Что такое металлопрокат

Металлический прокат черных металлов – это совокупность всех видов продукции и изделий, производимых методом горячей или холодной деформации (прокатки) заготовок из сталей любой марки на специальных станах. Различают несколько основных групп проката по форме поперечного сечения и особенностям производства:

• плоский (листовой);
• сортовой;
• трубный;
• специальный.

Металлопрокат представляет собой продукцию из металлов, которая производится при помощи прокатного оборудования. Производство возможно только на специально оснащенной территории – металлопрокатных комбинатах, заводах, цехах. Основные моменты по приемке, транспортировке и хранению металлопродукции прописаны в ГОСТ 7666-94.

Технологии производства: холоднокатаный и горячекатаный прокат, их отличия и преимущества. Гнутые профили

Выделяют две основные технологии производства металлопроката – это путями горячей или холодной катки. Отдельной разновидностью по производственному методу считаются гнутые профили. Рассмотрим каждую технологию, отличия и преимущества.

Технология горячей катки

Горячекатаный прокат подразумевает изготовление металлопрокатных изделий путем горячей катки при температуре от 1000 до 1300 градусов по Цельсию, с учетом характеристик металла или сплава. Технология заключается в следующем:

• Сляб или заготовку нагревают до высокой температуры, раскаливают.
• В горячем состоянии металл отличается пластичностью, поэтому ему придают необходимую форму при помощи валов.
• Остужают или проводят дополнительную обработку, в том числе удаление окалины.

Горячекатаные изделия отличаются следующими особенностями:

• высокая скорость производства;
• многообразие форм проката;
• шероховатости;
• обработка металла со значительной толщиной;
• наличие окалины;
• неравномерность толщины полос.

Высокие температуры сильно влияют на прочность стали, воздействие делает металл более хрупким в дальнейшем. Важно, что горячая катка может быть, как отдельной самостоятельной технологией создания металлопроката, так и предварительным этапом перед холодной каткой для устранения неровностей, окалин или создания одномерной толщины.

Технология холодной катки

Холодная катка представляет собой технологию изготовления металлопроката без применения высоких температур, без метода раскаливания. В зависимости от технических условий производства определенного сортамента предварительно может использоваться метод горячей катки в качестве подготовки, а холодная катка завершает процесс.

Методика холодной катки в чистом виде подразумевает то, что металлическая заготовка при комнатной температуре пропускается через специальные валы с большим уровнем тяжести. Толщина при этом значительно уменьшается, а длина становится больше из-за оказанного давления.  По направленности движения может быть продольной, поперечной и поперечно-винтовой.

К преимуществам холоднокатанного проката относят:

• повышенная прочность;
• точность в размерах;
• однородность толщины;
• обрабатываемость поверхности.

При этом ограничено количество форм, так как холодная прокатка не подразумевает никакого изменения, кроме дальнейшей резки в размер. Холоднокатанный прокат особенно востребован в отраслях, нацеленных на точность в размерах и прочность. На 20% прочностные качества превосходят горячекатаный прокат.

Гнутые профили

Особого внимания заслуживает категория гнутые профили. Они представляют собой профилированную металлическую заготовку. Сложная форма задается профилегибочными приборами. Технология создания заключается в следующих последовательных этапах:

• После холодного катания лист необходимой толщины отправляется на профилегибочный прибор.
• В соответствие со схемой и моделью сгиба аппарат формирует изделие.
• Последующая обработка проводится для улучшения эксплуатационных характеристик.

Основным сортаментом в данной группе считают:

• Швеллеры – конструкционная деталь с сечением, напоминающим букву П.
• Уголки – металлопрокатное изделие, для которого характерна форма буквой Г, бывает равнополочным и неравнополочным.
• Профили – в том числе С-, Z- формы. Трапециевидные и волнообразные листовые заготовки.

Материал заготовок может быть, как из черных металлов, в том числе стали горячекатаные и холоднокатаные легированные, а также медные, алюминиевые, цинковые, бронзовые и латунные сплавы. Производство можно проводиться двумя методами:

• Непрерывный – из заготовки формируется нужная форма, затем резка;
• Штучный – после резки заготовки на штуки, происходит формирование.

Наибольшее применение гнутые профили находят при изготовлении ограждений, стен, для возведения каркасов различных строений. При создании зданий могут служить в качестве необходимых деталей для перегородочных или потолочных и кровельных перекрытий.  

Сортамент металлопроката

Определение подразумевает собой классификацию различных видов металлопроката с учетом свойств, марки, состава. Классифицируется как по государственному стандарту, так и по техническим условиям. Подобное разграничение позволяет убедиться в безопасности и соответствии физико-механическим свойствам металлопроката, к которым относятся упругость, теплопроводность, электропроводность и прочность.

В качестве основных характеристик, учитывающихся при сортировке, относят:

• марку металла;
• толщину;
• ширину;
• форму;
• длину;
• тип профиля;
• финишное покрытие или обработку.

В металлургии основными типами сортамента выделяют следующие металлопрокатные изделия указаны в таблице. 

Тип сортамента	Определение	Популярные марки
Металлические листы	Относятся к плоскому металлопрокату. Имеют толщину от 0,4 мм до 1,6 см. Прочный, устойчивый к механической деформации.	30ХГСА, Ст3, ХВГ, 65Г, 12ХМ, 40X, 09Г2С.
Балки	Представляет собой профиль, широко распространенный в строительстве. Относится к двутавру.	09Г2С
Трубы	Металлопрокатное изделие, отличающееся длинным и полым внутри круглым отверстием.	10X17Р13М2Т; 10X23H18; 06ХН28МДТ.
Арматура	Металлические изделия, предназначенные для укрепления бетона.	A240, A300, A400, A600, A800, A1000
Профилированный лист	Производится из стали с оцинкованным покрытием, относится к тонкому прокату. Имеет профилировочные сгибы.	МП-20, Н-57, Н-35, С-8, Н-60, Н-44, Н-75, С-21, С-10.
Лента	Металлопродукт, отличающийся гибкостью и тонкостью. Сворачивается в рулоны.	СТ08ПС, Ст3, Ст5.
Проволока	Тонкий по толщине, но прочный металлопродукт, напоминающий нить.  Производится волочением.	СВ-08А- О-Ш.
Круги и шестигранники	Относятся к длинномерному прокату из стали. С круглым или шестигранным сечением.	AISI 201, 321, 430.
Металлические профили	Применяются в строительстве, благодаря прочностным характеристикам. Полые квадратные или Г-образные конструкции.	СТ2ПС, СТ3СП.
Сетка сварная и оцинкованная	Относится к строительным материалам, отличается наличием ячеек, которые свариваются из листов или проволоки. Смотана в рулоны.	А500, А600С, А400 для тяжелых сеток; А240 для легких.
Прутки	Сортовой металлопрокат круглого сечения, различающийся по диаметру.	У7 – У12

Характеристики

В основе металлопроката всегда лежит металл и его сплавы. Допустимыми для производства являются следующие металлы:

• железо и железо-углеродные сплавы, к которым относят чугун и сталь (легированные или нет);
• легкие: алюминий и алюминиесодержащие сплавы, в том числе дюралюминий, а также реже используемый магний;
• тяжелые: олово, цинк, свинец, ртуть, медь и их сплавы, в том числе бронза, латунь.

Редко используются такие металлы, как галлий, индий и бериллий, из-за небольшого количества и повышенной стоимости. Драгоценные металлы в тяжелой промышленности не используются или применяются в редких случаях, что оправдано высокой себестоимостью и сложностью реализации.

Основная классификация подразделяется на черный и цветной металлопрокат. Рассмотрим эти категории по отдельности, а также характерные марки и физико-механические свойства.

Черный и нержавеющий металлопрокат

В данную группу входят металлопрокатные изделия, которые производятся преимущественно из черного металла – железа, а также его сплавов:

• чугун – отличается высоким содержанием углерода от 2 до 6%, что делает его тяжелым и прочным;
• ферросплав – железо сплавляется с такими металлами, как молибден, кремний, марганец для получения определенных свойств;
• сталь – содержание углерода менее чем 2,14%, отличается легкостью.

Дополнительно для придания определенных физико-механических свойств могут добавляться следующие легирующие металлы: Al, Si, Mn, Mo, Cu, Ni, Cr, V, W.

Марка стали	Химический состав (в %)						Механические свойства
	Железо	Углерод	Марганец	Кремний	Фосфор не более	Сера	Предел прочности в кг/мм2	Относительное удлинение (%)
Ст.0	99,6	До 0,23	0,3-0,6	Остатки	0,07	0,06	32-47	18
Ст.1	97,5	0,07-0,12	0,35-0,50	-	0,05	0,055	32-40	28
Ст.2	98	0,09-0,15	0,35-0,5	-	0,05	0,055	34-42	26
Ст.3	97	0,14-0,22	0,4-0,65	0,12-0,3	0,05	0,055	38-47	21-26
Ст.4	97,7	0,18,-0,27	0,4-0,7	0,12-0,3	0,05	0,055	42-52	19-21
Ст.5	97,5	0,28-0,37	0,5-0,8	0,17-0,35	0,05	0,055	50-62	15-17
Ст.6	97,4	0,38-0,50	0,5-0,8	0,17-0,35	0,05	0,055	60-72	11-13
Ст.7	98	0,51-0,63	0,55-0,85	0,17-0,35	0,05	0,055	70-80	7-9

Важным показателем в прочности стали является количество углерода. Чем выше процент и содержание, тем более прочной будет марка. При этом свариваемость ухудшается. Важным параметром является содержание кремния, чем выше, тем больше пропускная способность к току. В зависимости от химического состава разделяют следующие марки стали, каждая из которых имеет собственные физико-механические свойства. Параметры указаны в таблице.

В зависимости от собственных качеств приведенные выше марки стали могут быть использованы в следующих отраслях и для изготовления определенного сортамента. Данные значения указаны в таблице.

Маркировка	Производство
Ст0	Резервуары, а также заготовки для сварных труб. Второстепенные конструкционные элементы, в том числе настилов, арматуры, шайб, перил, кожухов и т.д.
Ст1
Ст2	Котельные листы, заклепки. Малонагруженные детали с высоким уровнем пластичности, работающие при постоянных нагрузках и плюсовых температурах. Котельные листы, заклепки.
Ст3	КП характерно для малонагруженных элементов при сварных конструкциях, которые работают в температурном диапазоне от -10 до +40. СП относится к фасонному и листовому прокату, включающему несущие элементы сварных конструкций. Режим работы осуществляется при переменных нагрузках в температурном диапазоне от -40 до +425 градусов по Цельсию. Болты, гайки, винты.
Ст4	ПС позволяет осуществить производство сварных, клепаных, болтовых конструкцией с повышенной прочностью. Относится к сортовому прокату. Также производство малонагруженных валов, осей, втулок и др. Относится к судостроительной и машиностроительной стали.
Ст5	ПС и СП позволяют производить элементы клепанных конструкций, болты, гайки, втулки, упоры, штыри, пальцы и крупные поковки. Рабочий температурный интервал от 0 до +425 градусов по Цельсию.
Ст6	ПС и СП – изделия, требующие повышенных прочностных характеристик: оси, поршни, шпонки, валы, пальцы и т.д. Также рельсы, колесные бандажи, пружины и рессоры.
Ст7

Цветной металлопрокат

В качестве основы применяется цветной металл, имеющий оттенок белого, красного или другого отличного от черного цвета. К данным металлам относят алюминий, медь, титан, магний, никель, олово, свинец, цинк, висмут, хром, ванадий, литий, бериллий.

Также к цветным относят и драгметаллы такие как золото, серебро и платина, но их не используют в масштабном производстве. Сфера их применения – это ювелирная промышленность.

Цветмет условно подразделяют на несколько групп:

• Вес – учитывается плотность и масса на грамм.
• По свойствам – проводимость тока, создание магнитного поля, теплоотдача, стойкость к коррозии, температурным перепадам.
• Температура плавления – легкоплавкие или тугоплавкие материалы.

Сфера применения напрямую зависит от физико-механических свойств определенного металла. Так благодаря электропроводности в электрической промышленности чтится медь. Титан оптимален для авиастроения, благодаря легкости и устойчивости к коррозии. 

Виды металлопроката: фасонный, сортовой, листовой

Существует три основных вида металлопроката:

• Фасонный – характеризуется сложными в производстве формами.
• Сортовой – имеет название длинномерный.
• Листовой – отличается небольшой толщиной изделий, называется плоским.

Рассмотрим каждый из типов по отдельности.  

Сортовой металлопрокат

Другое название – длинномерный. В качестве полуфабриката применяется сортовая заготовка. Она может иметь квадратное или круглое сечение в зависимости от формы в дальнейшем производимого сортамента. Из нее могут получать следующие типы изделий: пруток, арматуру, трубу, строительный металлический профиль, рельсы.  

Технология подразумевает следующие этапы:

• Заготовка раскаляется до красна при температуре 1200 градусов по Цельсию.
• Автоматически подается на плети прокатного стана, где и проходит формирование под нужный тип продукции.
• На завершающем этапе изделие режется и передается на линию отделки или упаковки.
• По требованию заказчика может быть нанесено защитное цинковое покрытие, защищающее от коррозии.

К особенностям сортового металлопроката относят долговечность, прочность и устойчивость к коррозии. 

Объединяет большое число профилей, не имеющих внутренних пустот в поперечном сечении. Различают простой и фасонный виды сортового проката. К простому относят такие виды профилей, для которых касательная к поверхности не пересекает внутреннюю площадь сечения:

• прутки и стержни (круг, квадрат, шестигранник);
• катанка, проволока;
• арматура.

К фасонному сортовому прокату относятся такие виды продукции, профиль которых допускает пересечение касательной минимум в одной точке:

• швеллера и двутавры;
• уголок;
• рельсы;
• иные разновидности профилей для специальных областей применения.

Фасонный металлопрокат

Металлопрокат фасонного типа отличается сложностью производства, оправданную необычной формой металлопрокатного изделия. Производятся горячим катанием, так как именно этот способ позволяет достичь необходимой формы.  

К основным металлопрокатным изделиям в данной категории относят:

• Двутавры (балки) – отличаются H-образной формой и длиной от 3 до 12 метров. Применяются в строительстве, так как способны выдерживать значительные нагрузки.
• Швеллеры – имеют форму, напоминающую букву П в горизонтальном положении. Длина от 2 до 12 метров, по требованию или индивидуальному заказу может быть длиннее или короче.
• Уголки – название соответствует углообразной форме с различным градусом наклона.

К особенностям данного сортамента относят высокую механическую прочность на изгиб при небольшом удельном весе. Различают мерные, немерные или кратной меры изделия.

Листовой металлопрокат

Другое название – плоский, так как толщина не превышает максимум 2 сантиметра. К главным преимуществам относят высокую удельную прочность при небольшой толщине проката. Устойчивость к коррозии, пластичность, долговечность определяют листовой металлопрокат.

В качестве основной металлопрокатной заготовки используется сляб. Он относится к категории полупродуктов из определенного металла или сплава для последующей обработки. Производится на специальных машинах, которые способны обеспечить непрерывное литье заготовок. Внешне представляет собой крупную стальную плиту. Длина примерно соответствует размерам железнодорожного вагона. Полуфабрикат в обязательном порядке проходит подготовку до прокатного стана. Процедура включает в себя следующие этапы:

• Разогрев до температуры от 1100 до 1300 градусов по Цельсию с учетом характеристик стали.
• Далее отправляются на прокатный стан, оснащенный волками с различными рабочими зазорами. Благодаря этому происходит обжатие и достигается нужная форма металла.
• Уменьшение толщины сляба во многом происходит благодаря нагрузке от волков. Он превращается в горячекатаный прокат.

В дальнейшем из полупродукта создают такие металлопрокатные изделия, как:

• Штрипсы – это металлическая полоса с толщиной от 0,2 до 3 мм. Металлопрокат сматывается в рулон. Ширина ленты варьируется от 5 мм до 50 см.
• Листы – подразделяются на тонколистовые (до 4 мм) и толстолистовые типы (от 3.9 мм до 1,6 см), могут производиться как путем горячей, так и холодной катки. Дополнительно может представлять собой гофролист, оцинкованный или рифленый.
• Рулоны – представляют собой масштабированную версию штрипсов, тонких металлических полос, но с шириной от 20 сантиметров до нескольких метров. Смотаны в виде рулонной мотки.

К данной группе относят такие виды, как стальной лист, плита, полоса, лента, жесть. Характерная особенность – форма продукции ограничена двумя параллельными плоскостями, расстояние между которыми (толщина проката) существенно меньше, чем его линейные размеры. Изделия могут поставляться в виде отдельных листов (полос) или намоткой в рулон. Отдельная разновидность – рифленые и профилированные листы (профнастил), полученные из плоской заготовки дополнительным приданием рельефа.

Применение листового проката широко в различных сферах деятельности человека от машиностроения, кораблестроения, до строительства жилых и нежилых зданий.  

Трубный прокат

Включает металлопродукцию в виде удлиненных однородных изделий, имеющих сквозную внутреннюю полость:

• круглые трубы всех типов – сварные, бесшовные холодной и горячей деформации;
• профильные трубы с сечением, отличающимся по форме от круга – прямоугольные, квадратные.

По соотношению размеров стенки и диаметра различают также толстостенные, капиллярные, прецизионные трубы.

ГОСТы в соответствии с типами изделий

Нормы и требования, прописанные в государственном стандарте, становятся гарантией безопасности и прочности металлопроката. В документах указываются такие критерии, как габариты, химический состав и физико-механические свойства. Обязательным является указание технологических требований по производству.

Номера нормативов представлены в таблице.

№ ГОСТ	Сталь
10160-75	Магнитно-мягкие прецизионные сплавы
11268-76	Тонколистовой металлопрокат с использованием конструкционной легированной стали высокого качества
9045-93	Качественная сталь с низким содержанием углерода
1414-75	Конструкционная сталь
380-2005	Сталь с высоким содержанием углерода обыкновенного качества
1051-73	Калиброванный прокат
11036-75	Электротехническая арматурная сталь
5632-2014	Марки для высоколегированных сталей и корозионно-стойких, жаропрочных и жаростойких сплавов
1435-99	Инструментальная сталь углеродистой группы
19281-2014	Низколегированная конструкционная сталь
5781-82	Горячекатаная сталь для дальнейшего армирования ЖБИ
4543-71	Легированная сталь
10884-81	Арматурная сталь стержневая с термической прочностью
1133-71	Кованая сталь для круглого или квадратного сортамента
1583-73	Алюминиевые литейные сплавы

Государственные стандарты качества на типы металлопрокатных изделий указаны в таблице

№ ГОСТ	Изделие или прокат
4543-2016	Прокат из легированной конструкционной стали
1050-88	Сортовой, калиброванный прокат
5950-2000	Прутки и полосы, произведенные на основе инструментальной легированной стали
103-76	Стальная горячекатаная полоса
801-78	Подшипники из калиброванной стали с волочением или без него
11268-76	Тонколистовой прокат из легированной, конструкционной стали высокого качества
103-06	Сортовой, горячекатаный прокат
10506-76	Подъемные стальные закрытые канаты
10704-91	Стальные электросварные трубы
11269-76	Листовой и широкополосный прокат из легированной стали специального назначения
1144-80	Шурупы с полукруглой головкой: конструкция, размерный ряд
1173-2006	Медные фольга, лента, листы и плиты
11371-78	Шайбы
1208-90	Бронзовые прессованные трубы
12820-80	Стальные плоские фланцы
1435-99	Прутки, полосы и мотки из нелегированной стали
13663-86	Профильные стальные трубы
14637-89	Толстолистовой прокат из углеродистой стали
1628-78	Бронзовые прутки
1577-93	Толстолистовой и широкополосный прокат из конструкционной качественной стали
14911-82	Подвижные опоры стальных трубопроводов
17375	Крутоизогнутые отводы для бесшовных трубопроводов
17066	Тонколистовой стальной прокат повышенной прочности
17232-79	Плиты из алюминия и алюминиевых сплавов
17378-2001	Детали для бесшовных трубопроводов из углеродистой и низколегированной стали
18475-82	Холоднодеформированные трубы из алюминиевого сплава
19277-73	Прокат из стали повышенной прочности
19904-74	Холоднокатанный листовой прокат
19903-90	Сортамент горячекатаной листовой стали
27772-88	Прокат для строительных конструкций из стали
2879-88	Сортамент проката стального горячекатаного, шестигранного.
3062-80	Квадратные стальные гнутые, квадратные или прямоугольные профили для строительных конструкций
3066	Канат одинарной свивки из стали
3067	Канат двойной свивки из стали
4543-71	Прокат из легированной конструкционной стали
503-81	Холоднокатаная лента из низкоуглеродистой стали
535-88	Сортовой и фасонный прокат из углеродистой стали обыкновенного качества
5582-75	Тонколистовой коррозионностойкий прокат
9045-93	Тонколистовой холоднокатаный прокат из низкоуглеродистой стали для холодной штамповки

Применение металлопроката

Металлопрокат используется практически в любой сфере человеческой деятельности, от тяжелой индустрии и энергетики до дизайна и быта. Однако основными потребителями стального проката являются промышленные и строительные предприятия, где востребованы такие его показатели, как высокая прочность, вязкость, упругость и иные механические свойства, надежность, долговечность, относительно невысокая стоимость. Разнообразие выпускаемых марок сталей позволяет выбрать из широкого ассортимента материал с необходимыми характеристиками.