Kuumanauhat

Kuumanauhojen valssaus alkaa levyvalmisteesta, joka tarkastetaan ja tarvittaessa puhdistetaan joko käsin tai happiaseetyleenipolttimilla varustetuilla valssauskoneilla. Tämän jälkeen levyt työnnetään tai kuljetaan leveyssuunnassaan kaasukäyttöisten uunien läpi, joiden tulisija on kooltaan noin 13 metriä kertaa 30 metriä. Työntöuunissa laatat liukuvat vesijäähdytetyillä luistimilla, ja aina kun uusi laatta ladataan, lämmitetty laatta putoaa poistoluukusta rullapöydälle. Kävelypalkkiuunissa useat kävelypalkit nostavat kappaleet uunista, siirtävät niitä eteenpäin ja laskevat ne takaisin alas suorakulmaisin liikkein. Näiden uunien etuna on, että ne eivät tuota kylmiä raitoja ja luistojälkiä levyihin. Esilämmityslämpötila on noin 1250 °C, kuten laattojen ja levyjen esilämmityslämpötila.

Kuumennettu levy kulkee ensin kalkinmurskaimen läpi, joka on pystysuorilla teloilla varustettu kaksikorkea valssaamo, joka irrottaa uunin kalkin ja poistaa sen korkeapaineisilla vesisuihkuilla. Tämän jälkeen levy kulkee nelikorkeiden karhennustelineiden läpi, joita on tyypillisesti neljä peräkkäin, jotka valssaavat sen noin 30 millimetrin paksuiseksi. Telineet ovat noin 30-70 metrin etäisyydellä toisistaan, joten levy on kerrallaan vain yhdessä valssausvälissä. Karhennuksen jälkeen se siirretään pitkälle (noin 140 metriä) rullapöydälle viimeistelyjunan eteen jäähdytystä varten, jos se on metallurgisista syistä tarpeen. Kun levy saapuu viimeistelyjunaan (noin 20 metriä minuutissa), leikkuri leikkaa pään ja hännän, ja korkeapaineiset höyrysuihkut poistavat valssauksen aikana muodostuneen sekundäärisen hilseen. Tämän jälkeen kuusi tai seitsemän nelikorkeaa viimeistelyvalssainta valssaavat nauhan lopulliseen 1,5-10 millimetrin paksuuteen.

Viimeistelyvalssaimet on sijoitettu tandemiin, vain 5-6 metrin etäisyydelle toisistaan ja tiiviisti toisiinsa kytkettyinä niin, että nauha on kaikissa valsseissa yhtä aikaa. Prosessin ohjausta varten tietokone vastaanottaa jatkuvaa tietoa on-line-antureilta, jotka mittaavat esimerkiksi nauhan paksuutta, lämpötilaa, jännitystä, leveyttä, nopeutta ja muotoa sekä rullan painetta, vääntömomenttia ja sähköistä kuormitusta. Vähennys on suuri ensimmäisissä teloissa (esim. 45 prosenttia) ja pieni viimeisessä telassa (esim. 10 prosenttia), jotta varmistetaan nauhan hyvä pinta ja tasaisuus, joka lähtee viimeisestä viimeistelytelasta 600-1 200 metrin minuutissa ja 820-950 °C:n lämpötilassa. Nauha jäähdytetään vedellä 150 metriä pitkällä ulosajopöydällä ja kelataan suurella nopeudella 520-720 °C:n lämpötilassa. Tehtaissa on vähintään kaksi kelaajaa 100 prosentin käytettävyyden varmistamiseksi.

Kaikki kuumanauhatehtaan laitteet on järjestetty noin 600 metrin pituiseksi suoraksi linjaksi uunista kelalle, jolloin levy tai nauha kulkee vain kerran kunkin telineen läpi. Ainoastaan raskaiden valssaamon moottoreiden asennettu kokonaisteho voi olla yli 125 000 hevosvoimaa.

Valssaus- ja kelauslämpötilojen hallinta on metallurgisista syistä välttämätöntä, koska se vaikuttaa suuresti sekä kuumavalssatun että kylmävalssatun nauhan fyysisiin ominaisuuksiin. Käytössä on myös useita järjestelmiä, joilla parannetaan nauhan mittojen hallintaa. Jotta nauhaa voidaan ohjata tandemvalssaamon lattarullien läpi, se tehdään keskeltä paksummaksi (noin 0,1 millimetriä) kuin reunoilta. Tätä niin sanottua kruunua sekä nauhan koko profiilia ohjataan usein rullataivutuksella, joka tapahtuu hydraulisylintereiden ja pidennetyn rullakaulan kummallakin puolella olevien erittäin pitkien laakereiden avulla. Toinen järjestelmä, joka parantaa työvalssien kulumiskuviota ja käyttöaikaa, on valssien siirto eli valssien sivusuuntainen säätö akseleittain. Tavallisesti telojen kuluminen vaikuttaa kuumanauhatehtaan valssausohjelmaan. Koska suurin valssien kuluminen tapahtuu nauhan kylmemmissä reunoissa, on tavallista, että leveät nauhat valssataan ensin ja kapeat nauhat myöhemmin. Valssien siirtäminen mahdollistaa niin sanotun aikatauluttoman valssauksen eli minkä tahansa levyinen nauha voidaan valssata milloin tahansa. Sitä käytetään myös nauhaprofiilin hallintaan.

Monien pitkälle mekanisoitujen kuumanauhatehtaiden kapasiteetti on kolmesta viiteen miljoonaa tonnia vuodessa, ja jopa 60 prosenttia teollisuusmaissa tuotetusta raakateräksestä valssataan näillä tehtailla. On kuitenkin olemassa pienempään tuotantoon suunniteltuja kuumanauhatehtaita. Esimerkiksi puolijatkuvassa kuumanauhatehtaassa on vain yksi kääntävä karhennuslaite viimeistelyjunan edessä. Eräässä toisessa valssausjärjestelmässä mennään vielä pidemmälle, ja siinä käytetään yhtä nelikorkeaa kääntävää karhennuskoneistoa ja yhtä nelikorkeaa kääntävää viimeistelyvalssaamoa, joissa on kuumakelauslaatikot viimeistelyvalssaamon edessä ja takana. (Kuumakelaajat toimivat uunissa pitääkseen nauhan kuumana.) Lisäksi on olemassa planeettatyyppisiä kuumanauhavalssattuja valssaamoja, joissa on noin 20 pienen valssin häkki kummankin kahden tukivalssin ympärillä (ks. kuvassa F). Kääntyessään ison valssin ympäri pienet valssit tekevät pienen pienennyksen joka kerta, kun ne kulkevat valssausvälissä olevan työkappaleen kiilamaisen osan yli. Planeettajyrsimet voivat pienentää kappaleen 25 millimetristä 2,5 millimetriin yhdellä kierroksella – vaikkakin hitaasti.