Лист стальной холоднокатаный: технология производства

Лист стальной холоднокатаный: технология производства

Производство холоднокатаной стали позволяет выпускать полосы и листы толщиной от 0,5 до 1 мм, что при горячем методе сделать невозможно. При холодной прокатке получается продукция высокого качества, размеры соблюдаются точно, поверхность безупречная, физико-механические свойства позволяют использовать листы в различных отраслях промышленности, цветной и черной металлургии. Производственный цикл холодной прокатки является энергоемким, если сравнить его с горячей технологией, выпуск холоднокатаных листов включает несколько переделов, требует применения многообразного и сложного оборудования.

Разновидность продукции

Стальные холоднокатаные прокаты выпускаются с использованием различных по конструкции прокатных станов, у которых несколько уровней производительности и отличные друг от друга технические характеристики, поэтому на выходе получается большое разнообразие сортамента металлических листов:

• примерно 80% от основной массы проката листового холоднокатаного производится в виде низкоуглеродистой стали толщиной от 0,5 до 2,6 мм, ширина полос составляет 2,3 м, эта продукция чаще всего применяется в автомобильной промышленности, поэтому ее второе распространенное название «автолист»;
• из низкоуглеродистой стали получают жесть толщиной от 0,08 до 0,6 мм, шириной 1,3 м с защитным покрытием, чаще всего из олова, жестяные полосы применяются в производстве пищевой тары, консервных банок;
• выпускают довольно большое количество отожженной и травленой полосовой стали (декапир), используемой при изготовлении эмалированной посуды и других предметов с аналогичным покрытием;
• для применения в строительстве получают продукцию в виде кровельного металла с цинковым покрытием;
• производят две группы важных в техническом отношении легированных сталей — нержавеющую и электротехническую стали, отличающиеся антикоррозионной стойкостью;
• цветная металлургия выпускает холодный прокат в виде алюминиевых, медных, никелевых, цинковых, титановых, свинцовых полос, лент и листов из сложносоставных составов этих и других элементов;
• фольга из алюминия производится полосами толщиной от 0,006 мм, шириной 1,0—1,5 м.

Технология производства электротехнического металла

Электротехническая сталь при использовании в условиях постоянного перемагничивания переменным током отличается высокой магнитной индукцией и низкими гистерезисными (ваттными) потерями, ее условно делят на два вида:

Чтобы обеспечить требуемое сочетание качеств металлический прокат должен иметь в составе достаточное количество кремниевых добавок и как можно меньше примесей и углерода. Структура материала на выходе должна быть текстурированной и крупнозернистой. Динамная сталь используется при изготовлении динамо-машин (электрических моторов), генераторов. Содержание кремния в пределах 1—1,85%. Из трансформаторной стали делают электромагнитные устройства и трансформаторы, добавки кремния составляют 2,85—3,45%.

Электротехническую сталь производят в листах и полосах, толщина которых от 0,2 до 1,2 мм, ширина продукции до 1,0 м. В качестве исходного сырья используют рулоны горячекатаного материала толщиной 2,2—4 мм, передаваемых со станов с печными моталками или непрерывного производства.

Листовой металл выпускается двумя способами: рулонным и полистным. Второй заключается в том, что первоначальный материал выпускается в рулонах, которые после холодного протягивания разделяют и следующую дрессировку, правку и отжиг делают полистно. Наиболее распространен рулонный способ производства, при нем порезка делается непосредственно перед сортировкой.

Рулонный метод способствует увеличению производительности, качества, открывает возможность для автоматизации и механизации большинства операций, сохраняет форму и характеристики металла в процессе производства благодаря устойчивости технологических приемов. Иногда порезка в условиях цеха не выполняется, так как некоторые получатели принимают поставки в виде рулонов.

Производственные процессы

В отечественном производстве используют:

• реверсивные одноклетевые станы;
• непрерывные трехклетевые, пятиклетевые;
• многовалковые станы.

Для проката трансформаторного металла с большим обжатием важно использование мощных непрерывных пятиклетевых или многовалковых одноклеточных станов и применение технологических смазочных материалов высокой эффективности. Информативные сведения о производстве на одном станке в одинаковых условиях малоуглеродистой и трансформаторной стали показывают, что для выпуска второго вида требуется повышенное давление и усиленный энергетический расход (примерно больше на 12—15%).

При прокатке в первом этапе интенсивные обжатия из-за довольно большой деформации ведут к нагреванию полосы до температуры 120—150˚С. Это благотворно сказывается на дальнейших процессах, так как нагрев материала до такой температуры снижает его сопротивление при протягивании. Обезжиривание делают различными способами:

• ультразвуковым;
• химическим;
• электролитическим.

Для получения материала высокого качества играет роль использование высокотемпературного отжига на предварительной, средней и окончательной стадии термической обработки. Для перемены магнитных свойств трансформаторной стали используют:

• выведение газов из металла и выгорание углерода;
• для улучшения свойств практикуют изменение содержания формы углерода на графитную;
• для уменьшения внутреннего напряжения, создания крупнозернистой поверхности, изменения зерновой ориентации проводят рекристаллизацию наклепанного металла.

Рекристаллизационный отжиг холодно протянутых заготовок делается в колпаковых печах с температурой 1000—1200˚С и разными защитными атмосферами в вакуумных условиях или сухом водороде. Это необходимо для уменьшения показателя твердости ленты, укрупнения ферритовых зерен, коагуляции примесей и уменьшения их числа после окончания первого передела холодного цикла. Отжиг трансформаторной стали не сказывается на уменьшении количества углерода в материале. Толщина получаемого материала зависит от его прокатного режима и конструкции стана.

Материал валков и профилировка

Валки прокатки материала в холодном виде испытывают высокое давление от контакта, показатели нагрузки в несколько раз больше нормы предела текучести при температуре 20—25˚С. К поверхности выпускаемых листов предъявляются повышенные требования. Чтобы соответствовать технологическим особенностям производства и служить эффективно долгое время валки должны быть прочными, а на поверхности иметь определенный микрорельеф, не допускать дефектов и повреждений.

Рабочие ролики для станов холодной протяжки выполняют из металла с большим содержанием углерода, в состав которых методом легирования введены добавки ванадия, хрома, вольфрама и редкоземельных элементов. Валки в процессе производства получают усиленную упругую деформацию, направленную на сплющивание и прогиб. Несмотря на то что во время работы на поверхности валков образуется тепловая выпуклость, это не может избавить их полностью от действия упругой деформации.

Из-за такой особенности производственного процесса при изготовлении роликов используют метод создания начальной профилировки (на станках), что помогает избежать дефекта листов в виде поперечной разницы толщины в определенных местах. Распространено выпуклое профилирование только рабочего верхнего вала, а два боковых и рабочий нижний выпускаются в форме правильных цилиндров. Величина вспомогательной выпуклости зависит от вида стана, свойств и толщины прокатываемого материала, размера валов и других факторов. Часто используется метод создания выпуклости с толщиной в диапазоне 0,05—0,45 мм.

На бочонках опорных валков в некоторых случаях выполняют скосы по краям с длиной 250 мм, при этом диаметр ролика в этом месте уменьшается до 3 мм. Это делают для равномерного распределения нагрузки вдоль бочек и уменьшения износа элемента. Чтобы правильно эксплуатировать прокатный стан требуется иметь в цеху не менее трех комплектов опорных роликов и пять рабочих валков.

Особенности выпуска холоднокатаных листов

В некоторых случаях при обработке высоколегированных сталей первым производственным циклом предусмотрен смягчающий отжиг, для низколегированных составов такую обработку не проводят. После этого поверхность подката очищают от окалины методом травления, пескоструйным давлением, комбинацией этих способов. На этом этапе линейного производства делают стыковку полос рулонов для укрупнения, обработку масляными смазками, обрезание боковых кромок.

Рулонное холодное протягивание включает:

• отжиг металла в рулонах;
• дрессировка;
• отрезание листов от рулона на станках поперечной резки, правка, промасливание;
• отбраковка продукции, упаковка для товарного вида, отгрузка потребителю;
• иногда в производственных цехах параллельно проводят лужение или цинкование металлических полос на специальных агрегатах, это делается после этапа прокатки.

Определение качества полученной продукции

В зависимости от назначения листа стального холоднокатаного к нему предъявляются разные требования, в частности, к поверхностной обработке. Эти требования прописаны стандартными нормативами и техническими условиями, изложенными в ГОСТ 91– — — 1956:

• металл для автомобилей выпускается с поверхностью, соответствующей 1 и 2 группам;
• тонколистовая конструкционная сталь с большим числом углерода характеризуется разновидностью в 3 группах;
• легированная конструкционная сталь производится с поверхностью, характеризуемой в 4 группах.

Поверхность полосы, соответствующей 2 и 3 группе качества допускает дефекты в виде небольшой ряби, отпечатков от роликов и мелких царапин. Четвертая группа качества допускает эти же изменения, но уже в пределах толщины листа. Иногда качество листов и группа обработки оговаривается заказчиком и производителем с заключением соответствующих соглашений.

К другим стандартными нормативам, оговоренным в ГОСТах, относятся требования обеспечить определенную степень способности материала к вытяжке. В зависимости от этого по ГОСТу качественный тонколистовой углеродистый металл конструкционного назначения делят на три группы:

• буква Н обозначает нормальную степень вытяжки;
• литера Г используется для обозначения материала со способностью к глубокой вытяжке;
• сочетание букв ВГ характеризует высокую степень вытяжки.

Помимо вытяжки, существую требования к зернистости, проявляющейся крупностью, к микроструктуре полости, другим механическим свойствам, например, выдавливанию. Относительно этого, металлы для автомобильного производства с выпуском деталей сложной особо сложной конструкции (вытяжки) обозначают ОСВ, остальные менее сложные элементы со сложной вытяжкой относят к категории СВ.

Виды дефектов металлических листов

Некоторые дефекты имеют специфический характер и проявляются только на определенной продукции, другие подходят под стандартный классификатор отбраковки и являются распространенными:

• Несоблюдение размерности при выпуске полос заключается в появлении различной толщины в продольном направлении ленты, волнистых участков, короблении отдельных областей. Это случается из-за малой толщины холоднокатаных изделий, значительно меньшей, чем в продукции горячей линии.
• Нарушение однородности проявляется в появлении трещин, дыр, разорванной кромки, расслоений, это происходит из-за плохого качества исходного материала или нарушения технологии.
• К поверхностным дефектам относят недотравы или перетравы, полосы темного цвета, надавы или бугорки, они выявляются в результате нарушения процесса протравки или неправильного метода окисления, присутствия вмятин и выступов на поверхности роликов.
• Недостатком является вкатанная поверхность крошка, такой дефект является следствием плохой очистки поверхности полосы и вальцов перед обработкой.

Холоднокатаная сталь является востребованной в различных отраслях, стоимость ее производства в основном определяется ценой начальной продукции для обработки, а производственные процессы в цеху составляют около 20% от общей себестоимости.

Производство холоднокатаных листов;

Особенностью развития листопрокатного произодства является непре-рывное увеличение холоднокатаного листового проката. Это связано с интен-сивным развитием ряда отраслей промышленности, потребляющих тонко-листовой прокат с высокими механическими свойствмами.

Производство холоднокатаных листов осуществляют двумя способами: по-

листным и рулонным.

Рулонный способ является наиболее производительным, дает возможность механизировать и автоматизировать большинство технологических операций, повышает выход годного металла с улучшенной геометрической формой и свойствами вследствие устойчивости технологического процесса.

Исходным металлом для холодной прокатки является прокат (полоса, лист), полученный на станах горячей прокатки, который называется подкатом.

Типовая схема технологии производства холоднокатаной листовой стали состоит из следующих групп технологических операций:

— подготовки исходного металла к прокатке, включающей удаление окали-ны и дефектов с поверхности и смягчающую термическую обработку исход-ного металла (подката);

— отделки холоднокатаной стали, включающей термическую обработку и травление холоднокатаного металла, дрессиров­ку, правку, поперечную и продольную резку, очистку и за­чистку поверхности металла, сортировку и упаковку готовой продукции.

Некоторые из этих операций могут исключаться: например, термичес-кая обработка горячекатаного металла, очистка поверхности холодноката-ного металла, операция травления при применении термической обработки в защитной атмосфере; а операции холодной прокатки, термической обработки и травления холоднокатаного металла могут повторяться.

В ряде случаев могут добавляться новые операции, связанные с особы-ми требованиями, вытекающими из государственных стандартов, технических условий или договоров с заказчиками. К по­следним можно отнести, напри-мер, технологические опера­ции, связанные с получением зеркального листа из коррозионностойких сталей, комплекс операций по нанесению оп­ределен-ного вида покрытий и др. Операция порезки металла (при рулонном спосо-бе производства) в старых цехах пред­шествует другим отделочным опера-циям, а в цехах современ­ной технологии, где установлены высокоскорост-ные непре­рывные отделочные агрегаты, она завершает технологический цикл.

Обязательной операцией в технологии производства холоднокатаных листов является подготовка исходного металла к прокатке. Так как по-верхность горячекатаных листов (подката) покрыта окалиной, возникает не-обходимость ее удаления для получения высоко­качественной поверхности хо-лоднокатаных листов. Успешное удаление окалины зависит от физико-хи-мического состава, толщины и от условий, в которых протекает процесс очистки окалины с поверхности горячекатаных листов.

Существуют кислотный и механический способы удаления окалины.

Травление горячекатаных углеродистых и многих легиро­ванных сталей производится в растворах серной или соляной кислот. Процесс травления стальной полосы основан на взаимодействии кислоты с оксидами. Наиболее быстро растворяется в кислотном растворе FeO (вюстит), значительно труд-нее Fe₃O₄ (магнетит) и Fe₂O₃ (гематит). Чем скорее будут разрушены Fe₃O₄ и Fe₂O₃, тем быстрее кислота проникает к более растворимому слою FeO. При травлении освобождение металла от окалины происходит также в резуль-тате выделения водорода, который, скапливаясь под слоем окалины, отрывает ее от металла.

В последние годы широкое распространение получает травление полосы в растворе соляной кислоты. Преимущества такого травления заклю-чаются в лучшем качестве поверхнос­ти после травления, уменьшении по-терь металла при травле­нии, снижении стоимости травления (соляная кис-лота дешев­ле серной), повышении интенсивности растворения окалины в 1,5 – 2 раза и, следовательно, производительности агрегатов травления в 1,5 – 2 раза. Также при травлении в соляной кислоте более редки перетравы и более дли-тельное сохране­ние травильного раствора.

После травления полоса промывается струями горячей воды под дав­лением. После промывки полоса проходит сушильное уст­ройство, где су-шится горячим воздухом.

К механическому способу относят дробеструйную и дробеметную обра-ботку, изгибание полосы вокруг роликов.

Сущность дробеструйной и дробеметной (имеющей преиму­щественное распространение) очистки состоит в обработке поверхности металла стальной или чугунной дробью размером 0,06 – 0,3 мм, подаваемой на металл с большой скоростью. При этом окалина удаляется, а поверхность становится ше­роховатой и получает некоторый наклеп. При изгибании полосы вокруг роликов окалина растрескивается и частично удаляется, причем во втором случае степень разрушения и удаления значительно выше.

Однако механическая зачистка не обеспечивает достаточ­но высокую

степень очистки и чистоту поверхности, и поэто­му ее применяют, главным образом, в сочетании с другими способами, наиболее распространенными в листопрокатных цехах.

Задачами холодной прокатки является получение листовой стали опреде-ленных геометрических размеров и качества ее поверхности и обеспечение не-обходимого уровня различных физико-механических свойств листового метал-ла.

Процесс холодной пластической деформации сопровождает­ся наклепом, который приводит к значительным изменениям физико-механических и струк-турных свойств металла.

Процесс многократного обжатия полосы на станах холод­ной прокатки листов приводит к значительному их разогреву и к необходимости прину-дительного охлаждения валков и по­лосы. Обычно охлаждающая среда является и технологической смазкой. В качестве технологических смазок для холод-ной прокат­ки используются минеральные и растительные масла, животные жиры и синтетические вещества в чистом виде или в ви­де эмульсий. Ми-неральные масла, получаемые в результате переработки нефти, обладают ста-бильными технологическими свойствами, низкими температурами застыва-ния, почти не образуют пятен при термообработке без обезжиривания и яв­ляются наиболее дешевыми продуктами.

Часто в минеральные масла вводят органические присад­ки, улучшаю-щие их смазочные характеристики и придающие им антикоррозионные и ан-типенные свойства.

Растительные масла и животные жиры обладают лучшими смазочными свойствами, высокой температурой вспышки, что создает возможность их при-менения при высоких скоростях прокатки. Однако они менее стабильны, соз-дают на поверх­ности металла значительный сажистый остаток при термооб­работке без предварительного обезжиривания, значительно дороже, чем ми-неральные масла.

Наиболее широко используются пальмовое, подсолнечное, хлопковое, касторовое, кориандровое и др. масла.

Заключительным технологическим этапом производства хо­лоднокатаных листов является их отделка. После холодной прокатки на поверхности ме-талла остаются масляные остат­ки, смешанные с частицами металлической пыли и окалины. Все это значительно ухудшает качество поверхности метал-ла. В цехах холодной прокатки для очистки поверхности ме­талла применяют различные способы, включающие механичес­кое удаление загрязнений, к ко-торым относятся смыв водой, сдув сжатым воздухом, обработка поверх-ности листов щетка­ми, а также химический, электрохимический, ультра-звуковой и электролитический методы очистки и применение моющих сма-зок.

Для снятия упрочнения, получаемого металлом при холодной прокатке, восстановления пластических свойств или придания других специальных свойств проводится термическая об­работка холоднокатаного металла.

Одной из важнейших операций тех­нологического процесса производ-ства холоднокатаных лис­тов является дрессировка. Она проводится для уп-рочнения поверхности отожженно­го металла с целью улучшения его после-дующей штампуемости, а также для правки металла и получения гладкой блес­тящей поверхности.

Дрессировка заключается в прокатке металла (в основном без техноло-гической смазки) с относительными обжатиями от 0,25 до 3,5 %.

Для резки полос на листы устанавливают два – три агрегата попереч-ной резки.

Особое значение среди отделочных операций придается правке холод-нокатаного металла. Правка холоднокатаных листов осуществляется на ро-

ликоправильных и правильно-растяжных машинах.

В целях защиты металла от повреждений в процессе тран­спортировки производят упаковку готового проката, тип ко­торой зависит от вида проката и заказа, способа и продол­жительности транспортировки и др.

Готовый холоднокатаный металл поставляется в пачках листов или в рулонах. Пачки листов обвязывают упаковочной лентой толщи­ной, на кото-рую навешивают бирку с основными данными отгружаемого металла. Для при­дания большей жесткости пачкам большой длины вместе с ними увя-зывают деревянные брусья в продольном и попереч­ном направлениях.

На некоторых заводах холоднокатаные листы перед увяз­кой оберты-вают одним или двумя слоями бумаги, которую промасливают или пропиты-вают парафином для предохранения листов от коррозии.

Обычно холоднокатаные рулоны перед упаковкой промасли­вают, затем увязывают одной полоской по периметру, обер­тывают бумагой сначала про-масленной, а потом 2 – 3-слойной водонепроницаемой. Обернутый рулон увязы-вают снаружи по периметру и высоте. Рулоны тонкого металла, жести и другого металла с покрытиями устанавливают на деревянные брусья при перевозках в горизонтальном положении или на деревянные поддоны при перевозках в вертикальном положе­нии и увязывают совместно с ними.

Рулоны узкой полосы обертывают промасленной и упако­вочной бумагой (каждый рулон), а также в ряде случаев мешковиной, после чего увязыва-ют, устанавливают на поддон и увязывают вместе с ним. При поставке крупными партиями часто из нескольких предварительно увязанных руло-нов делают стопу, ставят ее на поддон, обертывают промасленной водо-непроницаемой бумагой, а затем увязывают совместно с поддоном.

Контрольные вопросы

1. Чем отличаются заводы с полным металлургическим циклом от пере-дельных?

2. Что такое профильный и марочный сортамент прокатной продукции?

3. Перечислите основные способы прокатки.

4. Что такое опережение и отставание при продольной прокатке?

5. Каковы основные деформационные и энергосиловые параметры процес-са продольной прокатки.

6. По каким признакам классифицируют прокатные станы?

7. Какое расположение клетей в прокатных станах является наиболее со-вершенным?

8. Какой вид проката производится с применением универсальных клетей?

9. Какие технологические схемы производства проката используются на металлургических комбинатах?

10. В чем заключается подготовка исходного металла к прокатке?

11. Какова основная цель нагрева металла перед прокаткой?

12. Какими нежелательными явлениями сопровождается нагрев металла?

13. Перечислите основные способы охлаждения проката.

14. Какое оборудование применяется для порезки проката на мерные длины?

15. Назовите отделочные операции, применяемые в прокатных цехах.

16. Какое оборудование применяют для правки проката?

Глава 3 Прессовое производство

Лист холоднокатаный – основные свойства и особенности производства

Стальной холоднокатаный лист, получаемый в процессе холодной прокатки, характеризуется высоким качеством поверхности и точностью геометрических размеров. Подобная прокатка рекомендована при обработке листов малой толщины.

1 Лист холоднокатаный – ГОСТ и общие сведения

Холодная прокатка используется в тех случаях, когда требуется получить тонкие (менее 1 миллиметра) и высокоточные по параметрам листы и полосы стали, что недостижимо при применении горячекатаной технологии. Также прокат в холодном состоянии обеспечивает высокое качество физико-химических характеристик и отделки поверхности изделия.

Указанные достоинства обуславливают активное использование данного вида тонколистового проката и в цветной, и в черной металлургии наших дней (примерно половина тонколистового проката сейчас – это именно холоднокатаные листы).

Недостатком такой схемы является то, что она намного более энергоемка, нежели горячая прокатка. Вызвано это явлением наклепа (иначе говоря – деформации) стали в процессе проката, снижающего пластичные параметры конечного продукта. Для их восстановления приходится дополнительно осуществлять отжиг металла. Кроме того, описанный тип проката имеет технологию с немалым количеством различных переделов, для выполнения которых требуется использовать многообразное и технически сложное оборудование.

В цветной металлургии холоднокатаный процесс незаменим для выпуска медных, алюминиевых листов, полос и лент малой толщины. Чаще же всего он применяется для обработки конструкционных низкоуглеродистых сталей шириной до 2300 мм и толщиной не более 2,5 мм, без которых не может обойтись современное автомобилестроение. Прокаткой холодного типа производят практически все виды жести, а также:

• конструкционные низколегированные стали (в частности, трансформаторная и динамная электротехническая и нержавеющая сталь) – 45, 40Х, 09Г2С, 20, 65Г, 08кп, 08пс и др.;
• кровельные листы;
• травленый и отожженный декапир (металл для изготовления эмалированных изделий).

Согласно ГОСТ 9045–93, 19904–90 и 16523–97 тонколистовая продукция делится на различные типы в зависимости от:

• плоскостности: ПВ – высокая, ПО – особо высокая, ПН – нормальная, ПУ – улучшенная;
• точности: ВТ – высокая, АТ – повышенная, БТ – нормальная;
• качеству поверхности: высокая и особо высокая, а также повышенная отделка;
• виду кромки: О – обрезная, НО – необрезная;
• виду отпуска потребителям: в рулонах и в листах.

2 Как изготавливается холоднокатаный листовой прокат?

Такой прокат получают из горячекатаных листов (их толщина может достигать 6 мм, минимум – 1,8 мм), которые подаются в рулонах на участок холодной прокатки. Исходный материал на своей поверхности имеет оксиды (окалину). Их требуется удалять в обязательном порядке, так как оксиды снижают качество поверхности х/к листа за счет вдавливания в него. Также окалина вызывает ранний выход из строя прокатных валков. Понятно, что первым этапом технологической операции выпуска холодного проката становится удаление с горячекатаных листов этой самой окалины по одной из двух методик:

• механической: суть метода заключается в применении дробеструйной обработки поверхности полосы либо осуществлении ее пластической деформации;
• химической: окалину растворяют в кислотах.

Как правило, сейчас оба указанных метода используются комбинированно. Сначала проводится механическая обработка листов (предварительный этап) в агрегатах пластического растяжения, затем – химическая (основной) в травильных ваннах, содержащих соляную или серную кислоту. Более эффективным выглядит травление с применением соляной кислоты. Она быстрее справляется с вредными оксидами, обладая большей активностью. Да и качество поверхности металла после ее использования получается намного лучше. Кроме всего прочего, в промывных ваннах она полнее и легче удаляется с полос, что снижает себестоимость холоднокатаного листового проката.

После протравки рулонный материал подается на непрерывный стан (с четырьмя либо пятью клетями) холодной прокатки, в составе которого есть:

• разматыватели;
• ножницы;
• моталки;
• петлеобразующий механизм;
• стыкосварочный агрегат;
• летучие ножницы.

На цепном транспортере стальные рулоны отправляются в разматыватель, где они затягиваются в тянущие ролики. Оттуда полосы уходят на валки клети, оснащенной комплексом регулирования толщины полосы и нажимной гидромеханической установкой (гидроцилиндры, нажимной винт, толщиномер, месдоза, насос, регулирующее и управляющее устройство).

Полосы проходят через все клети, предусмотренные на стане, в которых выполняется их обжатие по заданным параметрам, а затем отправляются на барабан моталки (намотка на него осуществляется при помощи захлестывателя). После этого оборудование начинает функционировать на полную мощность со скоростью прокатки не менее 25 метров в секунду (все предыдущие операции производятся на скорости до 2 м/с, которую именуют заправочной). Когда в разматывателе остается не более двух витков полосы, стан вновь переводится в режим заправочной скорости.

Чтобы восстановить пластичность стали и устранить наклеп на холоднокатаных листах (он после процедуры холодной деформации неизбежен), выполняют рекристаллизационный отжиг при температуре около 700 градусов Цельсия. Процедура проходит в протяжных печах (они работают по непрерывной схеме) либо в колпаковых.

Затем сталь подвергается дрессировке – небольшое (от 0,8 до 1,5 процентов) финальное обжатие, необходимое для придания х/к листам заданных параметров. Полосы толщиной от 0,3 мм дрессируются в один пропуск. Данная операция характеризуются следующими положительными свойствами:

• увеличение прочности стали;
• снижение коробоватости и волнистости металлических полос;
• создание качественного микрорельефа поверхности;
• уменьшение (незначительное) предела текучести.

Самое же главное, что после дрессировки на поверхности листов не появляются линии сдвига (в противном случае они обязательно проступают в процессе штамповки).

3 Возможные дефекты при производстве листов методом холодной прокатки

Изъяны х/к листов отличаются разнообразием, зачастую они присущи определенному типу холоднокатаной продукции. В связи с тем, что толщина таких листов существенно меньше, чем у горячекатаных, чаще всего их дефекты связаны с волнистостью, продольной и поперечной разнотолщинностью, коробоватостью и некоторыми другими факторами, обусловленными несоблюдением точности форм и параметров проката. Разнотолщинность, в частности, вызывается следующими причинами:

• прокатка без требуемого натяжения конца полосы;
• изменение (из-за нагрева) сечения валков и температуры заготовки;
• неоднородная структура валков.

Нередко встречается и такой дефект, как нарушение сплошности стали (появление плены, трещин, дыр, расслоений, рваной кромки). Он обычно обусловлен невысоким качеством начальной заготовки. Также достаточно часто фиксируются отклонения по физико-химическим параметрам и структуре металла, которые возникают из-за нарушения режимов термообработки листов.

Холоднокатаный листовой прокат: способы производства и основные характеристики

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.

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.