Способ получения листового металла

Как производят листовой металл

Как только человечество научилось обрабатывать металлы, оно научилось и производить листовую продукцию из них. Бронзовые пластины, например, использовались в качестве защитной брони. Современные способы и технологии обработки металла позволяют использовать продукцию металлопрокатной промышленности для производства сложных металлоконструкций, классических продуктов металлопроката и сырья для других отраслей промышленности. Возможности использования листового металла (листа нержавеющей стали) просто огромны. К примеру, это идеальный материал для строительства ангаров или крытых павильонов.

Безотходное производство – один из принципов работы современного предприятия. Особенно преуспели в организации таких производств в Японии. Там сумели устроить производственный цикл так, что отходов от нарезки металла практически не остается, и, в конечном итоге, используется весь произведенный материал. Нашим металлообрабатывающим предприятиям стоит использовать такой рациональный подход к делу.

Ранее, на большинстве наших предприятий, при конечной нарезке листов стали, в виде отходов оставались полосы металла. Современные технологии и грамотный подход к организации производства позволяют полностью переработать лист. Дополнительные детали и элементы вырабатываются из остатков и полос металла, ранее считавшихся отходами. Отдача от стандартного листа нержавеющей стали становится гораздо эффективнее.

Возможности современных предприятий металлопрокатной отрасли позволяют производить листовой металл по требованию и пожеланию заказчика. Безусловно, следует придерживаться принятых в нашей стране норм и стандартов при выполнении конкретных заказов.

Наше предприятие может полностью обеспечить требуемые заказчиком объемы, наших мощностей и профессионализма для этого вполне достаточно. Листы нержавеющей стали, полосы или уголок – весь ассортимент листового проката, сделанный с наивысшим качеством и в должный срок, может произвести наше предприятие.

Особенности листового производства

Многообразие размеров и форм, обширная область использования металлопроката – это результат многолетнего усовершенствования технологий и создание современного высокоточного оборудования. Нержавеющую сталь перерабатывают в несколько форм заготовок: листы, полосы, квадраты и круги. Одной из универсальных форм является лист. При изготовлении листовой стали применяется своя, особая технология, состоящая из нескольких важных этапов. Эти этапы имеют свои конкретные задачи – достижение высоких показателей прочности, долговечности, соблюдения установленных размеров и толщины листа.
Одним из основных этапов при производстве листа является его охлаждение. Лист из нержавейки, проходя по толстолистовому стану, охлаждается в процессе продвижения по различным составляющим стана – шлепперам, рольгангам и транспортерным линиям. На станах конструкций, выпущенных ранее, листы охлаждают на цеховых плитах или в штабелях. Это служит одним из видов термической обработки листов, так называемый самоотпуск. Такой процесс насколько снижает допустимые пределы текучести и прочности на несколько кг на 1мм2, и повышает относительное удлинение. Ударная вязкость при таком способе остается неизменной. Такой способ охлаждения при необходимости применяется и на станах современной конструкции.

Охлаждению в ускоренном порядке подвергаются листы стали, которые необходимо испытать на ударную вязкость. В процессе такого охлаждения фиксируется получаемое при прокатке зерно и повышается результат ударной вязкости, особенно при минусовых значениях температур. Для более быстрого охлаждения всю поверхность листа обрабатывают водой с помощью распылителя, затем проводят обдувку воздухом. На толстолистовых прокатных станах современной конструкции, сразу за чистовой клетью, монтируется закалочная роликовая машина. Помимо своего прямого предназначения эта машина применяется и для более быстрого охлаждения листов перед их нормализацией в потоке.

В результате охлаждения листа улучшаются самые важные свойства стали. Последующие этапы прокатки и обработки снимают внутреннее напряжение металла и происходят некоторые изменения в структуре, повышающие свойства нержавеющей стали до должного уровня. Главное требование к процессу охлаждения, проводимому любым отработанным способом – это равномерное охлаждение всей поверхности листа по сечению и по всей плоскости поверхности.

Источник

Технологии производства стального листа холодным и горячим прокатом

В производстве металлопроката широко применяются два метода получения стального листа – горячего и холодного проката.

Данные технологии обработки металла имеют несколько значительных отличий. Поэтому готовые изделия также получают различные эксплуатационные качества и физические свойства, которые определяют дальнейшую область применения материалов.

Первое отличие касается марок применяемых стальных сплавов: для горячего проката используется сталь 09Г2С (низкоуглеродистая) , а для холодного 08ПС (углеродистая) .

С точки зрения покупателя, основное различие горячекатаного и холоднокатаного листа заключается в их стоимости, которая ощутимо выше у стального листа, полученного методом холодного проката. Как показывает практика, повышенная цена обусловлена более сложным процессом производства, а также применением более функционального оборудования.

Производство холоднокатаного листа

В начале производственного цикла стальная заготовка проходит стадию зачистки и выравнивания поверхности, затем нагрева, что способствует повышению пластичности металла и позволяет осуществить горячую прокатку, в ходе которой металл получает вид рулонов небольшой толщины листа.

Полученный металлический лист подвергается травлению, так как поверхность материала после воздействия высоких температур получает окалину, после чего производится сварка листов (если необходимо получить изделие большого размера), а также обрезание продольных кромок.

Дальнейшая технология предполагает прокатку заготовок через непрерывные станки или оборудование с реверсивным циклом работы, а также отожжение. Целью производства является получение непрерывного тонкого листа стали, который затем нарезается на листы нужного размера.

Как изготовляется горячекатаный лист

Цикл производства горячекатаного листа существенно короче и нередко включает в себя только прогон разогретого металлического бруска на станке горячего проката. В течение всего производственного цикла необходимо обеспечивать поддержание стабильно высокой температуры для раскатки листовой стали.

Готовое изделие имеет окалину, а толщина листа получается существенно больше (менее 0.5 мм получить листовую стали горячим прокатом невозможно). В зависимости от применяемого ГОСТа, полученная рулонная горячекатаная сталь в дальнейшем подвергается обрезанию кромки и раскраиванию на листы нужного размера.

Преимущества и недостатки технологий холодного и горячего проката

Сталь холоднокатаная, несмотря на более высокую стоимость, наиболее востребована в промышленности, благодаря следующим преимуществам:

• Меньшая толщина листа
• Ровная поверхность стали
• Одинаковая толщина по всей поверхности
• Высокие показатели механической прочности и твердости металла
• Листы не растрескиваются при сгибании

К недостаткам метода можно отнести более высокую стоимость и длинный производственный цикл.

Горячекатаная сталь в числе преимуществ имеет меньшую стоимость и короткий цикл производства, однако по практическим свойствам существенно уступает изделиям холодного проката:

• Неравномерная толщина
• Невозможно получить тонкий лист
• При сгибании получаются трещины

Область применения горячекатаного и холоднокатаного листа

Горячекатаный лист востребован в машиностроении, строительстве, вагоностроении, в промышленности – в качестве основы для производства труб, изготовления опалубок и т. д. В этом случае вторичная обработка листовой стали позволяет улучшить ее качества для той отрасли, где она используется.

Холоднокатаный лист также используется в машино- и авиастроении, изготовлении различных деталей для этих отраслей, в приборостроении и т. д.

Источник

Технологический процесс изготовления стального листа

В общем объеме производства стали листового типа, все большую нишу занимает изготовление холоднокатаной листовой стали.

Это обусловлено тем, что выпуск и дальнейшая продажа стального листа холодной прокатки толщиной не менее 1-1,2 мм финансово более выгодно, нежели выпуск аналогичных изделий с помощью прокатки других видов. Кроме того, качественные и технические характеристики холоднокатаной продукции выше, чем горячекатаной.

Стальной лист — технологические схемы изготовления

Для изготовления стальных листов существует два основных способа:

1. полистный способ;
2. рулонный способ изготовления.

Полистный способ характеризуется тем, что изначально сталь изготавливают в рулонах, которые подвергаются прокатке холодного типа, а затем разрезаются на листы. После этого обработку (отжиг, правку) осуществляют полистно.

Однако на современных предприятиях большее распространение получил рулонный метод изготовления стального листа. При таком способе все действия проводят в рулонах, но перед сортировкой их разрезают на листы.

Рулонный метод помогает добиться увеличения объема выпускаемых изделий на старых производственных площадках и повышения производительности труда, улучшает показатели выпуска годного материала и геометрическую форму.

Этапы изготовления стального листа

Обязательными этапами изготовления стального листа являются:

• очистка поверхности стальных полос от окалины;
• прокатка на станах (непрерывного или реверсивного действия);
• термическая обработка;
• дрессировка;
• окончательная отделка.

Для получения холоднокатаных изделий используются легированные марки стали или с высоким содержанием углерода. Чаще всего в качестве исходной заготовки выступает металл горячекатаного типа в рулонах, изготовленный на полунепрерывных и непрерывных станах.

Для углеродистых сталей не требуется отжиг – он нужен для смягчения только низколегированным маркам.

Очистка поверхности, как правило, происходит при помощи травления, дробеструйного метода или комбинации этих способов. Продольные кромки листа обрезаются и тщательно промасливаются.

Читайте информацию по металлопрокату:

Источник

Как получают листовой металл?

Преимущества листового металла обуславливают его популярность и востребованность для создания различных типов металлических элементов. Металл листового формата имеет сравнительно небольшой вес, он легко и удобно гнется, а значит, во многих случаях при его обработке можно обойтись без сварки (сварные швы – это места повышенного риска образования коррозии).

Чтобы понять все достоинства данного материала, важно понимать, как получают листовой металл. Существует два принципиальных подхода (подходящий выбирается в зависимости от степени пластичности металла):

• Горячая прокатка;
• Холодная прокатка.

В процессе обработки металл проходит сквозь специальное оборудование (прокатный стан), которое раскатывает его словно тесто. Толщина листов может быть различной – от 1 мм и более. Материал толщиной до 4 мм считаются тонколистовым, свыше – толстолистовым.

Для того чтобы полученные листы обладали повышенной устойчивостью к коррозии, их обрабатывают тонким слоем цинка. Это может выполняться различными способами, например, следующим (актуально для металла, полученного путем холодного цинкования):

• Лист несколько раз (3-4) целиком погружают в кислотный раствор, нагретый до высокой температуры.
• Лист погружают в воду низкой температуры;
• Параллельно в большой емкости готовится горячий раствор цинка.
• Очищенный кислотой лист нагревается до температуры цинка и погружается в него.
• Частицы цинка «прилипают» к поверхности металла, создавая на ней надежный защитный слой.

Полученный таким образом материал широко применяется в различных строительно-бытовых сферах. В частности устойчивость к атмосферным и температурным воздействиям позволяет использовать его для обшивки крыши или стен объектов.

Источник

Физические особенности горячекатаных листов по ГОСТ

После выплавки стальная заготовка-сляб может проходить ряд дополнительных обработок, чтобы материал получил нужный вид. Одним из вариантом обработки слябов является горячекатаная технология, с помощью которой можно получить металлический лист средней толщины. Горячекатаный лист используется в различных сферах — производство труб, каркасов, навесных конструкций, лестничных пролетов, запчастей. Какими должны быть листы горячекатаные согласно ГОСТ? Как их производят? Какими физическими особенностями они обладают?

Краткие сведения

Лист горячекатаный (Г/К) — плоское металлическое изделие небольшой толщины, которое получают методом прессования разогретой горячей заготовки. Технология горячего проката и прессования обычно применяется для изделий из стали. Иногда эта технология пригодна для обработки некоторых других металлов (медь, латунь, алюминий, вольфрам, хром и другие). Г/К-листы имеют вид больших металлических полос, которые для удобства упаковывают в промышленные мотки. Лист стальной горячекатаный обладает хорошей прочностью и упругостью, а также средней толщиной (от 2 до 50 миллиметров). Ширина изделий может быть любой, однако на практике встречаются листы шириной 2-5 метров.

Горячий прокат обладает не слишком приятным внешним видом, поэтому его редко используют для внешней облицовки. Основная сфера применения — производство деталей и сложных конструкций, к которым не предъявляется жестких требований относительно внешнего вида. Основные примеры — детали автомобилей, паровозов, пароходов, запчасти для военной техники, подземные трубы, навесные конструкция для промышленных цехов и другие. Производство Г/К-изделий осуществляется на промышленных цехах, а домашняя выплавка подобных объектов является затруднительной с технологической точки зрения. Основными производителям Г/К-изделий являются Китай, Индия, Россия, США, Великобритания и некоторые южноамериканские страны.

Физические особенности

Согласно ГОСТ лист горячекатаный обладает следующими физическими свойствами:

• Хорошая прочность, пластичность, надежность. Материал хорошо переносит длительные механические нагрузки без появления трещин, сколов, деформации. Механические нагрузки не приводят к растягиванию материала в любом из направлений. Толщина изделия сохраняется постоянной как при стандартной нагрузке, так и при кратковременном ударе или локальной деформации.
• Минимальный риск коррозии. После остывания на горячекатаной полосе образуется тонкая оксидная пленка, материал становится химически инертным (то есть он не вступает в контакт с водой, жидкостями, кислотами, щелочами).
• Небольшая или средняя толщина. Толщина горячей стали находится в пределах от 2 до 50 миллиметров в зависимости от степени обработки материала. Обратите внимание, что получить горячекатаную полосу толщиной менее 2 миллиметров крайне сложно из-за особенностей температурного расширения железа при нагревании.
• Посредственные эстетические свойства. Во время термической обработки на поверхности заготовки оседают небольшие частички пыли, которые ухудшают эстетические свойства материала. Избавиться от налета сложно, поэтому горячекатаные листы обычно применяют для изготовления деталей или материалов, которые не будут располагаться на поверхности объекта.

Технология производства

Горячекатаный лист отличается простотой производства (в сравнении с изготовлением похожих материалами). Для обработки заготовки и получения плоского изделия не нужно сложное металлургическое оборудование. Домашняя кустарная выплавка на практике применяется редко в связи со сложностью решения некоторых инженерных задач (удаление окалины, организация производственной линии, синхронная работа роликовых прессов). Основных этапов обработки три — предварительная обработка, прессование, финальная зачистка. Ниже мы рассмотрим каждый из этапов более подробно.

Предварительный этап

Для изготовления листа используются толстые стальные слябы-заготовки, которые выплавляют в мартеновских печах. На предварительном этапе слябы поступают в прокатный цех, где они сперва помещается в печь для нагрева. Для эффективной обработки слябы нужно нагреть до температуры 700-1000 градусов в зависимости от состава стального сплава (количество легирующих добавок и углерода влияют на тугоплавкость стали). Во время нагрева сляба происходит активное образование окалины на поверхности материала. Чтобы удалить окалину, применяются две методики дополнительной обработки:

• Механическая очистка. Удаление окалины может осуществляться на вспомогательной линии, где установлено дополнительное оборудование для очистки. Пример подобного оборудования — небольшие специальные прессы, которые выполняют легкий обжим и деформацию материала, что приводит к растрескиванию окалины с последующим ее удалением. Еще один вариант механической очистки — применение установок-окалиноломателей, которые удаляют окалину с поверхности в полуавтоматической или автоматическом режиме.
• Кислотные ванные. Для удаления окалины могут также применяться погружение материала в ванные, куда налиты сильные кислоты (серная, соляная, азотная) или их смеси. Стальной сляб помещается в кислотные ванны на небольшой промежуток времени, поскольку в противном случае железо, углерод и легирующие добавки могут начать вступать в активные реакции с кислотами.
• Обратите внимание, что на практике методы механической и кислотной очистки часто применяются в комплексе. Сперва материал очищается от окалины с помощью прессов или окалиноломателей, а потом он помещается в кислотные ванные для окончательной нейтрализации вредоносных веществ. На первом этапе происходит удаление 80-90% окалины, а кислоты устраняют оставшиеся вредные вещества (10-20%). Комплексная обработка повышает стоимость работ, однако она позволяет получить более надежный горячекатаный лист.

Прессование

После нагрева материала и удаления окалины лист стальной горячекатаный поступает на основную конвейерную линию. Конвейер состоит из серии двухвалковых катков, у которых ширина зазора постепенно уменьшается. При прохождении разогретого металла через каток происходит продольная деформация листа, что приводит к уменьшению его ширины. При прохождении через несколько катков ширина сляба уменьшается многократно (обычно в 5-10 раз). Некоторые особенности прессования горячих листов стали:

• Сталь, разогретая до температуры 700-1000 градусов, становится очень пластичной, поэтому ее обработка происходит просто. Роликовым прессам не нужно обладать большой мощностью, поскольку разогретый металл легко деформируется по всей своей длине. Это упрощает и удешевляет производство горячекатаных полос.
• Скорость работы горячекатаного конвейер зависит от качества обработки, температуры нагрева листа, интенсивности очистки поверхности от окалины. На практике скорость работы конвейера обычно составляет 10-25 метров в минуту, что является хорошим показателем.

Финальный этап

На финальном этапе может выполняться дополнительная обработка листов — отжиг, финальное травление, закалка. Дополнительная обработка позволяет улучшить физические свойства материала и избавиться от остатков окалины. Обратите внимание, что горячекатаные полосы можно собрать в мотки, однако делать это нужно только после полного остывания материала в цеху. Это же правило распространяется на случай маркировки полос — проставление отметок и штампов нужно делать также после остывания. Маркировка должна осуществляется в соответствии с правилами ГОСТ.

Горячекатаная и холоднокатаная сталь — в чем разница?

Помимо горячекатаных также существуют холоднокатаные стали, которые имеют с ними много общего. Холоднокатаные (Х/К) изделия изготавливают в виде длинных листов, которые для удобства собирают в большие мотки. Х/К-изделия изготавливают из металлических сплавов, а самым популярным материалом является сталь (хотя бывают также медные, алюминиевые, латунные и другие полосы). Х/К-изделия также в основном применяются в трудоемких отраслях промышленности — производство запчастей для самолетов, автомобилей и поездов, изготовление труб, создание навесных конструкций.

Основные различия

• Для изготовления Г/К-изделия металлическую заготовку-сляб нагревают до температуры 700-1000 градусов — потом она прессуется с помощью валковых устройств-клетей. Для получения холоднокатаного объекта берется уже готовое Г/К-изделия — оно очищается от окалины и проходит прессование с помощью валковых клетей. Дополнительный нагрев заготовок не осуществляется.
• Технология Г/К является грубой, поэтому она позволяет получить полосы толщиной не менее 2 миллиметров (это ограничение появляется из-за особенностей расширения металлов при нагреве). Однако для изготовления одной полосы требуется минимум времени и оборудования, поэтому стоят такие объекты дешевле. Технология Х/К является более точной. С ее помощью можно уменьшить лист до толщины 0,35 миллиметров. Однако обработка является более трудоемкой, поэтому Х/К-полосы будут стоить на порядок дороже.
• Во время нагрева заготовки-сляба образуется большое количество окалины, которая попадает внутрь металлического сплава. Механические способы удаления позволяют избавиться лишь от части окалины. Поэтому Г/К-изделия будут отличаться хорошей, но не идеальной прочностью. В случае применения Х/К-технологии образования окалины можно избежать. С помощью финальной закалки можно улучшить качество сплава за счет рекристаллизации. Поэтому Х/К-изделия будут отличаться более высокой прочностью, надежностью.
• Из-за активного образования окалины при нагреве также большое количество гари и мусора оседает на поверхности горячекатаного проката. Во время изготовления холоднокатаной стали происходит зачистка и обработка внешней поверхности листа. Поэтому холоднокатаные объекты полосы будут обладать более высокими качествами (металлический блеск, отсутствие гари, равномерный цвет).
• Листовая горячекатаная сталь применяется для производства изделий и запчастей, к которым не предъявляются высокие требования относительно вида. Скажем, этот материал можно применять для изготовления внутренних деталей авто, поездов и кораблей. Тогда как Х/К-лист выглядят более красиво, поэтому их можно использовать для изготовления внешних облицовочных материалов (каркасы автомобилей, жестяные банки, профлисты).

Сводная таблица

Категория	Сталь горячекатаная листовая	Сталь холоднокатаная листовая
Технология производства	Нагрев металлической заготовки-сляба с последующим прессованием	Прессование и обжимка заготовки без термического нагрева
Толщина	Маленькая и средняя — от 2 до 50 миллиметров	Очень маленькая и маленькая — от 0,35 до 5 миллиметров
Вид	Блеклый вид, возможно наличие гари и накипи на поверхности	Приятный вид, естественный металлический блеск
Прочность	Высокая	Очень высокая
Стоимость	Низкая	Средняя или высокая
Сферы применения	Производство корпусов для поездов, вагонов и кораблей, изготовление транспортных запчастей, создание подземных труб	Производство каркасных корпусов для автомобилей, поездов, самолетов, изготовление посуды и жестяной тары, создание облицовочного профлиста

Заключение

Подведем итоги. Сталь горячекатаная листовая представляет собой плоское изделие, которое получают методом прессования нагретой заготовки-сляба. Физические свойства горячей стали — хорошая прочность и пластичность, средняя толщина, посредственные эстетические свойства. На начальном этапе изготовления Г/К-полосы необходимо выполнить химическое травление или механическую очистку. Это позволит избавиться от окалины, которая образуется при нагреве металла. Сферы применения горячекатаных изделий — производство деталей для поездов, вагонов и кораблей, изготовление труб, создание транспортных запчастей.

Используемая литература и источники:

• Теория пирометаллургических процессов. Учебное пособие / А.В. Ванюков, В.Я. Зайцев. — М.: Металлургия, 2000.
• Начальное обучение металлистов. Слесарь-механик / Б. Беер и др. — Москва: Огни, 2012.
• Горячая обработка металлов. Том 2 / К. Кодрон. — М.: ЁЁ Медиа, 1988.
• The Grove Encyclopedia of Materials and Techniques in Art. Oxford University Press, 2008.

Источник