Общая характеристика металлопродукции

Завершающей стадией при производстве металлургической продукции является технологический процесс получения готового проката. Через прокатные цехи металлургического предприятия проходит более 85 % стали, выплавляемой в сталеплавильных цехах.

Технологический процесс прокатного производства на современном металлургическом предприятии состоит в основном из двух стадий:

• получения полупродукта (заготовки);
• прокатки заготовки в готовые профили.

По видам обработки металла давлением при поставке готовых профилей различают сталь:

• горячекатаная;
• кованая;
• калиброванная;
• серебрянка (круглая со специальной отделкой поверхности).

По назначению изготовляют прокат:

• для горячей обработки давлением и холодного волочения (подкат);
• для холодной механической обработки.

Прокатную продукцию в зависимости от формы поперечного сечения условно можно разделить на:

1. Листовой прокат;
2. Сортовой прокат;
3. Трубы;
4. Специальные профили, которые включают заготовки для машиностроения, гнутые профили, шары и пр.

На рис. 4.1 приведены эскизы некоторых широко распространенных профилей сортового проката.

Рисунок 4.1 – Форма некоторых профилей сортового проката (а – круглый с выступами; б – двутавр; в – швеллер)

1) Листовой прокат по толщине, как правило, подразделяют на толстолистовой (толщиной 4 мм и более) и тонколистовой (толщиной менее 4 мм). Необходимо отметить, что тонколистовой прокат является одним из наиболее экономичных видов металлопродукции. Поэтому повышение доли этого вида продукции в общем, сортаменте проката до 50-60 % и в производстве холоднокатаных изделий до 25–30 % объективно можно отнести к одному из перспективных направлений развития черной металлургии.

Листы из горячекатаной стали (ГОСТ 19903–74) изготавливают толщиной от 0,5 до 160 мм. Листы толщиной до 4 мм (тонколистовые) имеют ширину от 500 до 1600 мм и длину от 710 до 6000 мм (всего 210 типоразмеров). Ширина стальных листов толщиной до 12 мм, изготовляемых в рулонах, изменяется от 500 до 1700 мм; при толщине листа до 10 мм – от 500 до 1100 мм.

Листы из холоднокатаной стали (ГОСТ 19904–90) изготавливают толщиной от 0,35 до 5,0 мм. В зависимости от толщины листа они имеют ширину от 500 до 2300 мм и длину от 1000 до 6000 мм (всего 372 типоразмера). Ширина стальных листов, поставляемых в рулонах, составляет от 500 до 2300 мм.

Кроме листов и рулонов, сталь выпускают в виде горячекатаной и холоднокатаной ленты. Лента горячекатаная (ГОСТ 6009–74) имеет толщину от 1,2 до 5 мм, ширину от 20 до 220 мм изготавливается из низкоуглеродистой конструкционной стали разных марок по ГОСТ 1050–88, ГОСТ 9045–80 и др. Лента холоднокатаная из углеродистой стали для холодной штамповки (ГОСТ 19851–74) имеет толщину от 0,5 до 3,2 мм и ширину от 100 до 200 мм.

В большинстве случаев состав стали и маркировка определены в одном стандарте, требования к продукции – в другом. Изделия из одной и той же марки стали могут изготавливаться по различным стандартам и, соответственно, иметь различный уровень свойств. В стандартах оговорены дополнительные характеристики, например, категории свойств, требования к геометрии проката и т.д., которым должен соответствовать данный прокат. Поэтому металлургические и металлопрокатные заводы обязательно указывают, по какому или каким стандартам производится их металлопродукция.

В табл. 4.1 приведены некоторые стандарты на состав и свойства листовой стали.

Таблица 4.1 – Некоторые стандарты на листовую сталь

Примечание. Маркировку сталей см. раздел 4.2

2) Сортовой прокат в зависимости от формы поперечного сечения делится на простые и фасонные профили.

Простые профили имеют форму круга, квадрата и полосы.

Фасонные профили (характеризуются более сложной формой) подразделяют на профили общего и специального назначения.

К фасонным профилям общего назначения относят шестигранные профили, угловые (равнобокие и неравнобокие), швеллеры, двутавровые балки и др.

К фасонным профилям специального назначения относят прокат сложного поперечного сечения, применяемый в сельскохозяйственном машиностроении, судостроении, угольной, нефтяной и горнорудной промышленности. В целом весь сортовой прокат условно разделен на четыре группы: крупносортный, среднесортный, мелкосортный и катанку.

В табл. 4.2 приведены примеры некоторых стандартов на сортовой прокат.

Таблица 4.2 – Некоторые стандарты на сортовой прокат

3) Трубы делят на две группы: бесшовные и сварные. Удельный вес труб в общем выпуске проката в настоящее время имеет тенденцию к увеличению. Особенно быстрыми темпами растет производство сварных и холоднокатаных труб. Наряду с этим прокатывают и фасонные трубы. Выпускают тонкостенные, особо тонкостенные, прецизионные, капиллярные и другие трубы из сталей углеродистых, низколегированных, среднелегированных и высоколегированных.

4) Сортамент специальных профилей весьма разнообразен. Процесс профилирования листового проката обеспечивает производство гнутых профилей (на станах), которые полностью сокращают или полностью исключают операции сварки, соединения болтами или заклепками.

Гнутые профили, изготавливаемые из листа или ленты толщиной от 0,2 до 20 мм, широко применяются в различных отраслях промышленности. В сравнении с горячекатаными гнутые профили имеют ряд преимуществ: обеспечение большей точности, наличие меньшей толщины, возможность быть изготовленными закрытой формы, что невозможно получить прокаткой.

В различных отраслях машиностроения широко применяют периодические прокатные профили, которые обеспечивают значительную экономию металла (20 – 30 %), снижают трудоемкость изготовления из них деталей и повышают производительность ковочных машин. Уменьшение расхода арматуры достигается за счет изготовления ее из сталей, обладающих более высокими механическими свойствами, а также повышением ее сцепления с бетоном. Применение периодических профилей для железобетонной арматуры сокращает расход металла на 40 %.

Металлопродукцию получают не только обработкой давлением. В машиностроении большое количество изделий получают литьем (отливки), которые изготавливают из черных и цветных металлов и сплавов. Возможны и другие методы получения изделий (сварка, порошковая металлургия и др.).

Во всех случаях важнейшей характеристикой готовой продукции является уровень свойств металла в изделии, который зависит от большого числа производственных факторов, в том числе, химического состава. Основными характеристиками являются механические свойства, но для особых случаев определяют и другие физико–механические свойства. Например, для медной проволоки стандартами оговорено электросопротивление, для коррозионностойких сталей – скорость коррозии в определенных условиях и т.д.

Прокатанную сталь обычно подразделяют на категории в зависимости от нормируемых характеристик. Категория показывает, каким испытаниям обязательно подвергают прокат, т.е. какие характеристики данной плавки вносят в паспорт плавки. Категории зависят от типа проката и чем выше категория, тем больше контролируемых свойств.

Например, по ГОСТ 16523–97 (ДСТУ 2834–94) «Прокат тонколистовой из углеродистой стали качественной и обыкновенного качества общего назначения» предусмотрено 6 категорий проката (с учетом групп прочности проката):

Электротехническую сталь разделяют по таким характеристикам:

• по структурному состоянию и виду прокатки на классы (горячекатаная изотропная; холоднокатаная изотропная; холоднокатаная анизотропная с ребровой текстурой);
• по содержанию кремния:
• 0 – до 0,4 % Si;
• 1 – 0,4 < Si < 0,8 %;
• 2 – 0,8 < Si < 1,8 %;
• 3 – 1,8 < Si < 2,8 %;
• 4 – 2,8 < Si < 3,8 %;
• 5 – 3,8 < Si < 4,8 %;
• 6 – химический состав стали не нормируется.
• по основной нормируемой характеристике на группы:
• 0 – удельные потери при магнитной индукции 1,7 Тл и частоте 50 Гц (P1,7/50);
• 1 – удельные потери при магнитной индукции 1,5 Тл и частоте 50 Гц (P1,5/50);
• 2 – удельные потери при магнитной индукции 1,0 Тл и частоте 400 Гц (P1,0/400);
• 6 – магнитная индукция в слабых магнитных полях при напряженности поля 0,4 А/м (В 0, 4);
• 7 – магнитная индукция в средних магнитных полях при напряженности поля 10 А/м (В10).

Из приведенных данных следует, что металлопродукция имеет разнообразные характеристики, которые должны определенным образом отражаться в маркировке металла или изделия. Для эффективной работы с металлами необходимо знать основные принципы, которые используют в их маркировке.