniej na terenie kompleksu metalurgicznego obecna była stara walcownia blach zimnych, która jednak nie spełniała nowoczesnych norm i nie była bardzo wydajna.

Nowa walcownia miała produkować asortyment blach zwiniętych w kręgi lub pakowanych w arkusze dla przemysłu motoryzacyjnego i budowlanego. Rozwiązań technologicznych dostarczyła Japońska firma IHI i Toshiba Industries. Walcownia w swoim czasie była naszpikowana nowoczesnymi technologiami, takimi jak urządzenie to automatycznej kontroli grubości pasma, czy automatycznego wyboru schematów walcowania z komputera.
Była to w tamtym czasie najnowocześniejsza linia tego typu na świecie, pomimo upływu czasu nawet do dni dzisiejszych zapewniała efektywną produkcję, pomimo faktu, że główny komputer dysponował pamięcią operacyjną około 100KB!

Jak to działa…

Odwalcowane kręgi blachy stalowej służące jako surowiec do produkcji karoserii samochodowych czy sprzętu kuchennego, powstają w serii procesów poczynając od sporządzenia stopu metali w hutniczych piecach elektrycznych lub tlenowych (wcześniej surówka stalowa pochodzi z wytopu z Wielkich Pieców). Potem odlewana jest w sposób ciągły, odwalcowywana na gorąco i zwijana w kręgi, dopiero potem może być używana jako wsad w walcowni zimnej.

Myli się ten kto sądzi, że tak przygotowaną stal można użyć jako bezpośredni produkt w walcowni zimnej. Z poprzednich części wiemy bowiem, że istnieje najgorsza zmora każdego specjalisty zajmującego się wyrobami stalowymi przerabianymi na gorąco, złośliwa – zgorzelina. Powstaje ona przy zetknięciu gorącego metalu i tlenu atmosferycznego. Może być usuwana za pomocą kwasu solnego. Dzieje się to wszystko w części zwanej wytrawialnią. Odwalcowane na gorąco kręgi zostają rozwinięte ponownie (niektóre mają długość 1 km!), Początek i końcówka pasma zostaje zgrzana ze sobą tworząc pętle.

W sensie chemicznym zgorzelina jest mieszanką trzech tlenków żelaza: FeO, Fe2O3, Fe3O4.

Może zostać usunięta przez dodanie wysoko stężonego kwasu solnego. W czasie procesu wytrawiania również dzięki nożycy krążkowej pasmo zostaje obcięte na szerokość wg upodobania. Po wytrawianiu, taśma jest zwijana ponownie. Smarowana jest też cienką warstwą oleju w celu zabezpieczenia przed uszkodzeniami i korozją wtórną.

Kwas używany w tym procesie może zostać zregenerowany i używany ponownie. Teraz możemy zacząć najważniejszą część procesu: walcowanie na zimno w walcarce 4 klatkowej!

Wszystko się zmienia…

Jak wspomniałem wcześniej, Walcownia Zimna Blach została uruchomiona w latach 70-tych. Nowy właściciel huty, firma ArcelorMittal zdecydował się podpisać warta 100 mln PLN umowę na modernizację walcowni z szeregiem firm z branży, takich jak ABB, Tenova, Miebach. W następnych częściach będę chciał przybliżyć, które części i na jaką skalę przeszły modernizację, a jakie nowe części zostały dodane do walcowni. Modernizacja objęła też wytrawialnie!
Plan modernizacyjny został wcielony w życie w okresie ostatnich wakacji, więc wielu stażystów z Klubu ArcelorMittal AGH mogło mu się przypatrywać (w tym moja osoba).

W następnej części skupię się na samym procesie walcownia, przedstawię gamę produktów finalnych i opiszę kolejne części post - procesu.

Dokumentacja, materiały i zdjęcia dzięki uprzejmości Pana Piotra Donderowicza (Głównego Technologa Walcowni Zimnej Blach ArcelorMittal Poland, Oddział Kraków)

Zapraszam do zapoznania się z materiałem w wersji anglojęzycznej.

Cold Rolling Mill at ArcelorMittal Poland Metallurgy Complex in Krakow. Part I.

by Marcin Dąbrowski

In last sections I have introduced basics of rolling process (both cold and hot). Now it’s time to skip to real exemplification used within industry. I would like to explain it on Cold Rolling Mill example (Flat Products Department-Krakow). Very complex and sophisticated cold rolling line consists of several parts which are:

• Pickling line
• 4 stand mill
• Annealing shop
• 1 stand temper mill
• Cutting lines
• Electro galvanizing line
• Hot dip galvanizing line

Little touch of history…

The most of this mill was born to use in 70’s, as a part of great modernization plan for Polish industry. Without going in too deep, let’s just mention that Poland took international loan of incredible amount of money, which has just finished to credit after over 30 years.
The former cold rolling plant was placed in older parts of Metallurgy Complex in Nowa Huta, but technological solutions used at this plant, were too old and not efficient enough.

The new mill was planed to produce sheets and coils of cold rolled steel for automobile and construction industries. Solutions and technology was given by Japanese companies IHI and Toshiba Industrial. The cold rolling mill was fully packed with modern and high-tech solutions like Automatic Thickness Control Unit and preprogrammed models of several rolling patterns. It was really up to date factory, which was able to produce efficiently even till present days despite the fact that the main computer had approximately 100KB of RAM memory!

How it works…

Rolling coils of thin and flat steel that can be used to produce car bodyworks or kitchen equipment are being produced in several complicated processes. Starting from preparation of unique steel alloy in electrical or oxygen furnaces (after preparing row iron in blast furnace), then after slab casting and finally after hot rolling process, steel is ready to be added to cold rolling mill. If you think that steel can be insert straight to cold rolling mill, you need to go back to last chapter of basics rolling where I have mentioned about annoying and mean scale.
Scale as a oxide layer, which is a product of hot metal and oxygen, and it is very objectionable by steelmakers so it needs to be removed. That is first parts of process called Pickling Process.

The coils of rolled steel first must be straightened by uncoiler, and then beginning and ending of strip (almost 1 km of length!) are being welded to make some kind of loop.

In chemical sense scale is a mixture of 3 ferrous oxides FeO, Fe2O3, Fe3O4, all of them can be removed after adding highly concentrated hydrochloric acid (HCl). Also at the same time side trimmers are cutting to edge to get desire width. After pickling steel is coiled again by upcoilers. Also thin layer of oil is added as a prevention for further mechanical and corrosion damages. The acid used in this pickling can be reused after renewing process.
Now finally 4 stand mill can start doing its job as a crucial part of process…

Everything changes…

As I mentioned earlier, Cold Rolling Plant was introduced to use in 70’s, the new owner of Metallurgy Complex in Krakow, ArcelorMittal decided to sign a deal worth 100 mln PLN for modernization plan of this plant. The several companies like ABB, Tenova, Miebach took part in modernization. In following chapters I will explain which sections of line were rebuild, which were exchanged and updated and what kind of new features were added.
Modernization includes pickling line as well!

The plan was brought to a life last summer and many members of ArcelorMittal Club at AGH University (including myself), eye witnessed the whole modernization process.

In next part I will focus on major part of cold rolling, I will also give examples of final products and move to other parts of process.

Materials, photos and documents thanks to courtesy of Mr. Piotr Donderowicz (Main Technological Engineer, ArcelorMittal Poland Cold Rolling Mill Krakow)