Горячекатаная сталь и холоднокатаная сталь: Объяснение

Горячая и холодная прокатка - важнейшие процессы в производстве стали, каждый из которых придает конечному продукту определенные характеристики. Эти методы существенно влияют на микроструктуру, механические свойства и качество поверхности стальных деталей.

Горячая прокатка:
Этот процесс предполагает деформацию стали при температуре выше температуры рекристаллизации (обычно >900°C). Это основной метод производства широкого спектра стальных изделий благодаря своей эффективности и способности обрабатывать большие объемы. Горячая прокатка снижает внутренние напряжения, повышает пластичность и создает более равномерную зернистую структуру.

Холодная прокатка:
Холодная прокатка, выполняемая при температуре ниже температуры рекристаллизации стали, используется для производства стали с более жесткими допусками, превосходной отделкой поверхности и улучшенными механическими свойствами. Она особенно подходит для тонколистового проката и там, где важен точный контроль размеров.

Применение прокатки для конкретных продуктов:

1. Катанка:

• Диапазон диаметров: 5,5-40 мм, выпускается в рулонах
• Преимущественно горячий прокат
• В дальнейшем для дальнейшего уменьшения размеров и улучшения свойств может применяться холодное волочение

2. Стальной стержень:

• Как правило, горячекатаный
• Исключения: Тонкие блестящие материалы, требующие точных размеров
• Кованые варианты имеют характерные следы на поверхности

3. Полосатая сталь:

• Доступны варианты как горячего, так и холодного проката
• Холоднокатаные полосы обычно тоньше и обеспечивают лучшую обработку поверхности.

4. Стальная пластина:

• Холоднокатаные листы: Как правило, более тонкие, используются в таких областях, как автомобильные кузовные панели
• Горячекатаные листы средней толщины: Толщина может быть такой же, как у холоднокатаного, но с отличными характеристиками поверхности

5. Угловая сталь:

• Исключительно горячий прокат благодаря своему структурному профилю

6. Стальная труба:

• Два основных типа: сварные (горячекатаные) и бесшовные (холоднотянутые)
• Холодная вытяжка обеспечивает повышенную точность размеров и чистоту поверхности

7. U-сталь и H-сталь (структурные секции):

• Горячий прокат для достижения требуемой формы и механических свойств

8. Арматура (арматурный прут):

• Горячий прокат для придания необходимой прочности и пластичности при армировании бетона

Определение горячего проката

Горячая прокатка:

Слитки и заготовки при комнатной температуре обладают высокой устойчивостью к деформации и обработке. Поэтому перед прокаткой их обычно нагревают до температуры 1100-1250°C - этот процесс называется горячей прокаткой.

Температура отделки при горячей прокатке обычно составляет 800-900°C. После прокатки сталь обычно охлаждается воздухом, что эффективно имитирует нормализующую термическую обработку.

Горячая прокатка является основным методом обработки большинства стальных изделий.

Под воздействием высоких температур на поверхности горячекатаной стали образуется слой оксидной окалины. Этот слой обеспечивает определенную коррозионную стойкость, позволяя хранить сталь под открытым небом. Однако он также приводит к грубой обработке поверхности и изменению размеров.

Для применения в областях, требующих ярких, чистых поверхностей, точных размеров и повышенных механических свойств, сталь должна подвергаться дальнейшей обработке. Это может быть либо производство полуфабрикатов путем горячей прокатки, либо готовых изделий путем последующей холодной прокатки.

Преимущества горячей прокатки:

• Высокая производительность и урожайность
• Возможность формирования различных профилей поперечного сечения для удовлетворения разнообразных требований к применению
• Сохранение всех ранее существовавших защитных покрытий

Холодная прокатка:

Холодная прокатка обеспечивает значительную пластическую деформацию стали, повышая тем самым ее предел текучести и другие механические свойства.

Преимущества холодной прокатки:

• Превосходная обработка поверхности и точность размеров
• Улучшенные механические свойства благодаря упрочнению
• Более строгие допуски и улучшенная плоскостность

Недостатки холоднокатаной стали:

1. Остаточные напряжения: Несмотря на отсутствие термопластического сжатия во время формовки, в поперечном сечении сохраняются остаточные напряжения. Они могут влиять как на общие, так и на локальные характеристики стали.
2. Свойства профиля: Холоднокатаные стальные профили обычно имеют открытое сечение, что может привести к снижению жесткости при кручении. Это делает их более восприимчивыми к скручиванию при изгибе и склонными к смятию при сжимающих нагрузках.
3. Ограничения по толщине: Холоднокатаная сталь обычно имеет более тонкие стенки по сравнению с горячекатаной. Кроме того, углы холоднокатаных профилей не испытывают того же эффекта утолщения, что и горячекатаные изделия, что потенциально снижает их способность выдерживать локальные сосредоточенные нагрузки.
4. Стоимость: Холодная прокатка обычно дороже горячей из-за дополнительных этапов обработки и потребности в энергии.

Определение холодного проката

Холодная прокатка означает, что сталь прессуется под давлением роликов для изменения ее формы при комнатной температуре.

Хотя при этом процессе лист может нагреваться, он все равно называется холодной прокаткой.

Если говорить точнее, то при холодной прокатке горячекатаный рулонная сталь в качестве сырья и подвергается прессовой обработке после удаления окисленной кожи кислотной промывкой. Готовая продукция трудно поддается прокатке.

Как правило, холоднокатаная сталь, такая как оцинкованная и цветная, должна быть отожжена, поэтому ее пластичность и скорость удлинения выше, что позволяет широко использовать ее в автомобильной промышленности, производстве бытовой техники и скобяных изделий.

Поверхность холоднокатаного листа имеет определенную степень отделки и на ощупь гладкая, что достигается за счет кислотной промывки.

Как правило, гладкость поверхности горячекатаного листа не соответствует требованиям, поэтому горячекатаную стальную полосу необходимо подвергать холодной прокатке. Минимальная толщина горячекатаной стали обычно составляет 1,0 мм, в то время как холодная прокатка может достигать 0,1 мм.

Горячая прокатка - это процесс прокатки при температуре выше температуры кристаллизации, а холодная прокатка - это процесс прокатки при температуре ниже температуры кристаллизации.

Изменение формы холоднокатаной стали представляет собой непрерывную холодную деформацию, а холодное упрочнение в результате этого процесса приводит к снижению прочности, твердости и вязкости рулонного проката.

Для конечных пользователей холодная прокатка ухудшает качество штамповки, и продукт подходит для простых деформированных деталей.

Преимущества：

Она позволяет рафинировать зерно стали, устранить дефекты микроструктуры и разрушить литую структуру слитка. Это позволяет получить более плотную структуру стали и улучшить механические свойства.

Это улучшение в основном отражается на направлении прокатки, поэтому сталь больше не является в некоторой степени изотропной. Пузыри, трещины и пористость, образовавшиеся при заливке, также могут быть заварены при высокой температуре и давлении.

Недостатки：

1. После горячей прокатки, неметаллические Включения (в основном сульфиды и оксиды, а также силикаты) внутри стали спрессовываются в тонкие ломтики и расслаиваются.

Слоистость стали в направлении ее толщины может быть сильно нарушена, и из-за усадки сварного шва может возникнуть ламинарный разрыв. Местная деформация, вызванная усадкой сварного шва, часто в несколько раз превышает деформацию предела текучести, что намного больше, чем деформация, вызванная нагрузкой.

1. Остаточные напряжения, вызванные неравномерным охлаждением.

Остаточное напряжение это внутреннее саморавновесное напряжение, которое сохраняется в материале без приложения внешних сил. Горячекатаная профильная сталь различных профилей имеет такие остаточные напряжения, и чем больше размер сечения стали нормального профиля, тем больше остаточное напряжение.

Несмотря на то, что остаточные напряжения самобалансируются, они все же оказывают определенное влияние на работу стальных деталей под действием внешних сил. Например, деформация, стабильность и усталость могут оказывать негативное влияние.

Разница между холодной и горячей прокаткой заключается главным образом в температуре процесса прокатки.

"Холодная прокатка осуществляется при комнатной температуре, а горячая - при высокой.

С точки зрения металла, границу между холодной и горячей прокаткой следует определять по температуре рекристаллизации.

Холодная прокатка происходит при температуре ниже температуры рекристаллизации, а горячая - при температуре выше температуры рекристаллизации.

Температура рекристаллизации стали составляет 450~600℃.

Горячекатаная сталь и холоднокатаная сталь

Горячекатаная сталь и холоднокатаная сталь

Внешний вид и качество поверхности

Холоднокатаная сталь отличается более высоким качеством поверхности по сравнению с горячекатаной благодаря дополнительным этапам обработки. Процесс холодной прокатки, который обычно происходит при комнатной температуре, значительно уменьшает дефекты поверхности и обеспечивает более гладкую отделку с более жесткими допусками на размеры. Это приводит к снижению шероховатости поверхности и более эстетичному внешнему виду.

Для применения в областях, требующих высококачественных покрытий или отделки, обычно предпочитают холоднокатаную сталь из-за ее лучших характеристик поверхности, которые способствуют лучшей адгезии и более равномерному виду нанесенных покрытий.

Горячекатаная сталь выпускается с двумя основными видами поверхности: травленая и нетравленая. Травленая горячекатаная сталь подвергается кислотной обработке для удаления окалины (слоя оксида железа), образовавшейся во время горячей прокатки, в результате чего получается чистая металлическая поверхность. Нетравленая горячекатаная сталь сохраняет темный, окисленный поверхностный слой, который может выглядеть как сине-серое или черноватое покрытие.

Оксидный слой на неоцинкованной горячекатаной стали, хотя и обеспечивает некоторую первоначальную коррозионную стойкость, может привести к ускоренному ржавлению, если его не защищать должным образом или хранить в неблагоприятных условиях окружающей среды.

Производительность

Хотя механические свойства горячекатаной и холоднокатаной стали часто считаются сопоставимыми для общих инженерных применений, существуют заметные различия, которые могут быть существенными в конкретных случаях использования.

Холоднокатаная сталь обычно имеет несколько более высокий предел текучести и повышенную поверхностную твердость по сравнению с горячекатаным аналогом. Это связано с упрочнением, которое происходит в процессе холодной прокатки. Степень улучшения этих свойств зависит от степени холодной обработки и последующей термической обработки, например, отжига.

Даже после отжига холоднокатаная сталь обычно сохраняет более высокую прочность, чем горячекатаная сталь той же марки. Это объясняется более мелкой зерновой структурой и остаточными напряжениями, возникающими при холодной обработке.

Для приложений, требующих точных механических свойств, очень важно учитывать эти различия и выбирать подходящий материал, исходя из конкретных требований к производительности.

Формуемость

На формуемость стали влияют как ее механические свойства, так и характеристики поверхности. Хотя механические свойства холоднокатаной и горячекатаной стали могут быть одинаковыми, превосходное качество поверхности холоднокатаной стали часто приводит к лучшей формуемости для многих применений.

Более гладкая поверхность холоднокатаной стали снижает трение при формовке, что приводит к более стабильным результатам и, возможно, позволяет получать более сложные формы. Это особенно выгодно при таких операциях, как глубокая вытяжка, гибка и штамповка.

Однако важно отметить, что закалка, присутствующая в холоднокатаной стали, может иногда ограничивать ее формуемость по сравнению с отожженной горячекатаной сталью. В случаях, когда требуется экстремальная формуемость, для достижения оптимальных результатов может потребоваться холоднокатаная сталь с ослабленным напряжением или полностью отожженная.

Для областей применения, связанных с менее жесткими операциями формовки, различия в формуемости между холоднокатаной и горячекатаной сталью могут быть менее выраженными, и такие факторы, как стоимость и доступность, могут играть более значительную роль при выборе материала.