Холодный прокат металла это

Металлопрокат бывает горячекатаный и холоднокатаный. Между этими двумя методами существенная разница не только в технологическом процессе, но и в экономичности. Изделия, которые получают тем или другим способом, приобретают разные свойства, но по прочности и срокам эксплуатации большой разницы не имеют, если нет дополнительных эксплуатационных условий.

Технология изготовления изделий металлопроката

Для получения металлопроката применяют углеродистые и легированные стали. Углерод в составе сплава придаёт прочность, а легирующие добавки отвечают за ковкость, хрупкость, пластичность и внутреннее напряжение.

Предварительно заготовки металла зачищают от окалины и других загрязнений. Затем металл поступает в обработку.

Прокат стальной горячекатаный

Если нет принципиальной разницы в применении элементов металлопроката — зачем переплачивать? Горячекатаные изделия дешевле холоднокатаных, так как требуют меньших затрат при изготовлении. Оптимальный выбор в этом случае будет в сопоставлении цены со свойствами приобретаемого металла. Но иногда отличия одного вида проката от другого принципиальны.

Горячекатаный прокат изготовляется после разогрева металла до температуры пластичности материала, выше 920 градусов. Температурный режим поддерживается по всему параметру до конца процесса проката. Это наиболее экономичный метод, так как металл легче поддаётся обработке в горячем состоянии.

Готовые горячекатаные изделия имеют шероховатую поверхность синевато-серого цвета. Горячая обработка заготовок позволяет делать более глубокие деформации металла — это позволяет расширить сортамент.

Главные отличия горячекатаных изделий

  1. из горячего металла легче получить пруток меньшего диаметра и более тонкий лист;
  2. возможность использования низкосортного металла;
  3. при высоких температурах металл окисляется и покрывается окалиной;
  4. деформация, возникающая после охлаждения металла, существенно влияет на геометрию элемента: толщину изделия, края листов;
  5. допуски размеров готовых изделий горячекатаных выше, чем холоднокатаных.

Крупные изделия горячего проката применяются в конструкциях, где важно выдерживать большие несущие нагрузки, и в армировании, для усиления бетонных сооружений.

Холодный прокат

Технология его более дорогостоящая. Требуется больше усилий, чтобы раскатать холодный металл. Заготовка многократно пропускается под валками, становясь тоньше и тоньше. Мощность оборудования выше, чем в случае получения горячекатаны хэлементов.

Только дорогостоящий металл с высокими пластичными свойствами можно подвергать холодному прокату. Чтобы снять возникающее внутреннее напряжение в металле, готовые изделия нагревают, затем производят медленное охлаждение. Все это приводит к удорожанию элементов металлопроката.

Холодный прокат позволяет выдержать точные размеры изделий. Поверхность получается идеально гладкая и ровная, поэтому не требует дальнейшей обработки или сводит её к минимуму.

Изделия при таком способе изготовления имеют однородную структуру, прочные и твёрдые, хорошо работают на растяжение, разрыв и изгиб.

Так как процесс проходит при температурах, близких к нормальным, увеличивается прочность листа на 20 процентов. Это называется деформационным упрочнением. Поверхность изделий гладкая, серого цвета.

Существует ограничение толщины стального холоднокатаного листа. Если требуется раскатать лист тоньше 0.5 миллиметра, то применяют метод горячего проката.

Если потребителю важен внешний вид и равномерная толщина по всей поверхности изделия, то после горячего проката применяют холодный.

Вывод: если на первый план выступает цена изделия, выбираем горячекатаный металлопрокат, а там, где требуется прочность, твёрдость, хороший внешний вид, отдаём предпочтение холоднокатаному.

Сортамент горячекатаного проката

Горячекатаный прокат бывает двух видов:

  1. тонколистовой, с толщиной листа до 3.9 мм, отпускается лист в рулонах при толщине листа от 1.2 мм или листами с обрезными краями толщиной от 0.4 мм;
  2. толстолистовой, с толщиной 4−160 мм, отпускается также в рулонах до 12 мм и листах.

Горячекатаные листы бывают легированные и конструкционные.

Для сварных конструкций в строительстве и промышленности применяются листы низколегированные из низкоуглеродистой стали. Изделия относительно дешёвы и широко используются в лёгкой и тяжёлой промышленности, где нет повышенных требований к изделиям. Из них изготовляют шовные трубопроводы и клёпаные мостовые металлоконструкции.

Из легированной углеродистой стали делают конструкционный металлопрокат, который идёт на изготовления деталей машин и конструкций, где требуется высокая ответственность.

Горячекатаный прокат имеет большой сортимент, легко сваривается, не подвержен коррозии, оптимален по соотношению «цена — качество», требует минимальной обработки, имеет устойчивость к механическим повреждениям и высоким температурам.

Круглый горячекатаный стальной прокат

ГОСТ круг стальной ГОСТ 2590–2006 определяет диаметр круглого горячего проката в пределах 5−270 мм. Это изделие универсальное и широко используется во многих отраслях промышленности.

Согласно ГОСТу элементы круглого металлопроката бывают особо высокой точности с маркировкой АО 1; высокой точности — А1, А2, А3; повышенной точности — Б1; и простой обычной точности В1, В2, В3, В4, В5. По длине классифицируются как мерные, мерные с немерной длиной, кратной мерной длиной и кратной мерной с немерной длиной, в рулонах. По кривизне круглый прокат классифицируется как I, II, III, IV.

Читайте также:  Как обозначается шестигранник на чертеже

В гражданском строительстве при возведении монолитно-каркасных высотных зданий круглый стальной металлопрокат используется при армировании конструкций.

Металлические прутья идут на изготовление каркасов, ворот, пружин и рессор, используются в судостроении, космической и военной промышленности, в автомобилестроении.

Элементы круглого горячего проката имеют вид прута заданного диаметра. Если диаметр изделия до 9 мм, то отпускается в мотках, свыше 9 мм — в прутках.

Если прокат изготовлен из низкоуглеродистой стали обыкновенного качества или низколегированной стали, изделия отпускаются длиной от 2 до 12 м. Если сталь качественная углеродистая или легированная, длина отпускаемых изделий — от 2 до 6 м. При изготовлении проката из высокоуглеродистой стали длина прутка от 1 до 6 м.

По требованию покупателя прокат могут отпускать немерной длины от 3 до 13 м, при этом допускается 10 процентам изделий иметь меньшую длину, но не короче 75% минимальной.

Прокат в металлургии – это продукция, получаемая на прокатных станках путём горячей, теплой или холодной прокатки

Сортовой металлопрокат бывает следующих видов:

– простой (круг, квадрат, шестигранник, полоса плоского сечения);

– арматура – это изделие из металла, применяемое для армирования железобетонных конструкций;

1. Общего (массового) потребления (Арматура, Катанка, Балка, Швеллер, Уголок, Квадрат горячекатаный, Круг, Полоса, Шестигранник);

2. Специального назначения (рельсы железнодорожные широкой и узкой колеи, рельсы трамвайные, профили с/х машиностроения, судостроения, нефтяной и электропромышленности).

По размеру профиля сортовой прокат делится на:

– крупный — круглая сталь диаметром 80-250 мм, квадратная сталь со стороной 70-200 мм, периодические арматурные профили №70-80, угловая сталь с шириной полок 90-250 мм, швеллеры и двутавровые балки, обычные и облегченные высотой 360-600 мм, специальные широкополочные двутавры и колонные профили высотой до 1000 мм, шестигранная сталь до №100, рельсы железнодорожные с массой 1м длины 43-75 кг, полосовая сталь шириной до 250 мм и др.;

– средний — круглые диаметра 32-75 мм, квадратные со стороной 32-65 мм и шестигранные до №70, стальной периодический арматурный профиль № 32-60, двутавровые балки высотой до 300 мм, швеллеры высотой от 100-300 мм, рельсы узкой колеи Р18-Р24, штрипсы сечением до 8×145 мм, разнообразные фасонные профили отраслевого назначения и др.;

– мелкий — круглая сталь диаметром 10-30 мм, квадратная сталь со стороной 8-10 мм, периодический арматурный профиль № 6-28, угловая сталь с шириной полок 20-50 мм, швеллеры № 5-8, полосовая сталь шириной до 60 мм, шестигранная сталь до № 30 и разнообразные фасонные профили отраслевого назначения эквивалентных размеров.

Рис. 7.8. Некоторые профили сортового проката: 1 — квадратный; 2 — круглый; 3 — прямоугольный (полосовой); 4 — угловой; 5 — двутавровый; 6 — швеллерный; 7 — железнодорожный рельс; 8 — трамвайный рельс; 9 — тавровый; 10 — шпунтовый; 11 — полоса для гусениц тракторов; 12 — полоса для ободьев колес грузовых автомобилей; 13 — полоса для турбинных лопаток.

По типу обработки поверхности сортовой прокат делится на:

Сегодня сортовой прокат широко применяется в промышленности, строительстве, машиностроении, при добыче нефти, в энергетических комплексах. Без использования сортового проката не может нормально функционировать сельское хозяйство.

Сортовой прокат изготавливается на прокатном станке по технологии горячей или холодной прокатки. Для производства применяется углеродистая сталь стандартного качества. Иногда для изготовления сортового проката используют низкоуглеродистые стали. Сортовой прокат делится на два основных профиля: массового потребления и специального назначения. Сортовой прокат специального назначения производиться по индивидуальному заказу.

7.5. Обработка металлов давлением

Обработка металлов давлением основана на использовании пластических свойств материалов. Эти свойства позволяют изменять форму и размеры заготовки под действием внешних сил (давления) и сохранять полученные форму и размеры после прекращения действия сил. Для увеличения пластичности металл нагревают до температуры, при которой наиболее полно проявляются его пластические свойства.

Обработка металлов давлением отличается высокой производительностью и экономным расходованием металла по сравнению с литьем и механической обработкой и, кроме того, улучшает механические свойства литого металла.

Различают следующие основные способы обработки металлов давлением: прокатка, волочение, прессование, свободная ковка, штамповка.

Прокатка — это обжатие заготовки между вращающимися валками. Валки могут быть гладкими — для прокатки листов и лент и с вырезками (ручьевые) — для получения деталей фасонного профиля. Различают горячую (с подогревом заготовки) и холодную прокатку. Комплекс оборудования, с помощью которого производится прокатка, называется прокатным станом.

Читайте также:  Чем заправляется паяльная лампа

Прокатные станы подразделяют по характеру процесса прокатки и выпускаемой продукции на блюминги, слябинги, листопрокатные, проволочные, сортовые, трубопрокатные и специальные.

На блюмингах производят крупные квадратные заготовки — блюмы. Из блюмов на сортопрокатных станах получают сортовой прокат с сечениями в виде квадрата, круга, прямоугольника, треугольника, сегмента, ромба, уголка, швеллера, тавра, двутавра и др.

На слябингах прокатывают крупные прямоугольные заготовки — слябы, из которых затем на листопрокатных станах производят более мелкие прямоугольные заготовки и листы.

Проволочные станы предназначены для получения проволоки диаметром 5—10 мм.

На трубопрокатных станах получают бесшовные и шовные (сварные) трубы. С помощью специальных станов прокатывают самые различные заготовки, например железнодорожные колеса, вагонные оси и т.д.

Волочение — процесс протягивания заготовки через постепенно сужающееся отверстие (волочильный глазок). В результате поперечное сечение заготовки уменьшается, а ее длина увеличивается. Волочильный глазок является основной частью волоки — рабочего органа волочильных станов, на которых производится эта операция. Волочение выполняют в холодном или горячем состоянии. Исходным материалом для волочения является горячекатаный сортовой прокат (круглый, квадратный, шестигранный и др.), проволока, трубы из стали, цветных металлов и сплавов. Волочение применяют для получения проволоки малого диаметра, тонкостенных труб, фасонных профилей, а также для калибровки, т.е. придания точных размеров и высокого качества поверхности изделия. Разрезкой фасонных профилей получают готовые детали — шпонки, направляющие и т.д.

Прессование — вид обработки металлов давлением, при котором металл, заключенный в замкнутую форму, выдавливается через отверстие, меньшей площади, чем площадь сечения исходного материала. В результате прессуемый металл принимает вид прутка, который может быть простым или сложным, сплошным или полым, в зависимости от формы и размеров отверстия. Прессованию подвергаются слитки алюминия, меди и их сплавов, а также цинка, олова, свинца и др.

Ковка, так же как и литье, является издавна известным способом обработки металлов. Различают ковку без применения штампов, так называемую свободную ковку, и ковку в штампах — штамповку.

Свободная ковка заключается, в следующем. Заготовку нагревают в нагревательной печи до температуры, при которой металл становится более пластичным. После этого заготовку кладут на наковальню и ударами молота придают ей необходимую форму. Изделие, полученное в результате ковки, называется поковкой.

Различают ручную и машинную ковку. Ручная ковка применяется в индивидуальном производстве для выполнения мелких ремонтных работ. Машинная ковка — ковка на молотах и прессах — используется в серийном и массовом производстве. Она во много раз производительнее ручной и позволяет обрабатывать очень крупные детали.

С помощью ручной и машинной ковки можно получать поковки самых различных форм. Однако из-за длительности процесса свободная ковка не всегда выгодна в массовом производстве. В этом случае более производительной и экономически оправданной является штамповка.

При штамповке формообразование детали происходит в штампе и определяется его конфигурацией. Штамповку осуществляют на прессах и молотах.

Штамповка с предварительным нагревом заготовок называется горячей, без нагрева — холодной.

Различают объемную и листовую штамповку. Горячая объемная штамповка применяется в основном в массовом и серийном производстве и позволяет получать изделия с высокой точностью формы и размеров. Холодную объемную штамповку применяют для поковок небольшого размера.

Листовой штамповкой изготовляют плоские или пространственные тонкостенные изделия из стали, цветных металлов и сплавов. При холодной листовой штамповке используют заготовки толщиной от нескольких сотых долей миллиметра до 4 мм, при горячей — толщиной более 4 мм. Изделия, полученные листовой штамповкой, отличаются высокой точностью и не нуждаются в последующей обработке резанием.

Исходной заготовкой (подкатом) для холоднокатаной листовой продукции является горячекатаный лист. Качество холоднокатаных изделий во многом определяется качеством подката. Такие дефекты, как раскатанные плены, надрывы из-за неметаллических включений, глубокие царапины (глубиной более 0,8 мм), следы от вкатанной окалины или усадочных раковин, недопустимы, поскольку холодная прокатка их не устраняет.

Основные этапы холодной прокатки

Исходный материал (подкат), подаваемый на стан холодной прокатки, может иметь на поверхности окалину, которую необходимо удалить наиболее удобным способом:

  • с помощью дробеструйной обработки;
  • растворением оксидов кислотами – соляной или серной, более эффективна соляная кислота;
  • комбинированием двух выше названных методов.

После предварительной обработки горячекатаный подкат поступает на стан холодной прокатки, в состав которого входят:

  • четыре или пять клетей, в которых осуществляется обжатие до заданных параметров;
  • моталка;
  • ножницы;
  • петлеобразующий механизм и другие устройства.

После операции холодной прокатки на поверхности листа образуется наклепанный слой, обладающий высокой прочностью и низкой пластичностью. Для устранения наклепа применяют термическую обработку – отжиг при температуре +700°С, – позволяющую восстановить характеристики пластичности. Применяемое оборудование – колпаковые или протяжные печи.

Читайте также:  Как улучшить контур лица

Одна из финальных операций – дрессировка, которая представляет собой малое обжатие, обеспечивающее следующие положительные моменты:

  • повышение прочности стали;
  • уменьшение волнистости полосы;
  • улучшение качества поверхности;
  • незначительное снижение предела текучести;
  • после дрессировки не появляются линии сдвига, которые обязательно проявляются во время штамповки.

Основные свойства холоднокатаной продукции

Преимущества холодной прокатки:

  • возможность получения очень тонкого листа – от нескольких микрон, – что недостижимо при горячем деформировании;
  • более высокая точность размеров;
  • хорошее качество поверхности.

Основные недостатки холодного деформирования:

  • необходимость наличия широкого ассортимента сложного оборудования;
  • большое количество переделов;
  • значительная энергоемкость, в том числе из-за необходимости обязательного отжига.

Области применения холоднокатаного листового проката

Производство холоднокатаных листов, лент и полос постоянно развивается, поскольку эта продукция находит широкое применение в современной промышленности.

  • Основную долю – до 80% – среди этого вида проката занимает лист из конструкционной малоуглеродистой стали толщиной 0,5-2,5 мм и шириной до 2,3 м. Такие изделия востребованы в автомобилестроении, поэтому их называют «автолистами».
  • Холодным деформированием получают жесть – тонколистовую продукцию, чаще всего имеющую оловянное защитное покрытие. Эти полосы толщиной 0,07-0,5 мм шириной до 1,3 м используются в производстве тары для консервов.
  • Один из видов холоднокатаного листового проката – декапир. Эта металлопродукция представляет собой травленый отожженный лист, предназначенный для изготовления посуды с нанесением эмали или других защитно-декоративных покрытий.
  • Холоднодеформированный лист является исходным материалов в производстве профнастила – профилированного листа, покрываемого защитным цинковым слоем (с помощью горячего цинкования) и в некоторых случаях – дополнительным защитно-декоративным цветным полимерным слоем. Эта продукция бывает кровельной и стеновой. Более современная альтернатива цинкованию – алюцинкование. Алюцинк содержит примерно 55% алюминия, 1,6% кремния, остальное – цинк.
  • Холодной прокаткой изготавливают две важные группы легированных сталей: коррозионностойкие (нержавеющие) и электротехнические.

Из цветных металлов холодным деформированием получают тонкие полосы, ленты, листы из алюминия, меди и их сплавов, титана, никеля, цинка и других исходных материалов.

Требования к качеству холоднокатаной продукции

В зависимости от эксплуатационного назначения, к продукции холодной прокатки предъявляют различные требования по качественным характеристикам.

  • Сталь, применяемая для изготовления автомобильных кузовов, регламентируется ГОСТом 9045-93. В нем предусмотрено три вида отделки поверхности: особо высокая (обеспечиваемая по требованию потребителя), высокая, повышенная.
  • Согласно ГОСТам 9045-93,19904-90, 16523-97, плоскостность тонколистового проката делится на особо высокую, высокую, нормальную и улучшенную, точность изготовления бывает высокой, повышенной, нормальной.
  • Согласно ГОСТу 19904-90, предусмотрены следующие размеры листа при его толщинах 0,35-5,0 мм. Ширина – от 500 мм до 1500 мм с шагом 50 мм; от 1500 до 2300 с шагом 100 мм; 2350 мм. Длина листа – 1000-1400 мм с шагом 100 мм; 1420 мм; 1500, 2000, 2200, 2500, 2800, 3000, 3500, 4000, 4200, 4500, 4750, 5000, 5500, 6000 мм. Такие требования по длине предъявляются к листам, длина рулона в развернутом виде стандартом не ограничивается.

Как рассчитать массу стального листа с помощью калькулятора?

Для быстрого определения массы листа воспользуемся формулой:

H*B*L*7,85, в которой

H – толщина листа в мм,

B – ширина листа в м,

L – длина листа в м,

7,85 кг/дм 3 – это плотность черной стали, соответствует весу листа толщиной 1 мм и площадью 1 м 2 .

Внимание! При подстановке в формулу длины и ширины листа в метрах, а толщины – в миллиметрах Вы получите массу листа в килограммах.

Вычислив массу одного листа, легко просчитать, сколько весит пачка, содержащая определенное количество листов.

Разновидности дефектов холоднокатаного проката

Существует большое количество видов брака, которые могут возникнуть в процессе холодного деформирования. Некоторые свойственны определенному типу продукции, а некоторые типичны не только для холодного, но и для горячего проката. Рассмотрим наиболее распространенные виды изъянов.

  • Неточности в размерах и форме листов и полос. Из-за малой толщины для холоднокатаных листов и полос характерны волнистость, коробоватость, поперечная и продольная разнотолщинность. Причины разнотолщинности: процесс без обеспечения необходимого натяжения конца полосы, скачки температуры заготовки, изменение сечения валков (из-за высоких температур) и их неоднородная структура.
  • Несплошности металла, основной причиной которых является низкое качество исходной заготовки – горячекатаного подката. Вторая причина – несоблюдение технологии процесса прокатки.
  • Дефекты поверхности: недотрав или перетрав, образование бугорков или углублений, вкатанная металлическая крошка, риски и царапины. Если после прокатки на поверхности продукции осталась эмульсия, то при отжиге возникают темные разводы. Для предотвращения этого рекомендуется не использовать слишком концентрированные эмульсии.

Правильная структура и физико-механические свойства проката зависят от соблюдения режимов прокатки и термической обработки.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector