Що таке прокатка сталі і які її способи існують

Прокатка сталі – це пластична обробка на прокатному стані при проходженні між валками.

За температури обробки стали буває гарячекатаний прокат (метал нагрівається вище температури рекристалізації, до рівня 80% температури його плавлення) і холоднокатаний прокат (30% і менше від температури рекристалізації).

У свою чергу, рекристалізація – це утворення і зростання кристалічних зерен матеріалу (металу) за рахунок існуючих кристалічних зерен. При гарячій прокатці нагрів перевищує 920оC. Наприклад, для низьковуглецевої сталі температура гарячої прокатки повинна бути не нижче 1169оC.

Отримання будь-якого прокату можливо 2-ма способами. При першому, на сьогодні вже застарілому, використовуються сталеві злитки (відлиті в спеціальні форми-виливниці), що переробляються в готовий прокат в дві стадії. Отримані злитки нагріваються і прокочуються в заготовку на обтискних станах, а після видалення дефектів поверхні (заходів, тріщин і т.п.) виконується повторне нагрівання і фінальна прокатка в гарячекатаний лист або фасонний прокат.

При другому способі розливання в виливниці замінюється розливанням на машинах безперервного лиття (МБЛЗ), звідки заготівля також надходить на прокатні стани. Подібним чином підвищується якість, усуваються втрати металу і ресурсів виробництва при обрізанні злитка. В Україні більшість металургійних компаній має МБЛЗ і ливарно-прокатні модулі, а на інших підприємствах є плани щодо впровадження такого обладнання.

За взаємним положенням смуги металу і осі валків прокатка буває поздовжня (смуга перпендикулярна валянням), поперечна (смуга паралельна валянням) і поперечно-гвинтова або «коса» (валки під кутом один до одного і до осі смуги). Це дозволяє отримувати продукт різної форми. Головні типи прокату за формою і розмірами – це гарячекатаний лист, рулон або жерсть і сортовий (простий або фасонний).

Порівняння гарячекатаного і холоднокатаного прокату

Сьогодні в світі гарячою прокаткою отримують близько 80% загального обсягу металопрокату. Вона вимагає менше виробничих зусиль і, отже, менше електроенергії. Підвищена пластичність при такій прокатці дозволяє за один переділ отримувати значне скорочення площі поперечного перерізу заготовки. Злитки, значною мірою неоднорідні структурно і хімічно, можуть бути оброблені тільки гарячими.

Для гарячекатаної (г / к) продукції багато в чому застосовується марка сталі 09Г2С, для холоднокатаної (х / к) – 08пс. Холоднокатана сталь проходить довший шлях обробки – піддається травленню, і лише потім передається на стан. Тому, наприклад, товщина х / к листа – не більше 5 мм, а його поверхня набагато рівніше.
Х / к лист зазвичай однакової товщини по всій площі, без окалини, яку не потрібно збивати перед фарбуванням. Крім того, при холодній прокатйф поверхня металу зміцнюється, а це покращує його механічні властивості; х / к лист при згинанні не тріскається, більш міцний на розтягнення і розрив. Тоді як г / к лист товщиною 3 мм і більше має досить велику похибку по товщині на площі листа, має нерівну поверхню, а після термообробки його коробить, і потрібне рихтування.

ТАБЛИЦЯ. Порівняння характеристик  х/к і г/к листа

В Україні значна частина прокатних потужностей металургійних підприємств потребує модернізації з точки зору як виробничої ефективності обладнання, так і доступного асортименту.

Виробництво гарячекатаного прокату

«Гарячі» стани здатні виробляти плити товщиною 50-350 мм, листи 3-50 мм і смуги (змотуються в рулони) товщиною до 20 мм. Стани для товстого листа включають 1-2 кліті типу «дуо» або «кварто» (тобто з однією або двома парами валків), іноді з додатковими вертикальними клетями для обтиску бічних крайок. Для смуг застосовуються стани з 10-15 клітей «кварто» і клітей з вертикальними валками.

На виході з валків ставляться вихідні рольганги та інше допоміжне обладнання для подальшої обробки: у товстолистових станів – правильні машини, ножиці, термічні печі та ін. У смугових – моталки для змотування в рулони, конвеєр для рулонів, обладнання для їх розмотування, редагування, різання.

У свою чергу, сортові стани досить різні за своїми властивостями. Основні їх типи:
– універсальні стани для широкополочних балок, зазвичай з 3 або 5 послідовних клітей;

– рельсобалочні стани ступеневих типів з 2 або декількому лініями з клітями «тріо» і «дуо»;
– великосортні стани ступеневої і напівнепреривного типу з 2 або декількох ліній з клітями «тріо» і «дуо»;
– середньосортного стану ступеневого типу в 2 або 3 лінії;
– дрібносортні стани (безперервні або напівбезперервні);
– безперервні дротяні стани.

Огляд специфікацій гарячекатаного прокату

Г / к прокат підрозділяється, серед іншого, на:

• «Товстий лист» з вуглецевої сталі, а також з конструкційної якісної сталі;
• тонкий лист зі сталі підвищеної міцності;
• лиcт з вуглецевої, нізкoлeгіpoвaної або лeгіpoвaної сталі для кoтлів і посудин пoд тиском;
• лист для холодного штампування з конструкційної якісної сталі;
• для суднобудування;
• низьколегований конструкційний для мостобудування;
• сортовий гарячекатаний (круглий, квадратний, шестигранний);
• сортовий і фасонний з нелегованої сталі;
• сортовий з конструкційної нелегованої або легованої сталі для холодного об’ємного штампування;
• сортовий з прецизійних сплавів з високим електричним опором.

Г / к лист може класифікуватися по точності (А – підвищеної точності, Б – нормальної точності), по площинності (ПО – особливо високої, ПВ – високої, ПН – нормальною площинності), за характером кромки (АЛЕ – з необрізної кромкою, О – з обрізаною кромкою) і ін.

Переваги гарячекатаного прокату, загальні застосування

Основна перевага г / к прокату – вартість, що дозволяє використовувати більш значні його обсяги в сферах, де якість поверхні або зовнішній вигляд не настільки важливі. Наприклад, при будівництві великих об’єктів «краса» несучих металоконструкцій не принципова, те ж саме стосується великих внутрішніх вузлів машин і обладнання. Відповідно, г / к сталь використовується перш за все в таких «важких» секторах, як будівельна індустрія, важке машинобудування.

Виробництво холоднокатаного прокату

«Холодні» стани бувають листові (для поштучного листа), широкосмугові (для рулону), стрічкопрокатні (для змотуваної стрічки товщиною від 1 мкм до 4 мм і шириною від 20 до 600 мм), Фольгопрокатний (для смуги товщиною менше 0,1 мм) , плющильні (для обтиску дроту в вузьку стрічку), для холодної прокатки труб.
При рулонній прокатці з обох сторін робочої кліті встановлюються намотувально-натяжні барабани – моталки, для розмотування рулону перед подачею в валки і змотування при виході з них. Найефективніші листові стани – це безперервні.

Огляд специфікацій холоднокатаного прокату
Х / к прокат розділяється, зокрема, на:

• тонкий лист з вуглецевої сталі якісної або звичайної якості загального призначення;
• тонкий лист з низьковуглецевої якісної сталі для холодного штампування;
• тонкий лист з електротехнічної ізотропної або анизотропної сталі;
• стрічка з корозійностійкої і жаростійкої сталі, з вуглецевої сталі, з термобіметалів і ін.

Переваги холоднокатаного прокату, загальні застосування

Перевагою х / к металу є характеристики і зовнішній вигляд. На ньому немає окалини. Напруга в листі розподіляється рівномірно, що принципово важливо для прокату будь-якого призначення. Найчастіше робиться з низьковуглецевої сталі і має високу пластичність (тобто можна неодноразово і сильно згинати). Тому використовується в різних сферах машинобудування (включаючи авто- і суднобудування), в приладобудуванні, будівництві (профнастил, покрівельний лист, оздоблювальні матеріали). Саме х / к лист піддається оцинкуванню і фарбуванню для отримання металу з покриттям, який має поліпшені захисні властивості.

Висновки
Вибір між г / к і х / к прокатом (і їх різними видами) залежить від запитів споживача: будівництво чи це несучих конструкцій або ж, навпаки, оздоблювальний матеріал для зовнішнього фасаду, виготовлення великих важких машин – або виробництво точної електроніки. Гарячекатана сталь виграє за ціною і різноманіттю варіацій, холоднокатана – за якістю і «зовнішності».