Листовая сталь — это вид металлопродукции в форме листов или полос, изготавливаемых методом прокатки. Листы толщиной 0,4-160 мм производятся методом горячей прокатки. Такая сталь называется горячекатаной. В дальнейшем она используются, как готовый материал, а также в роли сырья для производства холоднокатаных листов толщиной 0,35-5 мм и жести толщиной 0,2-0,5 мм. Технология производства листового металлопроката определяет его основные характеристики и сферы применения.
Технология производства
В древние времена для изготовления листовой стали использовали метод ковки раскаленных заготовок. Эта технология имеет свои преимущества, но по современным меркам является малоэффективной, так как не позволяет делать большие листы с минимальным разбросом по толщине. Для изготовления такой продукции современная металлургическая промышленность использует технологии горячей и холодной прокатки.
Технология горячей прокатки листов
Горячекатаные листы изготавливаются из слябов методом многократной прокатки через валки. Заготовки предварительно раскаляются до температуры 1000-1200°C. Благодаря этому металл размягчается и становится более податливым. Прокатка осуществляется до получения листов нужной толщины. В процессе изготовления материал частично уплотняется, однако, за счет высокой температуры формируются и новые зерна, из-за чего меняется структура металла.
В процессе производства горячекатаной листовой стали получается продукция сравнительно низкого качества. В частности, на ее поверхности имеется окалина, толщина листов неравномерная, края скругленные, неровные. Визуально листы выглядят непрезентабельно — есть шероховатости, неровности, отсутствует характерный блеск.
Готовый горячекатаный стальной прокат упаковывается в пачки листов, а некоторые толщины в рулоны, и в таком виде поставляется для дальнейшего применения.
Технология холодной прокатки листов
Холоднокатаные листы изготавливаются из горячекатаной листовой стали методом поэтапной прокатки через вальцы с минимальным разогревом или без такового. Несмотря на то, что сырье не нуждается в серьезном нагреве, данная технология является более энергоемкой, чем производство «горячих» листов. Цель технологии холодной прокатки — получение тонкой листовой стали с высокими геометрическими, визуальными и физико-механическими характеристиками.
Для изготовления холоднокатаного проката на производство поставляются горячекатаные листы в рулонах. Металл предварительно проходит многоступенчатую обработку, цель которой — очистить поверхность от окалины. Если этого не сделать, при прокатке на холодную окалина будет вдавлена в материал, из-за чего существенно ухудшится его итоговое качество.
Очищенный горячекатаный лист поступает в цех холодной прокатки в рулонах, где разматывается и заправляется в прокатный стан. В зависимости от используемого оборудования и цели производства холодная прокатка осуществляется в определенное количество этапов и при конкретных условиях. После готовый прокат сматывается в рулоны или нарезается гильотинными ножницами в листы стандартных размеров, упаковывается для хранения, транспортировки и использования по прямому назначению.
Для повышения физико-механических характеристик холоднокатаная сталь может подвергаться дополнительной обработке. Например, чтобы сделать листы более податливыми для гибки и штамповки, осуществляется термический отпуск металла.
Характеристики и особенности
Характеристики листовой стали, изготовленной методами горячей и холодной прокатки, существенно различаются. На это оказывают влияние технологические операции, выполняемые в процессе производства — термическая обработка, степень уплотнения при прокатке, постобработка и так далее. На качественные характеристики, несомненно, влияет и первоначальное сырье. В совокупности с методами производства это определяет марку получаемой листовой стали.
Горячекатаные стальные листы
Для горячекатаного проката характерны следующие особенности:
- толщина 0,4-160 мм;
- шероховатая поверхность;
- неравномерная толщина;
- неровные края;
- отсутствие блеска;
- хрупкость (трескается при сгибании и штамповании);
- наличие окалины на поверхности;
- склонность к деформациям при выполнении сварочных работ.
Горячекатаный металл не отличается пластичностью и гибкостью, зато хорошо противостоит коррозионным процессам. За счет сравнительно более простой технологии производства выходит дешевле, чем холоднокатаный. Может использоваться и как готовый материал, и как сырье для дальнейшей обработки и получения листов с более высокими характеристиками.
Холоднокатаные стальные листы
Стальные листы, изготовленные методом холодной прокатки, отличаются следующими особенностями:
- толщина 0,35-5 мм;
- гладкая блестящая поверхность;
- равномерная толщина;
- ровные края;
- пластичность;
- отсутствие окалины на поверхности;
- меньшая склонность к деформациям при выполнении сварочных работ.
Холоднокатаная листовая сталь отличается более высокой прочностью, если учитывать ее минимальную толщину. Материал хорошо поддается сгибанию и штамповке, что широко применяется для изготовления деталей со сложной геометрией. По сравнению с горячекатаной сталью, «холодные» листы больше подвержены коррозии, поэтому готовые детали из них всегда обрабатываются защитными покрытиями — цинкованием, покраской.
Преимущества и недостатки
Плюсы и минусы листовой стали во многом определяются технологией производства.
Горячекатаные листы
К основным преимуществам горячекатаного проката относятся
- себестоимость ниже, чем у холоднокатаных листов;
- широкий диапазон толщин;
- повышенная коррозионная стойкость.
К недостатку стоит отнести низкое качество поверхности.
Холоднокатаные листы
Плюсы холоднокатаного листового металла:
- возможность получения тонких листов, в частности, жести толщиной в десятые доли миллиметра;
- гладкая блестящая поверхность;
- хорошая свариваемость;
- повышенная пластичность;
- равномерная толщина.
Из недостатков можно отметить повышенную стоимость, обусловленную более энергоемким процессом производства.
Область применения
Технология производства листовой стали существенно влияет на сферы применения готовой продукции. Учитывается не только стоимость материала, но и его основные характеристики. Например, для изготовления массивных металлоконструкций применять дорогую холоднокатаную сталь крайне невыгодно. А из горячекатаной невозможно изготавливать тонкостенные детали со сложной геометрией методом штамповки. И таких факторов очень много.
Сферы применения горячекатаных листов
Горячекатаные листы используются для изготовления:
- х/к листовой стали;
- материалоемких металлоконструкций;
- деталей железнодорожных вагонов и большегрузной техники;
- кораблей;
- несущих опор, колонн, ферм;
- прочих изделий, не требовательных к внешнему виду.
Для изготовления чего-либо из горячекатаных листов стали не применяются методы сгибания и штамповки, поскольку эти процессы приводят к растрескиванию и ослаблению металла. Горячекатаные листы нарезаются на плазме и газорезательной машине, а также рубятся на гильотине. Для монтажа чаще применяется сваривание, а также болтовые и заклепочные соединения.
Сферы применения холоднокатаных листов
Холоднокатаные металлические листы используется для изготовления такой продукции, как:
- кузовные детали автомобилей и прочей техники;
- посуды;
- ограждений;
- кровельных материалов;
- отделки (сайдинг, сэндвич-панели и т.д.);
- предметов декора.
Основным методом изготовления продукции с использованием х/к листов является штамповка. Также применяются другие технологии формовки — гибка, резка, сверление, клепка. Для сваривания холоднокатанной листовой стали чаще всего применяется полуавтоматическая сварка в среде защитных газов. Болтовые и заклепочные соединения тоже используются.
Заключение
Для производства листовой стали современная промышленность использует две основные технологии — горячая и холодная прокатка. Первая менее затратная и на выходе дает грубый материал, нуждающийся в дополнительной обработке. Холодная прокатка существенно повышает характеристики стали, а также позволяет получать сравнительно тонкие листы с минимальным разбросом по толщине. У обоих материалов есть свои сферы применения, которые обусловлены не только стоимостью, но и различными характеристиками металла.