Стальной круг — это полнотелый прокат круглого поперечного сечения. Он относится к категории сортового металлопроката и является одной из самых востребованных разновидностей сплошного профиля. Популярности стальных прутков разного диаметра способствует простота обработки сплавов (резанием и давлением), а также универсальность использования в различных деталях и конструкциях. Ознакомиться с сортаментом стального круга можно в каталоге продукции ЗАО «ТФД «Брок Инвест Сервис и К».
Стальной круг отечественного производства выпускается в двух видах – в мотках (бухтах) проволоки диаметром до 25 мм и в виде прутков мерной или немерной длины, предельные форма и размеры которых устанавливаются соответствующими стандартами.
Понимая всю важность данной категории продукции, ЗАО «ТФД «Брок Инвест Сервис и К» постоянно стремится предоставить своим клиентам как можно более широкий выбор сортамента прутков или проволоки, что находит свое подтверждение в систематически обновляемых позициях каталога горячекатаного круглого проката.
Общая классификация стального круга
Обычно выполняется по следующим пунктам:
- По качеству и назначению: сталь обыкновенного качества (Ст3, Ст5), качественная конструкционная (45, 40Х), инструментальная (У7, У8), низколегированная (09Г2С), высоколегированная (12Х18Н10Т);
- По химическому составу: углеродистая, легированная (в том числе жаропрочная, теплостойкая);
- Особым методам изготовления, например, после термической обработки или металл, прошедший специальную отделку поверхности.
Могут существовать и другие, более подробные градации, но основополагающим всегда является технология производства профиля. Именно она находит отражение в действующих нормативных документах.
Если исключить из нашего рассмотрения узкоспециальные процессы получения стального круга, то все многообразие марок и размеров поперечного сечения круглого металлопроката можно свести к следующим группам:
- Сортовой металл, изготавливаемый методом горячей прокатки (его номенклатура и технические требования регламентируются ГОСТ 2590-2006).
- Стальной круг, получаемый технологическими процессами волочения (используется также выражение «холоднотянутый круг») – ГОСТ 7417-75.
- Прутки/проволока, получаемые применением холодной калибровки (ГОСТ 7417-75, ГОСТ 14955-77 — при специальной отделке поверхности, и ГОСТ 10702-2016 — для холодной объемной штамповки).
- Кованый стальной круг, который отвечает нормам ГОСТ 1133-71.
Подробности по конкретным характеристикам сортамента - длина (мерная, немерная, кратная), класс точности - приводятся в соответствующих стандартах.
Технология изготовления и свойства, приобретаемые горячекатаным стальным кругом
Горячекатаные стальные круги из углеродистой или нержавеющей стали («нержавейки») производятся путем пропускания стальных слябов через профилированные валки при температуре выше точки рекристаллизации (обычно 1150–1250 °С в начале и не ниже 850–950 °С в конце прокатки, что зависит от марки стали) для достижения желаемых размеров конечного продукта. В результате этого процесса измельчается структура зерен, снимаются внутренние напряжения и повышается пластичность проката.
Производство
Включает следующие переходы:
- Нагрев и прокатку: слябы нагревают в печи до заданной температуры, а затем пропускают через последовательные наборы валков, чтобы уменьшить диаметр и придать стали необходимую форму.
- Контролируемое охлаждение с использованием водяных струй. Скорость/интенсивность охлаждения является решающим фактором, который определяет окончательную прочность и ударную вязкость продукта.
- Удаление окалины и обработка поверхности. Поскольку высокая температура создает на поверхности темный оксидный слой (прокатную окалину), горячекатаную сталь часто травят – обрабатывают кислотой для удаления окалины – и смазывают маслом или гальванизируют для предотвращения коррозии.
- Контролируемая прокатка (по выбору производителя). При механически контролируемой обработке с целью создания мелкозернистой высокопрочной микроструктуры, особенно в легированных сталях применяются определенные температуры прокатки и скорости охлаждения.
В качестве преобладающего метода гальванизации чаще всего используют горячее цинкование.
Приобретаемые свойства и применение
Горячекатаная сталь характеризуется высокой пластичностью, хорошей формуемостью и низким внутренним напряжением, что делает ее идеальной для формовки, гибки и сварки.
Улучшенная пластичность и ковкость объясняется тем, что прокатка материала происходит в горячем состоянии. Такую сталь легче формовать, и она менее склонна к хрупкости во время дальнейшей обработки.
Снижение внутренних напряжений происходит в результате высокотемпературной формы отжига, что снижает уровень внутренних напряжений, которые способны вызвать деформацию или иное искажение формы/оси прутка.
Микроструктурное усовершенствование заключается в прохождении рекристаллизации, в результате чего образуется более мелкая зернистая структура, которая повышает ударную вязкость.
Поверхность горячекатаных круглых прутков обычно более шероховатая и имеет достаточно широкие допуски по размерам (по сравнению с холоднокатаной сталью) из-за окисления и усадки, происходящих во время охлаждения.
Процесс горячей прокатки обеспечивает требуемые значения предела текучести и высокую свариваемость, что делает его пригодным для применения в различных узлах и конструкциях.
Горячекатаные стальные круги часто используются в отраслях крупносерийного производства. Среди основных примеров:
- Автомобильные изделия: колеса, детали, крепежные элементы;
- Конструкционные профили, трубы, балки, элементы усиления строительных конструкций;
- Производственное оборудование: подшипники, фланцы, валы и оси общего назначения;
- Заготовки для последующей механической обработки и ковки;
- Арматура гладкая (класс А1) для железобетонных конструкций;
- Крепежные изделия: крупные болты, шпильки, гайки, шайбы, заклепки.
При повышенных требованиях к точности стандартных допусков горячекатаного круга может быть недостаточно — в таких случаях проектом может быть предусмотрен калиброванный или холоднотянутый круг.
Технология изготовления кованого стального круга и приобретаемые им свойства
Процесс получения
Кованые стальные круги производятся путем пластического деформирования нагретого металла под высоким давлением для создания компонентов с превосходными механическими свойствами, включая высокую прочность, пластичность и структурную целостность. Они изготавливаются с использованием ковки в открытых штампах. Ковка выравнивает внутреннюю структуру зерен стали, чтобы она соответствовала круглой форме поковки, устраняя внутренние пустоты и уменьшая поверхностную пористость.
Технология производства кованых стальных кругов включает следующие переходы:
- Нагрев и предварительное формование (осадку). Исходные заготовки нагревают до 1100–1280 °C (в зависимости от марки стали), чтобы сделать металл пластичным. Ковку заканчивают при температуре не ниже 700–800 °C (в зависимости от марки стали).
- Ковку под молотами или гидравлическими ковочными прессами, чтобы попеременно осаживать и протягивать полуфабрикат в штампе. Ковка в открытых штампах используется для получения меньших, нестандартных или более толстых кругов.
- После проковки стальные заготовки могут подвергаться термической обработке (закалке) и/или предварительной механической обработке для удаления неровностей поверхности.
- Проверку для обеспечения точности размеров.
Свойства, приобретаемые заготовкой после ковки
Кованые стальные круги обладают явными преимуществами по сравнению с литыми или катаными аналогами благодаря процессу пластической деформации. Поковки приобретают превосходную прочность и ударную вязкость, поскольку сжимающее усилие увеличивает плотность и устраняет внутренние пустоты и поры.
Процесс ковки также выравнивает зеренную структуру металла в соответствии с формой поковки, что резко увеличивает усталостную прочность и ударопрочность. Отсутствие заливки расплавленного металла сводит к минимуму такие проблемы, как воздушные отверстия или пористость, возникающие в отливках.
Контролируемые процессы ковки кругов обеспечивают сравнительно высокую точность, уменьшая количество необходимого сырья и сокращая время обработки. Поковки могут быть изготовлены из широкого спектра материалов (углеродистые, легированные, нержавеющие стали) и размеров.
Основные области применения:
- Фитинги крупных систем нефтегазодобычи;
- Производство электроэнергии (используются в качестве компонентов турбин и генераторов);
- Тяжелое машиностроение - используются в больших подшипниках, заготовках шестерен и узлах сцепления.
Кованые стальные круги, как правило, более надежны и долговечны, чем их литейные аналоги. Они предлагают более низкую общую стоимость жизненного цикла из-за снижения частоты обслуживания и отказов.
Технология изготовления и свойства холоднокатаного, цельнотянутого и калиброванного стального круга
Важно для понимания: холоднотянутый (цельнотянутый) и калиброванный круг — это, по сути, один и тот же продукт, изготовленный методом холодного волочения (протягивания через матрицу). Разница может быть в требованиях к допускам (калиброванный имеет более жесткие допуски) и отделке поверхности. Ниже приведены общие характеристики этих технологий.
Холоднокатаные, цельнотянутые и калиброванные стальные круги (круглые прутки) представляют собой высокоточные изделия, предназначенные для применений, требующих точных размерных допусков, высокой прочности и гладкой поверхности, превосходящих горячекатаные материалы.
Эти продукты обычно создаются путем дальнейшей обработки горячекатаных заготовок, когда промежуточный продукт деформируют при комнатной температуре с целью улучшения их физических свойств и точности.
Холоднокатаные стальные круги
Основным методом получения высокоточного стального круга является холодное волочение (протягивание прутка через матрицу), а не холодная прокатка. Это позволяет уменьшить диаметр, добиться жестких допусков и гладкой поверхности. Технология производства включает:
- Травление горячекатаной заготовки с последующей промывкой (для удаления окалины).
- Прокатку в холодном состоянии, чтобы уменьшить поперечное сечение и улучшить качество поверхности.
- Контроль размеров и – при необходимости – правку прутка.
Свойства:
- Поверхность очень гладкая, блестящая и без окалины;
- Точность размеров: высокая, с жесткими допусками;
- Повышенная прочность на разрыв и твердость из-за деформационного упрочнения, но более низкая пластичность.
Область применения: автомобильные детали, точное оборудование, высококачественная мебель и бытовая техника.
Круги стальные цельнотянутые (холоднотянутые)
Холодное волочение предполагает протягивание металлического стержня через матрицу при комнатной температуре, в результате его пруток приобретает форму и размер матрицы.
Технология изготовления включает такие переходы:
1. Заострение.
2. Очистку от окалины.
3. Смазку.
4. Волочение через твердосплавную матрицу для достижения точного диаметра, обычно за счет увеличения длины стержня.
Свойства:
- Поверхность: полированная и гладкая;
- Точность размеров по диаметру: высокая;
- Механические свойства: повышенный предел прочности и текучести благодаря холодной обработке (наклеп).
Применение:
- Валы, поршни, другие тела вращения;
- Крепежные изделия;
- Автомобильные детали;
- Гидравлические компоненты.
Калиброванные стальные круги
Калиброванная сталь — это продукт, полученный в результате холодного волочения или прокатки, который гарантирует высокую геометрическую точность размеров (обычно в пределах допусков H7-H11).
Технология производства включает использование в качестве исходной заготовки горячекатаного прутка, который подвергают калибровке в высокоточных твердосплавных штампах для достижения точных, одинаковых диаметров по всей длине.
Свойства:
- Точность: высокая (чрезвычайно жесткие геометрические допуски);
- Поверхность: высокое качество, чистая отделка;
- Однородность: высокая стабильность механических свойств.
Применение: прецизионное оборудование, детали станков с ЧПУ, производство болтов и винтов, медицинское оборудование и т.п.
Заключение. Сравнительная таблица высокоточных методов получения стальных кругов
Данная таблица описывает технологические различия методов обработки стали.
|
Технология получения |
Холодная прокатка |
Волочение |
Калибровка |
|
Основной метод |
Прокатка исходной заготовки при комнатной температуре |
Протягивание через матрицу |
Холодное волочение или прокатка горячекатаной заготовки через прецизионные штампы |
|
Поверхность |
Гладкая, блестящая |
Очень гладкая |
Полированная, высококачественная |
|
Степень точности |
Высокая |
Высокая |
Высокая |
|
Прочность |
Высокая |
Очень высокая |
Высокая |
|
Пластичность |
Пониженная |
Низкая |
Низкая |
Специалисты ЗАО «ТФД «Брок Инвест Сервис и К» всегда готовы проконсультировать заказчика по подбору типоразмера стального круга и помочь с комплектацией заказа. Обеспечиваем оперативную доставку по всей России.