Тонколистовой прокат – как получают полотна едва заметной толщины?

1 Параметры прокатного листа

Методом проката в промышленных условиях изготавливают металлические листы. При этом одна и та же продукция может называться тонко- или толстолистовой в зависимости от элементарного состава. Так, для одних сплавов понятие "тонкий" ограничивается двумя миллиметрами толщины, а для других превышение 5 мм уже говорит о том, что данная продукция классифицируется как толстолистовой прокат.

Имеют разные типы изделий и свои названия. Например, толстые плоские металлические листы называют слябами, тонкие – жестью, а материал толщиной до 0,5 мм – это фольга. Хотя для такого элемента, как железо, существуют исключения. Из него и его сплавов возможно создать очень тонкие широкие ленты до 0,14 мм толщиной, но даже так они называются не фольгой, а жестью. Она, в свою очередь, обязательно имеет защитное покрытие.

В зависимости от толщины масса одного метра квадратного листа может колебаться от четырех килограммов до пятнадцати центнеров. Кромка может быть как обрезанная, так и необработанная. Сырье имеет очень разный состав. Известно, что для тонкого проката используют такие элементы, как медь, олово, железо и другие. Рекорд пластичности показывает золото, толщина такой фольги может достигать стотысячной доли миллиметра, но по понятным причинам (цена) этот элемент используется реже остальных. В древности же активно применяли бронзу, серебро, железо и латунь. В те времена, используя метод ковки, была возможность получить только очень небольшие по площади листы.

Помимо металлов, обеспечивающих пластичность, на производстве могут добавлять другие компоненты. Это зависит от предполагаемого назначения продукции. Так, в некоторые типы нержавейки входят никель, хром, титан в различных пропорциях. Добавляются и неметаллы, такие как углерод, фосфор, сера и кремний. Сплавы, применяемые в пищевой промышленности, менее прочные, но и менее токсичные. Ленты повышенной прочности, применяемые в строительстве, содержат много хрома и никеля, а количество неметаллов при этом минимально.

Современные промышленные условия позволяют получать продукцию из разных видов металлов и сталей в одном листе. Для этого в прокат поступает параллельно сразу несколько заготовок. Таким образом можно сочетать сплавы различной коррозийной стойкости, проводимости электричества, пластичности и прочности, теплопроводности и других свойств. Понижают склонность материала к коррозии также органическими покрытиями или цинкованием. Это может увеличить срок эксплуатации в несколько раз. Например, именно благодаря этому оцинкованная сталь очень популярна в машиностроении.

Помимо указанных защитных мероприятий поверхности можно покрывать и лакокрасочными материалами. Это не только улучшает эксплуатационные свойства, но и повышает эстетику внешнего вида. При этом некоторые покрытия показывают себя достаточно пластичными на изгибах.

2 Тонколистовой прокат: горячий и холодный – в чем разница?

Существует два способа проката – горячий и холодный. Первая разница между ними, которая бросается в глаза потребителю, это их цена. Горячий прокат гораздо дешевле. Нагреть металл до температуры, близкой к точке его размягчения, оказывается гораздо менее затратно, чем при относительно низкой температуре несколько раз и под усиленным давлением уменьшать толщину листа холодным методом. Но каждый из этих способов имеет на выходе особые свойства изготовленного материала. В некоторых случаях нет смысла переплачивать за дорогую технологию, например, при изготовлении непластичных труб, фундаментов и арматур.

Холодный прокат очень требовательный к своему составу, он невозможен из непластичных материалов. Его примером может служить любой вид фольги, изготовить которую невозможно с помощью другого метода. В результате способом холодного проката изготавливают тонкие пластичные изделия толщиной до 0,5 мм, а горячим – листы 0,5 мм и выше. И чем этот параметр больше, тем цена за единицу будет неоправданно расти. Начало производства при этом очень сходное при обоих способах проката. Сперва используются металлические заготовки, прессованные плиты или многоугольные слитки. Основная разница, как уже говорилось выше, будет в их составе.

3 Особенности горячего тонколистового проката

Начало изготовления листа при этом способе проката заключается в ликвидации трещин и прочих дефектов с поверхности заготовок. Они равномерно прогреваются до необходимых температур. Делается это довольно продолжительное время с целью исключить неравномерность распределения теплоты внутри заготовки. Впечатляющими при этом являются температурные режимы. Так, в начале проката показатели для некоторых сплавов могут достигать 1200 °С, а заканчивается процесс при 900 °С.

Равномерность охлаждения имеет еще более принципиальную важность, чем правильный нагрев. От резкого спада температуры материал может потрескаться либо покоробиться. Дополнительная закалка для низколегированных сплавов повышает прочность тонколистового проката. В современном производстве для этой же цели происходит внедрение новой технологии, когда некоторое подобие закалки происходит прямо в процессе расплющивания. То есть горячий лист охлаждается (это происходит относительно резко), еще будучи в процессе промежуточного утончения. Это позволяет получить высокопрочную сталь при наименьших затратах.

Минусы горячего проката – это окисление поверхности при высоких температурах и неравномерная толщина. Иногда окалину сбивают струями воды, но функции такого изделия часто позволяют не делать этого. Внешний вид горячей прокатной стали непрезентабельный, но так можно делать листы большой толщины, от 4 мм и свыше 15 см. По этой причине применяются такие изделия в строительстве для каркасов зданий или арматуры для бетонных конструкций. Там, где нужен крупный прочный остов по небольшой цене, и не важна слишком большая ровность и красота поверхности.

Выпускается сталь методом горячего проката в основном в листах, это обусловлено толщиной и малой пластичностью материала. К плюсам же метода относят отсутствие внутренних напряжений в толще изделия и при этом возможность придания любых форм и всевозможных деформаций. Методом горячего проката также имеется возможность достигнуть толщины 1,2 мм. Продукция до 12 мм из таких цехов может выпускаться в рулонах.

4 В чем суть метода холодного проката?

Сырьем для этого метода проката служит высококачественная углеродистая сталь. История свидетельствует, что данный способ применяли еще в XVI веке ювелиры. Валы вращались руками и наименьшая толщина, которая при этом достигалась, составляла полтора миллиметра. Так и сегодня рулонный холоднокатаный тонколистовой прокат не только не устарел, но и невероятно популярен в самых разных сферах производства.

В отличие от горячего проката, в холодном применяют гораздо большее количество валов. Металл при этом разогревается от деформаций, но совсем немного, до 160–180 °С. Это дает возможность получить качественную поверхность листа без окалин. Высокая чистота от дефектов дает буквально зеркальный эффект. Для дополнительной полировки иногда добавляют еще три пары валков, это позволяет получить листы и ленты с высокими отражающими и эстетическими свойствами.

Не очень сложным в данных условиях окажется не только процесс выравнивания, но и гофрирование поверхности. Так что разнообразие листов ожидаемо велико. Но область применения, конечно, ограничена дороговизной изготовления. Использование холоднопрокатной стали можно обнаружить в пределах различных фасадных и интерьерных отделок, при изготовлении проводников для техники, проволоки, ювелирного производства.