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Metallerzeugung Walzen und industrielle Umformung – Warmwalzen und Kaltwalzen unterscheiden

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Einleitung

Metallerzeugung Walzen und industrielle Umformung – Warmwalzen und Kaltwalzen unterscheiden

Zielgruppe: Ausbildung in der Metalltechnik · Lernzeit: ca. 30–40 Minuten · Schwerpunkt: Temperatur, Werkstoffeigenschaften, Arbeitssicherheit.

Dein Lernziel: Du unterscheidest Warm- und Kaltwalzen, erklärst die Folgen für Stahl und triffst eine begründete Fertigungsentscheidung. Die Bilder und Videos zeigen Industrieanlagen; Du beobachtest nur digital.

Bildauftrag: Erkenne das glühende Walzgut und den Gefahrenbereich. Die Aufnahme zeigt ein reales Warmwalzwerk.

Sicherheitsregel für den ganzen Kurs: Keine eigenen Walz-, Hitze-, Feuer- oder Abgasversuche. Auch praktische Demonstrationen an Ausbildungsanlagen finden ausschließlich fachlich angeleitet, nach Unterweisung und Gefährdungsbeurteilung statt. Keine unbeaufsichtigten Versuche.

Lerneinheit 1: So funktioniert Walzen

3 Minuten · Beobachten

Beim Walzen wird Metall durch rotierende Walzen gedrückt. Sein Querschnitt wird kleiner, das Band meist länger. Ein Durchlauf heißt Stich. Das Verfahren gehört zum Druckumformen.

Detailbild: Zwei Arbeitswalzen berühren das Walzgut; zwei größere Stützwalzen begrenzen das Durchbiegen.

Merksatz: Nicht das Glühen oder die gefühlte Wärme entscheidet, sondern die Temperatur des Werkstoffs im Verhältnis zu seiner Rekristallisationstemperatur.

Lerneinheit 2: Warmwalzen

5 Minuten · Prozessfilm

Warmwalzen findet oberhalb der werkstoffabhängigen Rekristallisationstemperatur statt. In einem konkreten Stahl-Warmbandwerk werden Brammen vor dem Walzen beispielsweise auf rund 1.250 °C erhitzt. Dieser Anlagenwert ist keine allgemeine Grenze für alle Metalle.

Detail: Frisch gewalzter, rotglühender Stahl beim anschließenden Trennen.

Prozessfilm: Dalarna University / SSAB, „Hot Rolling Mill“. Beobachte Ofen, Vorgerüst, Fertiggerüst, Kühlung und Haspel. Nur ansehen, nicht nachstellen.

Werkstoffwirkung: Heißer Stahl lässt sich unter vergleichbaren Bedingungen mit geringerer Umformkraft und großen Querschnittsänderungen walzen. Erholung und Rekristallisation wirken einer anhaltenden Kaltverfestigung entgegen. Die Temperatur- und Abkühlführung beeinflusst das spätere Gefüge und damit die Eigenschaften.

Oberfläche: Bei heißem Stahl kann Zunder (Oxidschicht) entstehen. Maßhaltigkeit und Oberfläche sind oft weniger fein als nach geeignetem Kaltwalzen; moderne Warmwalzwerke können dennoch hohe Genauigkeit erreichen.

Historisches Anlagenschema von 1919, nur zur Orientierung: Walzgerüste, Materialtransport und nachgeschaltete Schritte. Keine heutige Sicherheitsdarstellung.

Industriegeräusch: Aufhaspeln von Warmband zum Coil im Werk Duisburg. Höre auf den automatisierten Prozess.

Lerneinheit 3: Kaltwalzen

5 Minuten · Detailbild und Prozessfilm

Kaltwalzen erfolgt unterhalb der Rekristallisationstemperatur, bei Stahl häufig nahe Raumtemperatur. Auch beim Kaltwalzen kann das Band durch Umformarbeit wärmer werden.

Detailbild: Fünfgerüstige Kaltwalz-Tandemstraße. Suche die hintereinander angeordneten Walzgerüste.

Anlagenvideo des Herstellers SMS group: Kaltwalzgerüste.

Anlagenvideo des Herstellers SMS group: Beizlinie und gekoppelte Kaltwalz-Tandemstraße.

Werkstoffwirkung: Kaltverfestigung erhöht typischerweise Festigkeit und Härte; die Verformbarkeit nimmt ab. Das Walzen ermöglicht dünne Bänder, gute Oberflächen und enge Toleranzen. Für späteres starkes Umformen kann Rekristallisationsglühen die Verformbarkeit wieder erhöhen.

Kleines Handwalzwerk für Messing: Veranschaulicht das Prinzip, nicht die Größenordnung einer Stahl-Industrieanlage. Keine Bedienaufforderung.

Lerneinheit 4: Prozesskette vergleichen

4 Minuten · Werkstoffentscheidung

Kriterium	Warmwalzen	Kaltwalzen
Temperatur	Oberhalb der Rekristallisationstemperatur	Unterhalb der Rekristallisationstemperatur
Typischer Nutzen	Große Dickenabnahme, niedrigere Umformkraft im Vergleich	Enge Dickenmaße, feine Oberfläche
Werkstofffolge	Erholung/Rekristallisation; Gefüge durch Prozessführung geprägt	Kaltverfestigung: Festigkeit/Härte steigen, Verformbarkeit sinkt
Typischer Folgeschritt	Entzundern/Beizen vor dem Kaltwalzen	Bei Bedarf Glühen und Dressieren

Stahlband in der Praxis: Warmwalzen → Abkühlen und Coil → Entzundern/Beizen → Kaltwalzen → bei Bedarf Glühen und Dressieren. Die genaue Reihenfolge kann je nach Werk, Stahlsorte und Produkt abweichen.

Anwendungsbild: Stahlband als aufgewickeltes Coil beim Transport; der Walzzustand ist daraus allein nicht sicher erkennbar.

Bildfrage: Kannst Du aus der silbrigen Farbe eines Coils zuverlässig auf Kaltwalzen schließen? Nein: Oberflächenbehandlung und Beleuchtung reichen als Beweis nicht aus; prüfe Prozessdaten und Werkstoffzeugnis.

Lerneinheit 5: Sicherheit im Walzwerk

5 Minuten · Gefahren erkennen

Warnzeichen W017: heiße Oberfläche.

Warmwalzwerk: Glühendes oder noch heißes Walzgut, Zunder und Funken können schwere Verbrennungen auslösen. Öfen können Flammen, Feuer und Abgase erzeugen; je nach Feuerung und Störung sind gefährliche Bestandteile wie Kohlenmonoxid möglich. Heiße Teile können brennbare Stoffe entzünden: Brandgefahr. Hinzu kommen Wärmestrahlung, Lärm, Transporte und Einzugsstellen an Walzen.

Kaltwalzwerk: Einzugs- und Quetschstellen bleiben lebensgefährlich. Scharfe Bandkanten, gespannte Coils, Beizchemikalien und je nach Anlage Walzölnebel sowie Brand- und Explosionsgefahren sind zu berücksichtigen.

Sicher handeln: Absperrungen und Schutzeinrichtungen beachten, Sicherheitsabstand halten, nur freigegebene Beobachtungsbereiche nutzen. Absaugung, Lüftung, Brand- und gegebenenfalls Gaswarnsysteme sowie passende PSA sind Aufgaben der betrieblichen Gefährdungsbeurteilung. Bei Alarm oder Störung: den Bereich nach betrieblichem Alarmplan verlassen, andere warnen und verantwortliche Fachkräfte informieren. Niemals in laufende Walzen greifen oder Störungen eigenmächtig beheben.

Wichtig: Rotglut ist kein verlässliches Thermometer. Auch nicht glühender Stahl kann schwere Verbrennungen verursachen. Keine unbeaufsichtigten Versuche mit heißen Werkstücken, Feuer, Walzgeräten oder Abgasen; Demonstrationen ausschließlich fachlich angeleitet.

Ausbildungsfall: Stahlband für ein Gehäuse

6 Minuten · Fertigungsauftrag (didaktische Modelldaten)

Ein Betrieb erhält 2,0 mm dickes warmgewalztes Stahlband. Für eine sichtbare Gehäuseabdeckung werden 1,5 mm Enddicke, eine gleichmäßige Oberfläche und enge Maßtoleranzen verlangt. Später wird das Blech deutlich umgeformt.

Dein Auftrag: Wähle die Prozessroute, berechne die Dickenabnahme und erkläre, weshalb gegebenenfalls ein Glühschritt folgt. Rechne ausschließlich auf Papier oder digital; keine Versuche mit Metall.

Gestufte Hilfen – nur bei Bedarf lesen:

Hilfe A – Beobachten: Markiere die Anforderungen „dünner“, „glatter“, „gut weiter umformbar“.
Hilfe B – Zuordnen: Kaltwalzen verbessert typischerweise Maß und Oberfläche, vermindert aber durch Kaltverfestigung die Verformbarkeit.
Hilfe C – Rechnen: Dickenabnahme in Prozent = (Anfangsdicke − Enddicke) ÷ Anfangsdicke × 100.

Begründete Musterlösung: Warmband → Entzundern/Beizen → Kaltwalzen auf 1,5 mm → je nach geforderter Umformbarkeit Rekristallisationsglühen → gegebenenfalls Dressieren/Oberflächenbehandlung. Die Dickenabnahme beträgt (2,0 − 1,5) / 2,0 × 100 = 25 %. Feedback: Kaltwalzen erfüllt die Oberflächen- und Maßforderung; Glühen kann die durch Kaltverfestigung verminderte Umformbarkeit wiederherstellen. Die endgültige Route hängt von Werkstoffgüte, Bauteil und Spezifikation ab.

Basis-, Anwendungs- und Transferaufgaben mit Feedback

Basis

Aufgabe: Ordne „Zunder“, „Kaltverfestigung“ und „Rekristallisationsglühen“ jeweils einer Ursache oder Wirkung zu.

Feedback zur Selbstkontrolle: Zunder entsteht durch Oxidation heißer Oberflächen. Kaltverfestigung ist die Festigkeitszunahme bei Umformung unterhalb der Rekristallisationstemperatur. Rekristallisationsglühen kann die Verformbarkeit zurückbringen. Begründung: Temperaturverlauf und Gefügezustand bestimmen die beobachteten Effekte.

Anwendung

Aufgabe: Ein Modellband wird von 3,0 mm auf 2,4 mm gewalzt. Berechne die relative Dickenabnahme; nenne eine Grenze der Rechnung.

Feedback zur Selbstkontrolle: (3,0 − 2,4) / 3,0 × 100 = 20 %. Begründung: Die Formel bewertet die Dicke, nicht Walzkraft, Temperatur, Bandbreite oder Werkstoffgüte.

Transfer

Aufgabe: Ein dünnes Band ist maßgenau, reißt aber beim späteren Tiefziehen. Formuliere eine werkstoffbezogene Hypothese und eine sichere betriebliche Prüfidee.

Feedback zur Selbstkontrolle: Mögliche Erklärung: Hohe Kaltverfestigung oder ein ungeeigneter Lieferzustand vermindert die Umformbarkeit. Geeignete Prüfung: Werkstoffzeugnis, Glühzustand, Kennwerte und Prozessdaten fachlich auswerten; erforderliche Werkstoffprüfungen nur durch berechtigtes Personal. Begründung: Eine glatte Oberfläche beweist keine ausreichende Duktilität.

Interaktive Aufgaben

Quiz: Teste Dein Wissen

Wann spricht man bei Metallen vom Warmwalzen? (Oberhalb der Rekristallisationstemperatur) (!Immer oberhalb von hundert Grad) (!Immer sobald das Metall rot leuchtet) (!Nur beim Walzen von Eisen)

Was geschieht beim Flachwalzen typischerweise mit der Banddicke? (Sie nimmt ab) (!Sie bleibt immer gleich) (!Sie nimmt ohne Ausnahme zu) (!Sie wird durch Späne entfernt)

Warum ist Warmwalzen für große Dickenabnahmen gut geeignet? (Bei hoher Temperatur ist die Umformung oft kraftärmer) (!Weil die Walzen keine Kräfte ausüben) (!Weil Stahl dabei stets flüssig ist) (!Weil keine Wärme abgegeben wird)

Wie heißt die Oxidschicht auf heißem Stahl? (Zunder) (!Lot) (!Span) (!Klebstoff)

Wofür dienen Stützwalzen in einem Vierwalzengerüst? (Sie stützen die Arbeitswalzen gegen Durchbiegen) (!Sie kühlen ausschließlich die Halle) (!Sie dienen nur zum Lackieren) (!Sie schmelzen das Walzgut)

Welche Eigenschaft steigt durch Kaltverfestigung häufig an? (Festigkeit) (!Dehnbarkeit ohne Grenze) (!Schmelztemperatur) (!Wärmeleitfähigkeit ohne Ausnahme)

Welcher Schritt kann nach starkem Kaltwalzen die Verformbarkeit erhöhen? (Rekristallisationsglühen) (!Zusätzliches Trockenschleifen) (!Lackieren ohne Wärmebehandlung) (!Ein weiteres Verpacken)

Wie groß ist die Dickenabnahme von zwei auf eineinhalb Millimeter? (Fünfundzwanzig Prozent) (!Zehn Prozent) (!Fünfzig Prozent) (!Fünfundsiebzig Prozent)

Welche Gefahr ist bei Ofenanlagen ausdrücklich zu beachten? (Heiße Werkstoffe und möglicherweise gefährliche Abgase) (!Nur verschüttetes Trinkwasser) (!Ausschließlich Papierstaub) (!Keine Brandgefahr)

Wie beobachtest Du einen industriellen Walzprozess sicher? (Über freigegebene Medien oder angeleitete Beobachtung) (!Mit der Hand am Walzspalt) (!Allein durch Öffnen einer Schutzhaube) (!Durch einen unbeaufsichtigten Hitzeversuch)

Memory

Warmwalzen	Oberhalb der Rekristallisationstemperatur
Kaltwalzen	Unterhalb der Rekristallisationstemperatur
Zunder	Oxidschicht auf heißem Stahl
Stützwalze	Abstützung der Arbeitswalze
Beizen	Chemisches Entfernen von Oxidschichten
Kaltverfestigung	Zunahme von Festigkeit durch Kaltumformen
Rekristallisationsglühen	Wiederherstellung der Verformbarkeit
Coil	Aufgewickeltes Metallband

Drag and Drop

Ordne die richtigen Begriffe zu.	Thema
Erwärmen	Hubbalkenofen
Entzundern	Zunderwäscher
Fertigwalzen	Fertiggerüst
Bandkühlen	Kühlstrecke
Aufhaspeln	Haspel

Kreuzworträtsel

Bramme	Wie heißt ein breites rechteckiges Stahlhalbzeug vor dem Warmwalzen?
Walze	Welches rotierende Werkzeug übt beim Walzen Druck auf das Metall aus?
Zunder	Wie heißt die Oxidschicht auf heißem Stahl?
Haspel	Welche Einrichtung wickelt das Stahlband zum Coil auf?
Beizen	Wie heißt die chemische Entfernung von Zunder?
Abgase	Wie heißen gasförmige Stoffe, die beispielsweise bei der Ofenfeuerung entstehen?

LearningApps

Hinweis: Die Suche führt zu externen Aufgaben; Inhalte vor dem Unterricht fachlich prüfen.

Lückentext

Walzen ist ein Verfahren des

.

Der durch rotierende Werkzeuge gebildete Spalt heißt

.

Warmwalzen erfolgt oberhalb der

.

Das flache Ausgangshalbzeug für Warmband heißt

.

Auf heißem Stahl kann sich

bilden.

Beim Kaltwalzen steigt häufig die

.

Die Verformbarkeit nimmt durch Kaltverfestigung oft

.

Ein möglicher Folgeschritt zur Wiederherstellung der Verformbarkeit heißt

.

Ein aufgewickeltes Stahlband heißt

.

Bei Verbrennungsöfen müssen gefährliche

berücksichtigt werden.

Vor praktischen Demonstrationen ist eine fachliche

erforderlich.

Offene Aufgaben

Alle Aufgaben ohne gefährliche Versuche. Nutze Texte, Fotos, bereitgestellte Daten, Skizzen und angeleitete Gespräche.

Leicht

Walzen: Zeichne auf Papier zwei Walzen und markiere Bandlaufrichtung sowie Walzspalt.
Warmwalzen: Beschrifte auf einem der Kursfotos drei sichtbare Anlagen- oder Gefahrenmerkmale.
Kaltwalzen: Erstelle drei Vergleichskarten zu Temperatur, Oberfläche und Verfestigung.
Arbeitsschutz: Entwirf ein Warnplakat zu heißen Oberflächen, Feuer und Abgasen.

Standard

Bramme: Zeichne einen vereinfachten Weg von Bramme über Warmband bis zum Coil.
Kaltverfestigung: Erkläre in einem kurzen Audio- oder Textbeitrag den Zielkonflikt zwischen Festigkeit und Umformbarkeit.
Umformgrad: Berechne für zwei frei gewählte Papier-Rechenbeispiele die relative Dickenabnahme und prüfe Dein Ergebnis.
Gefährdungsbeurteilung: Vergleiche anhand der Kursfotos drei Risiken und drei betriebliche Schutzprinzipien.

Schwer

Werkstoffkunde: Entwickle eine begründete Prozesskarte für ein Blech, das anschließend tiefgezogen werden soll.
Rekristallisation: Erstelle eine Infografik zu Temperatur, Kaltverfestigung und Glühen mit Quellenangaben.
Qualitätsmanagement: Führe mit einer Fachkraft ein vorbereitetes Interview über Dickenmessung und Oberflächenfehler; keine eigenständigen Anlagenzugriffe.
Brandschutz: Analysiere eine fiktive Störung mit Ofenabgasen und Brandalarm; erstelle eine Meldung nach betrieblichem Alarmplan, ohne einen Einsatz praktisch zu simulieren.

Lernkontrolle

Fokus: Begründen und Übertragen statt Auswendiglernen.

Fertigungsplanung: Begründe für ein Sichtblech, ob Warmband allein genügt oder ein Kaltwalzschritt sinnvoll ist.
Werkstoffeigenschaft: Erkläre, warum ein sehr festes kaltgewalztes Band beim Tiefziehen problematisch sein kann.
Prozesskette: Ordne Warmwalzen, Beizen, Kaltwalzen und mögliches Glühen einem Kundenauftrag zu; begründe jede Station.
Berechnung: Prüfe die Aussage „Von 2,0 mm auf 1,5 mm sind 50 % Abnahme“ rechnerisch und korrigiere sie.
Sicherheit: Analysiere anhand eines Bildes, wie Einzugsstellen, heißes Walzgut, Feuer, Abgase und Brandgefahr getrennt gesichert werden müssen.
Transfer: Warum reicht die Farbe eines Stahlcoils nicht aus, um dessen Walzverfahren oder Sicherheit zu beurteilen?

Lernnachweis

Du kannst Deinen Lernfortschritt nachweisen, wenn Du (1) die Temperaturgrenze fachlich richtig erklärst, (2) Warm- und Kaltwalzen anhand von vier Qualitäts- und Werkstoffmerkmalen vergleichst, (3) eine Dickenabnahme korrekt berechnest, (4) die Route im Ausbildungsfall begründest und (5) mindestens fünf Gefährdungen mit passenden Schutzprinzipien beschreibst, darunter heiße Werkstoffe, Feuer, Abgase und Brandgefahr.

Bewertungsmaßstab: Fachlich schlüssige Begründung, nachvollziehbarer Rechenweg, Bezug auf den Kundenauftrag und konsequente Arbeitssicherheit.

OERs zum Thema

Wikipedia-Grundlagen:

Fachlich geprüfte Quellen (Abruf: Oktober 2026):

thyssenkrupp Steel – Wege der Produktion: Warmband, Beizen, Kaltwalzen, Glühen und Dressieren.
thyssenkrupp Steel – Warmbandwerk 2: Beispielwert rund 1.250 °C beim Erwärmen der Stahlbrammen.
SMS group – Hot strip mills: Walzgerüste, Kühlung und Haspeln.
SMS group – Tandem cold mills: industrielle Kaltwalzanlagen.
DGUV – Walzwerke: Gefährdungsbeurteilung und Prävention.
DGUV Regel 109-609 – Branche Kaltwalzwerke: Einzugsstellen, Öle, Brand- und Explosionsschutz.

Medienrechte – geprüfte Dateiseiten auf Wikimedia Commons: Die folgenden Lizenzen gelten jeweils für das genannte Medium; Namensnennung und gegebenenfalls Weitergabe unter gleichen Bedingungen beachten.

Huta Pokój walcownia 2019 (4).jpg: Adrian Tync, CC BY-SA 4.0.
CSIRO ScienceImage 1784: CSIRO / Robert Kerton, CC BY 3.0.
Walzenpaar01.jpg: Markus Schweiss, CC BY-SA 3.0.
Historischer Walzwerksplan: The Iron Age, gemeinfrei in den USA; historische Quelle.
Cold Roll Mill ThyssenKrupp Steel USA.jpg: ThyssenKrupp Steel USA, Lizenz Freie Kunst (FAL).
Rolling-mill.jpg: Skatebiker, gemeinfrei.
Rolled coil in Oulu Jun2009 001.jpg: Methem, gemeinfrei.
ISO 7010 W017.svg: MaxxL, gemeinfrei.
WWS SteelworkCoiler.ogg: Work With Sounds / Konrad Gutkowski, CC BY 4.0.

Videohinweis: Die drei YouTube-Filme sind verlinkte bzw. eingebettete Drittmedien von Dalarna University/SSAB beziehungsweise SMS group, nicht automatisch frei lizenzierte OER. Keine Kopien oder Bearbeitungen ohne entsprechende Rechte; vor dem Unterricht Verfügbarkeit und Einbettungsbedingungen prüfen.