Профильный и марочный сортамент прокатной продукции

Продукция прокатных цехов различается по форме поперечно­го сечения и по размерам. Совокупность прокатываемых про­филей называется профильным сортаментом.

Весь сортамент прокатной продукции можно разделить на четыре основные группы: сортовой прокат, листовой прокат, трубыи прочие виды проката.

Наиболее разнообразнымявляется сортовой прокат. В за­висимости от формы поперечного сечения он разделяется на простые профили, фасонные профили общего, отраслевого и специального назначения (рисунок 13).

1 – круг, 2 – квадрат, 3 – шестигранник, 4 – восьмигранник, 5 – полоса, 6 – полоса с

закругленными кромками, 7 – уголок равнобокий, 8 – уголок неравнобокий, 9 – швеллер, 10 – двутавровая балка, 11 – широкополочная балка, 12 – зетовый профиль,

13 – тавровый профиль, 14 – рельс трамвайный, 15 – рельс железнодорожный, 16 – шпунтовый профиль, 17 – профиль для электровозо- и вагоностроения, 18 – профиль для обода колеса автомобиля

Рисунок 13 – Сортамент простых и фасонных прокатных профилей

К простым профилямотносятся профили простой геометри­ческой формы: круглый, квадратный, шестигранный, восьмиг­ранный, полосовой и другие.

К фасонным профилямобщего назначения относят угловой равнобокий и нерав-

нобокий, швеллер, двутавровый и широко­полочный балочные, зетовый и другие.

Фасонными профилями отраслевого назначения являются рельсы для железнодорожного транспорта и профили, применяемые в автомобильной промышленности, тракторостроении, вагоностроении, сельскохозяйственном, химическом и нефтяном машиностроении, строительстве и т.д.

К фасонным профилям специального назначенияотносится напильни-ковая сталь.

Листовой прокат разделяют на четыре основные группы в за­висимости от толщины: толстолистовой (более 3,9 мм), тон­колистовой (от 0,5 до 3,9 мм), жесть (0,05 – 0,5 мм) и фольга (менее 0,05 мм).

Горячекатаный прокат производят в листах толщиной от 0,5 до 160 мм и рулонах толщиной 1,2 – 16 мм. Ширина листового проката может быть в пределах от 600 до 5000 мм, а длины 1,2 – 12 м.

Холоднокатаный листовой прокат производят толщиной 0,35 – 5 мм и шириной от 500 до 2300 мм в листах и рулонах.

Трубы разделяют на бесшовные и сварные. Исходной заготовкой при производстве бесшовных труб являются круглые заготовки, производимые в сортопрокатных цехах. Сварные трубы получают с прямым или спиральным швом из листовой стали путем печной сварки либо электросварки.

Кроме перечисленных групп проката производят также гнутые профили, изготовляемые из листа толщиной от 0,2 до 20 мм. По сравнению с горячекатанными профилями гнутые профили обеспечивают большую точность, имея меньшую толщину, могут иметь закрытую форму, не выполнимую при прокатке (рисунок 14).

Для различных отраслей машиностроения производят периодические прокатные профили, из которых изготовляют массовые детали. Примером периодического профиля является арматура, которая представляет собой круглые стержни с выступами, идущими по трехзаходной винтовой линии, с двумя продольными ребрами.

1 – равнобокая угловая сталь, 2 – специальная угловая сталь, 3 – швеллер,

4 – U–образный профиль, 5 – Г–образный профль, 6 – корытообразный профиль, 7 – С–образный профиль, 8 – полый прямоугольный профиль

Рисунок 14 – Сортамент гнутых профилей

Интенсивное развитие большинства отраслей промышлен­ности и создание новых, которые являются потребителями прокатной продукции, повышают требования к качеству ме­талла, вызывают необходимость расширения сортамента и увеличение производства дефицитных видов проката. Вместе с тем растет потребность в расширении производства эконо­мичных профилей, т.е. таких, на производство которых рас­ходуется меньше металла. К таким видам проката можно от­нести тонкостенные и широкополочные балки, тонкостенные угловые профили, швеллеры, гнутые профили и др. Для нужд машиностроения имеет большое значение выпуск периодичес­ких профилей, использование которых обеспечивает заметную экономию металла (до 20–30 %), повышает производитель­ность при штамповке деталей, снижает трудоемкость изго­товления поковок и др.

Марочный сортамент представляет собой совокупность марок стали, из которых производят прокатые изделия.

Стали различают по способу производства, качеству, химическому составу и назначению.

По способу производства прокатываемые стали делят на мартеновскую, конвертерную и электросталь.

Способ производства стали оказывает влияние на свойства стали. От него зависит содержание постоянных примсей (марганец, кремний, сера, фосфор и газы – водород, кислород, азот) и их распределение в металле . Наиболее чи­стой по содержанию вредных примесей (серы и фосфора) является электросталь. Поэтому в электропечах в основном выплавляют легированную высококаче­ственную сталь.

По химическому составу стали делят на углеродистые и легированные. Свойства углеродистых сталей зависят от содержания углерода. По содержанию углерода стали подразделяют на низкоуглеродистые (до 0,25 % С), среднеуглеродистые (0,25–0,60 % С) и высокоуглеродистые (0,60–2,0 % С).

Легированными сталями называют стали, в состав которых входят один или несколько легирующих элементов (хром, никель, молибден, ванадий, вольфрам, кобальт, титан и т. д.). К легирующим компонентам отно­сятся также марганец и кремний, если они содержатся в большем количестве, чем в углеродистой стали. Так, марганец считается легирующим компонентом, если он введен в сталь в количестве сверх требуемого по технологии выплавки (более 0,7 %).

Различают низколегированные, среднелегированные и высоколегирован­ные стали с суммарным содержанием легирующих компонентов соответственно до 2,5; 2,5–10 и свыше 10 %.

По назначению прокатываемые стали делят на конструкционные, инструментальные и специальные.

К наиболее распространенным прокатываемым сталям относят конструк­ционные углеродистые и легированные стали, предназначенные для изготовления деталей машин и конструкций.

Из конструкционных сталей широко используют углеродистые стали, выплавляемые главным образом в мартеновских печах и конвертерах.

В соответствии с ГОСТ 380 – 94 конструкционную углеродистую сталь обык-

новенного качества в зависимости от назначения и гарантируемых характе­ристик подразделяют на группы А, Б и В.

Сталь группы А идет на изделия, которые не подвергаются горячей обработке и, следовательно, структура и свойства, которые сталь получила в про­катном цехе металлургического завода, сохраняются и у потребителя.

В этом случае сталь поставляется с гарантируемыми механическими свой­ствами, которыми являются временное сопротивление при растяжении, пре­дел текучести, относительное удлинение и проба на загиб.

Химический состав стали не гарантируется, за исключением случаев, когда сталь поставляют с гарантированными, не превышающими пределов, содержаниями серы, фосфора, хрома, никеля, меди, кремния и углерода (например, сталь для сварных конструкций, которая должна также испытываться на свариваемость).

Для сталей группы Б гарантируемой характеристикой является химический состав. Обычно стали этой группы заказывают в том случае, если их у потребителя подвергают горячей механической или термомеханической обработке и, следовательно, для потребителя решающее значение приобретает состав стали, так как им определяется режим горячей обработки и конечные ме­ханические свойства изделий из этой стали.

Сталь группы В выплавляют в мартеновских печах и конвертерах и поставляют с гарантируемыми механическими свойствами и с дополнитель­ными требованиями по химическому составу.

Конструкционная углеродистая сталь обыкновенного качества является основным материалом для строительства металлических конструкций, а также для изготовления деталей машин. Так, стали групп А и Б используют для изготовления арматуры, анкерных болтов, листов, заклепок, труб; деталей машин (втулок, рычагов, гаек, болтов и т. д.), не подвергаемых упрочняющей термической обработке; и подвергаемых воздействию средних напря­жений. Стали повышенного качества (группы В) используют главным образом в мосто- и судостроении, сельскохозяйственном машиностроении и т. д.

Одним из важнейших изделий для железнодорожного транспорта являются рельсы, которые прокатывают из раскисленной спокойной углеродистой марте­новской стали.

Для железнодорожного транспорта прокатывают осевую заготовку квадрат­ного сечения с закругленными углами из мартеновской угле­родистой стали для вагонных и тендерных осей.

Осевую заготовку круглого сечения диаметром 150 мм для осей трамвайных вагонов прокатывают из мартеновской углеродистой стали.

Качественные конструкционные углеродистые стали разделяют на группы 1 с нормальным (до 0,5–0,8 %) и группы 2 с повышенным (до 0,9–1,2 %) содержанием марганца.

В автотракторной и других отраслях машиностроения возросла потребность в конструкционной листовой стали, изготовляемой из качественной кон­струкционной углеродистой стали. Эта сталь должна быть высокопластичной, так как при штамповке она подвергается глубокой вытяжке.

Качественную конструкционную углеродистую сталь с повышенным содер­жанием марганца применяют в авиастроении, автотракторостроении (для за­клепок, шестерен, рессор, осей, пружин и т.д.) и других отраслях промыш­ленности.

К качественной конструкционной углеродистой стали относят также авто­матную сталь, имеющую повышенное содержание серы. Автоматная сталь предназначена для обработки на быстроходных автоматах. Структура стали отличается резко выраженной полосчатостью, являющейся следствием газовой и дендритной ликвации, а также наличия сульфидных вклю­чений. Такая структура способствует получению ломкой, легко отделяющейся от поверхности стружки, особенно после протяжки в холодном состоянии. Поверхность изделия получается гладкой и чистой. Стойкость инструмента повы­шается. Автоматную сталь применяют для изготовления винтов, болтов и гаек, сложных тонкостенных и особенно трудных для обработки частей автомобилей, счетных и пишущих машин, в точном машиностроении и приборостроении.

Углеродистые инструментальные качественные стали имеют более узкие пределы по содержанию серы, фосфора и неметаллических включений и обладает более высокими меха­ническими свойствами. Из инструментальной углеродистой стали изготовляют мерительный инструмент (нутромеры, штангенциркули, измерительные ка­либры и т.д.), режущий инструмент, работающий при малой скорости резания (зубила, напильники, метчики, шаберы и т.д.), а также корпуса токарных и строгальных резцов, хвостовики сверл, зенкеров и разверток, обоймы матриц, корпуса штампов и т. д. Инструменты, изготовленные из этой стали, после тер­мической обработки обладают высокой прочностью, твердостью и износостой­костью, что весьма важно для сохранения формы и размеров инструмента.

К конструкционным легированным сталям относят стали с различным содержанием легирующих компонентов, идущие на изготов­ление деталей машин ответственного назначения. Как правило, эти стали у по­требителя подвергаются термической обработке.

К конструкционным легированным сталям относят хромистую, хромо-марганцевую, хромокремнистую, хромомолибденовую, хромоникелевую хромованадиевую, хромокремнемарганцевую, хромоникельвольфрамовую, хромоникельмолибденовую, хромоникельвольфрамованадиевую и др. Эти стали применяют для изготовления деталей машин и оборудования различных отраслей промыш­ленности.

К конструкционным легированным сталям относят также рессороно-пру-жинные стали, обладающие высоким пределом упругости (текучести) и высоким пределом выносливости при достаточной вязкости и пластич­ности.

К конструкционным легированным сталям относят и шарикоподшипниковую сталь, применяемую для изготовления шариков, ро­ликов и колец подшипников.

Прокат из шарикоподшипниковой стали поставляется в виде сортовой стали и труб.

К прокатываемым легированным инструментальным сталям относят:

а) сталь для режущего и мерительного инструмента;

б) сталь для штампового инструмента для деформирования в холодном и горячем состоянии.

К прокатываемым низколегированным сталям относят стали, содержащие небольшое количество углерода (до 0,25 %) и в небольших количествах различ­ные легирующие компоненты. Эти стали отличаются от углеродистой более высокой прочностью и ударной вязкостью. Из этих сталей прокатывают ли­стовую и сортовую сталь для мостостроения, судостроения и вагоностроения, листовую сталь для магистральных газопроводов, для котлов высокого давле­ния, шпунты для гидротехнических сооружений и др.

Введение легирующих компонентов позволяет увеличить временное сопро­тивление при растяжении и предел текучести, а, следовательно, уменьшить массу металла в изделии.

К прокатываемым углеродистым и низколегированным сталям следует от­нести также арматурную сталь для армирования железобетонных конструкций, сталь для мостостроения, сталь для судо­строения.

К прокатываемым специальным сталям и сплавам относят нержавеющие (коррозионностойкие), жаропрочные, жаростойкие, износостойкие, электротех­нические и другие,

которые широко применяют в машиностроении, приборо­строении, электротехничес-

кой, химической, нефтяной, пищевой и др.