Всемирная ассоциация производителей стали называет более 3,5 тысяч различных марок, каждая из которых обладает уникальными характеристиками. Такое многообразие позволяет подобрать необходимый материал для конкретной области применения — строительства, производства бытовой техники, транспорта и так далее.
При этом химический состав стали играет важную, но не единственную роль. Даже если марки и спецификации одинаковы, существенное влияние на конечные изделия оказывает производственная обработка — холодный или горячий прокат. Знание того, какой материал использовать, поможет избежать перерасхода сырья, а также сбережет время и деньги на дополнительной обработке.
Отличие между двумя этими материалами кроется в технологии обработки на производстве. Горячекатаную сталь получают в процессе обработки металла при помощи высокой температуры. Холодный прокат проводится при температуре, близкой к комнатной. По сути, это та же горячекатаная сталь, прошедшая дополнительную обработку для получения более точных размеров и лучшего качества поверхности. Вместо тепла для изменения структуры металла используется механическое напряжение. Деформационное упрочнение может увеличить прочность металла до 20%, а также улучшить качество поверхности.
Горячий прокат проводится при температуре выше 926° С — это значение выше температуры рекристаллизации стали. В таких условиях металлу можно легко придать форму, что облегчает работу с материалом.
Процесс происходит так. Заготовка — большой прямоугольный отрезок металла — нагревается, после чего направляется на предварительную обработку. Там заготовка сплющивается в рулон. Он выдерживается при высокой температуре, после чего на высоких скоростях прогоняется через ряд роликов, чтобы достичь окончательных размеров. Для листового металла стальной прокат скручивается в рулоны и охлаждается. Для других форм, таких как стержни или пластины, материалы секционируются и упаковываются.
У этого вида металла есть свои преимущества и недостатки. Горячекатаная сталь, как правило, дешевле холодного проката из-за меньшей продолжительности и простоты процесса изготовления. При этом когда материал охлаждается, сталь немного деформируется: появляются слегка закругленные кромки и небольшие искажения на углах (идеально квадратных не получится). Еще один минус — шероховатая, «чешуйчатая» поверхность (чтобы удалить ее, требуется дополнительная обработка — шлифовка или пескоструйная очистка).
Горячекатаная сталь используется там, где не требуются точные формы и допуски, например, в производстве сельскохозяйственного оборудования, для изготовления железнодорожных путей и так далее.
Такие изделия обычно тверже, прочнее стандартных металлов горячего проката и имеет большую коррозионную стойкость. Холодный прокат дает сталь с меньшими размерными допусками и более широким диапазоном обработки поверхности. Термин «холоднокатаный» ошибочно используется для всех продуктов, тогда как на самом деле это название относится к прокатке плоских листов и рулонов.
Перед началом холодной прокатки металл необходимо сначала «протравить» — удалить в кислотной ванне с поверхности материала окалину, образовавшуюся в процессе горячей прокатки. Затем сталь охлаждают до температуры окружающей среды, после чего пропускают через холодные валки при температуре ниже температуры рекристаллизации. После этого проводится отжиг — процесс, который снимает напряжение стали, а также повышает твердость и предел текучести.
На выходе из валков стана холодной прокатки металл проверяют с помощью толщиномеров. Современные станы холодной прокатки способны с помощью рентгеновского толщиномера добиться высокой скорости производства листовой стали, отвечающей множеству требований по толщине и однородности. Толщиномеры обнаруживают и корректируют отклонения в толщине в режиме реального времени, что позволяет получить стальную полосу высокого качества.
Машины для изготовления этого вида проката сконструированы таким образом, чтобы позволить стали поворачиваться и проталкиваться обратно через валки, которые постепенно сближаются, пока не будет достигнута соответствующая толщина. При последовательном использовании от трех до шести пар валков многоклетевой стан может уменьшать толщину на заданную величину, пока не будет достигнута желаемая.
Обычно получаемый металл имеет толщину от 0,12 до 2,5 мм. На современных эффективных станах холодной прокатки протравленные листы или полосы можно прокатывать со скоростью до 4 м/с, а постоянно работающие станки-тандемы могут производить до 2,5 млн тонн холоднокатаного проката в год.
Как и любой материал, данный вид проката имеет свои плюсы и минусы. К первым можно отнести качественные, хорошо обработанные, гладкие поверхности с меньшими допусками. Стержни холодного проката получаются правильной формы, имеют четко очерченные края и углы, а трубы отличаются концентрической однородностью и прямолинейностью. Холодная прокатка также позволяет очень легко сгибать готовые материалы. Способность материалов сопротивляться разрушению делает их пригодными для различных применений, где материал необходимо сгибать и формировать.
Среди недостатков холодного проката — стоимость стали выше в сравнении с горячим прокатом, а также недостаточное разнообразие холоднокатаных форм (листы, формы коробчатого сечения).
Холоднокатаная нержавеющая сталь в качестве сырья находит широкое применение в медицинской, аэрокосмической, автомобильной технике. Из нее делают бытовую технику, мебель, в строительстве используется для возведения гаражей, стальных навесов и других промышленных зданий.
