Что лучше горячекатанная или холоднокатанная сталь

Современный мир немыслим без стали. Это металлический сплав железа, углерода, других компонентов. Их соотношение определяет марку, характеристики итогового материала, его применение. Сталь поступает на производство в виде проката — листов заданной толщины, получаемых горячим или холодным методами. Технология напрямую влияет на характеристики получаемого материала.

Нельзя сказать, какой лист лучше, горячекатаный или холоднокатаный. Ответ зависит от требований конкретной области, под которую подбирается прокат с нужными параметрами.

Различия в производстве горячекатаной и холоднокатаной стали

Горячее деформирование осуществляется при температурах, превышающих условия рекристаллизации металла и составляющих 60% и более от температуры плавления. Исходная заготовка – сляб. При повышенных температурах прочность стали уменьшается, что позволяет снизить усилие, необходимое для придания заготовке нужных размеров. В процессе происходит образование новых зерен, сохраняющих хорошую пластичность металла. Контролировать конечные размеры сложно из-за наличия на поверхности окалины и объемных изменений при охлаждении.

Холодная прокатка – пластическое деформирование заготовки при комнатной температуре. Заготовкой в данном случае служит горячекатаный лист. Перед обработкой его обязательно очищают от окалины дробеструйным аппаратом, кислотами, их комбинацией. При температурах деформирования, которые находятся ниже уровня 30% от температуры плавления, в листе возникает наклеп или деформационное упрочнение, увеличивающие прочность проката и снижающие пластичность. Для частичной рекристаллизации структуры, позволяющей несколько снизить твердость и повысить пластичность, проводят термическую обработку – отпуск.

Особенности производства

Весь технологический процесс условно разделяют на три этапа: начальная подготовка, прокат с прессованием, завершающая обработка. Главная задача предварительной подготовки — очистка поверхности после горячей прокатки, удаление пленки из оксида железа (окалины). Механическая очистка может быть ручной, автоматизированной шлифовкой.

• Ручную очистку поверхности выполняют рабочие, используя шлифовальный электроинструмент. Механическую очистку выполняют, направляя под давлением на поверхность поток частиц абразива. Для очистки химическим способом используют концентрированные растворы соляной (HCl), азотной (HNO3), серной (H2SO4), фосфорной (H3PO4) кислот.
• Заготовки помещают на непродолжительное время в емкость с кислотным раствором. Далее их извлекают, промывают от остатков раствора, вытирают, высушивают. Все операции проводят с соблюдением строжайших правил техники безопасности.
• Очищенные заготовки подают на прокатный стан, оборудованный несколькими последовательно расположенными прессами, оборудованием для автоматической резки, сварки. Каждый механизм производит обжимку, обрезку, заготовки становятся все тоньше. На последнем этапе полосу сворачивают в рулоны.

Дополнительная обработка состоит в нагревании до 680-690°С в печи. При этом происходит рекристаллизация металла, повышается порог прочности, уменьшается волнистость изделий, показатель текучести. После остывания на готовый прокат ставят штамп.

Отличие свойств горячекатаного листа от характеристик холоднокатаного

В результате применения разных технологий получают листы, свойства которых различаются в значительной степени. Выбор холоднокатаного или горячекатаного листа зависит от функционального назначения.

Преимущества горячего деформирования

• Возможность получать продукцию в широком диапазоне толщин – 0,4 (реально 1,2)-200 мм.
• Относительно небольшая себестоимость процесса.
• Более высокая коррозионная стойкость, по сравнению с результатом холодного деформирования.

Недостатки горячей прокатки:

• невозможность получения качественного тонкого листа;
• поверхность неровная, с опуском в центре, низкокачественная, вероятно присутствие окалины;
• низкая точность размеров;
• при сварке лист может «вести».

Преимущества холоднокатаного листа:

• возможность получения плоских изделий толщиной в несколько микрон;
• высокая точность геометрии;
• ровная, качественная поверхность, продукция может использоваться для изготовления изделий, в которых важна эстетическая составляющая;
• не «ведет» при сварке.

Недостатки этой продукции

• малая коррозионная устойчивость на воздухе без антикоррозионной поверхностной обработки;
• часто – пониженная пластичность;
• высокая себестоимость изготовления, обусловленная использованием широкого ассортимента сложного оборудования и высокой энергоемкостью процесса.

Холоднокатаная сталь — как производится и какие особенности имеет?

Если почитать некоторые сайты, где описывается разница между сталью х/к и г/к, можно встретить совершенно потрясающие факты. Представляете — оказывается, холоднокатаная сталь прочнее горячекатаной потому, что у нее «сохранена кристаллическая решетка, которая повреждается при горячей прокатке». Это очевидная чушь — на самом деле холоднокатаная сталь делается из стали, которая уже прошла горячую прокатку.

Да, те самые горячекатаные листы со всеми их неровностями и капризами сперва проходят травление — и выходят из этой процедуры чистенькими, без окалины. После они попадают в собственно холодный прокатный стан, который делает их тоньше, ровнее и послушнее.

Какие отличия от исходной горячекатаной стали приобретает сталь холодной прокатки в результате всего этого?

Упрочненный поверхностный слой

Именно этим, а не мифической «сохраненной из‑за отсутствия температурной обработки кристаллической решеткой» обуславливается повышенная прочность холоднокатаной стали. Прокатный стан сжимает ее, делает поверхностный слой плотнее и прочнее.

Обычно лучше подходит для гибки

В основном холоднокатаная сталь пластична и отлично поддается гибке. Но дело здесь, по правде говоря, не в свойствах именно холодной прокатки, а в выборе исходного материала. По большей части холоднокатаные листы делают из стали со сравнительно низким содержанием углерода, а горячекатаные — наоборот, из высокоуглеродистой. При необходимости горячекатаный лист тоже можно изготовить из легированной стали — просто это делается реже.

Отсутствуют «больные места» горячекатаных листов

• Нет окалины — она снята еще в процессе обработки перед холодной прокаткой.
• Более точные кромки.
• Нет или практически нет перепадов толщины.
• Меньше проблем с поводками при сварке. Если сварка плохо продумана или сварщик схалтурил — повести все равно может. Но если продумано правильно и сварщик держит марку — всё будет в порядке.

Меньше толщина

Толщина холоднокатаных листов обычно не превышает 5 миллиметров, а толщина горячекатаных может доходить до 200.

Выше стоимость

Холоднокатаные листы при прочих равных дороже горячекатаных. Это логично и понятно: для их производства сначала требуются все те же операции, что и для горячекатаных — фактически горячекатаный лист выступает заготовкой, полуфабрикатом — но после этого они дополнительно проходят травление и вторую прокатку. Каждая процедура стоит денег. Больше процедур — дороже итоговый материал.

Чем отличаются области применения холоднокатаного листа от горячекатаного?

Разница в свойствах обуславливает различные сферы использования.

Горячекатаный лист чаще всего применяется:

• в строительстве – для изготовления несущих покрытий;
• в судо-, авиа- и машиностроении;
• для создания конструкций на сварных, болтовых, клепочных соединениях;
• для изготовления сварных труб.

Области применения холоднокатаного листового проката:

• производство профнастила, гладкого оцинкованного листа;
• автомобилестроение;
• получение жести – тонкого листа или ленты с защитным, чаще всего оловянным, покрытием, используемой для изготовления консервных банок;
• травленный отожженный лист – декапир – применяется для изготовления эмалированной посуды.

Область применения

Стальной холоднокатаный лист используют в автомобильной промышленности. Из проката 1-2,5 мм толщины изготавливают кузова легковых машин, емкости для топлива, кабины грузовиков, поддоны, крышки двигателя, крепежные, защитные приспособления моторного отсека.

• Жесть имеет толщину до 0,5 мм. Получают ее холодной деформацией на сверхмощных прессах валкового типа. Получившиеся листы режут промышленными ножницами на полосы шириной до 1,5 м. Из них штампуют банки, перегородки, делают ограждения, элементы декораций.
• Для производства бытовой эмалированной посуды листы стали отжигают в специальных печах при высокой температуре. Сталь становится более пластичной, требуются меньшие усилия для штамповки. После отжига листы очищают химическим способом; отштампованные формы покрывают слоем эмали.

Профнастил — тонкий лист металла, покрытый защитным слоем цинка. Для увеличения механической прочности, защиты от повреждений формируют дополнительные ребра жесткости.

Профнастил широко используют в строительстве для сооружения ограды, создания изгородей, временных заграждений, монтажа кровли, поверхностей под уклоном, для зашиты от атмосферных осадков наружных стен зданий.

Основные отличия горячекатаного листа от холоднокатаного

Современный мир немыслим без стали. Это металлический сплав железа, углерода, других компонентов. Их соотношение определяет марку, характеристики итогового материала, его применение. Сталь поступает на производство в виде проката — листов заданной толщины, получаемых горячим или холодным методами. Технология напрямую влияет на характеристики получаемого материала.

Нельзя сказать, какой лист лучше, горячекатаный или холоднокатаный. Ответ зависит от требований конкретной области, под которую подбирается прокат с нужными параметрами.

Горячекатаная сталь

Разница

Процесс горячей прокатки обрабатывает прокатную сталь при температуре выше температуры рекристаллизации стали, которая имеет место быть более чем на 1700 градусов по Фаренгейту. Сталь, которая выше температуры рекристаллизации, может быть сформирована в нужную форму намного легче, чем более холодная сталь, и такая сталь может начинаться со значительно больших размеров. Это также обычно дешевле в производстве, чем холоднокатаная сталь, и часто производится без пауз или задержек в процессе, поэтому горячекатаная сталь не нуждается в повторном нагревании. В процессе охлаждения горячекатаная сталь будет усаживаться, а размер и форма стали будут менее предсказуемыми, чем у холоднокатаной стали.

Внешний вид

Горячекатаные изделия будут иметь чешуйчато-серый цвет и более округлые и менее точные углы, чем холоднокатаная сталь. Это делает горячекатаную сталь более идеальной для применений, где чрезвычайно точные размеры не нужны, и нет сильной гонки за внешним видом. Иногда чешуйчатая отделка предпочтительна для конечного продукта при механической обработке или металлообработке.

Механические свойства

Механические свойства стали часто зависят от их сорта или химического состава. По этой причине никогда не следует делать предположения о механических свойствах горячекатаного и холодного проката, если они не относятся к одному классу. Используя очень распространенный пример 1018, химические свойства стали 1018 будут одинаковыми.

Однако мы видим, что между холодным прокатом и горячим прокатом существуют ключевые различия:

Горячекатаный / Холоднокатаный

Прочность на растяжение 67 000 фунтов на квадратный дюйм / 85 ​​000 фунтов на квадратный дюйм

Предел текучести 45 000 фунтов на квадратный дюйм / 70 000 фунтов на квадратный дюйм

Сокращение площади 58 / 55

Удлинение в 2 «36 / 28

Твердость Бринелла 137 / 167

Где используется?

Вы найдете горячекатаные изделия, такие как круг горячекатанный, в сварочных и строительных работах, при изготовлении железнодорожных путей, I-балок и других стальных строительных материалов, которые не требуют сверхточных форм. Для всех этих изделий можно лист горячекатаный купить в специализированных магазинах.

Свойства горячекатаного проката

Сортамент г/к листа по ГОСТ

Принятые нормативы делят горячекатаный лист металла на типы по толщине и сфере использования. Сейчас действуют ГОСТы с номерами:

• 14637-89, описывающий параметры толстолистового г/к проката толщиной 4-160 мм нормального качества, производимого из углеродистых сталей;
• 16523-97, определяющий свойства тонкого г/к проката до 3,9 мм;
• 5520-79, нормирующего выпуск толстолистовой г/к продукции толщиной 4-160 мм, основой которых служат углеродистые, низколегированные, легированные стали, применяемой для изготовления котельного оборудования, промышленных сосудов;
• 5521-93, описывающий листы нормальной и повышенной прочности толщиной 4-60 мм, выпускаемые из стали с увеличенной долей марганца для использования в судостроении;
• 6713-91, задающий параметры толстолистового проката из низколегированных марок для строительства мостов (обычных и северных);
• Р 55374-2012, отвечающий за мостовые конструкции из легированных сталей.

Размеры горячекатаного листа

Горячекатаная сталь нарезается на листы по габаритам, регламентируемым ГОСТ 19903-2015. Этот норматив задает толщину, равную 0,4-160 мм. Он берет за основу обычную нелегированную или низколегированную сталь. Если металл заворачивается в рулоны, его толщина должна быть 1,2-12 мм.

Кромка может обрезаться или не обрезаться. Точность описывается как повышенная или нормальная для толщины до 12 мм. Варианты плоскостности — нормальная, улучшенная, высокая, особо высокая.

Рулоны формируются на основе цельного полотна или двух сваренных кусков. Допустимые длины фрагментов — не меньше 1:5. Другие параметры длин и количества кусков обговариваются с заказчиком.

Ширина листов — 0,5-3,8 м, длина — 7,1-12 м.

Плюсы и минусы

• обширный диапазон толщин, возможность выпуска листов до 20 см;
• доступность;
• меньше производственных этапов;
• более высокая устойчивость к ржавлению по сравнению с х/к-обработкой.

Минусы горячекатаного метода: неравномерность толщины, краев, поскольку при производстве металл нагревается, а при остывании покрывается окалиной, неравномерно сжимается, провисает в середине; неточные размеры; сложность сварочных работ — лист может «вести» из-за габаритных колебаний.

Свойства холоднокатаного проката

• сделать края, габариты, толщину более четкими;
• избавить от примесей — окалины;
• придать поверхности гладкость, равномерность цвета, характерный металлический блеск;
• прибавить материалу жесткость.

В отличие от горячекатаного стального листа холоднокатаный металл более тонкий: толщина варьируется в диапазоне от 0,35 мм до 5 мм.

Такой материал требует дополнительной антикоррозийной обработки. Обычно для предотвращения ускоренного ржавления он покрывается цинком, хромом, алюминием или другими элементами.

Сортамент х/к листа по ГОСТ

Холоднокатаные листы нормируются ГОСТами под номерами:

• 9045-93 — прокат для холодной штамповки или производства кузовов для автомобилей. Поверхность по заказу получает повышенную, высокую или особо высокую категорию.
• 16523-97 — нормы для х/к листов из черной углеродистой стали. Норматив описывает три типа отделки поверхности.
• 19904-90 — выпуск проката толщиной 0,35-5 мм. Документ задает ширину проката, производимого в виде карт, равную 500-2350 мм, и длину — 1-6 м. Габариты рулонов не ограничиваются, нормируется лишь толщина — до 3,5 мм.

Плюсы и минусы

Преимущества холоднокатаного метода: повышенная геометрическая точность; возможность получения очень тонких листов, вплоть до фольги; гладкость поверхности, позволяющая применять прокат в областях, где требуется повышенная эстетичность, отсутствие шероховатостей; отсутствие проблем со сваркой.

Недостатки холоднокатаного метода: необходимость проведения антикоррозийной обработки, без которой на воздухе листы быстро ржавеют; сравнительно невысокая пластичность; большое количество производственных процессов, этапов обработки повышают себестоимость.

Это подводит к тому, что выбор между холоднокатаным листом или горячекатаным листом определяется областью применения металлоизделий.