Czym są zwoje stali? Zastosowania, obliczanie wagi oraz walcowanie na gorąco i na zimno

1.0Definicja cewki stalowej

Stal jest szeroko stosowana w przemyśle, inżynierii i budownictwie ze względu na wysoką wytrzymałość na rozciąganie, elastyczność i niski koszt. Spośród wielu jej form, zwoje stali są jedną z najpopularniejszych i najszerzej stosowanych.

Zwój stali to cylindryczny zwój blachy stalowej, wytwarzany metodą walcowania na gorąco lub na zimno do określonej grubości, a następnie zwijany w zwoje dla łatwiejszego transportu, przechowywania i dalszej obróbki. Podczas produkcji, arkusze stali przechodzą przez walcownię ciągłą, są rozdrabniane na cienkie arkusze, a następnie zwijane. Powierzchnia zwojów stali może być gładka lub żebrowana, co zapewnia dobrą ciągliwość i wytrzymałość.

1.1Typowe procesy produkcyjne zwojów stalowych

Walcowanie na zimno jest szczególnie odpowiednie dla stali nierdzewnych takich jak: 304 oraz klasy 316, które wymagają doskonałego wykończenia powierzchni, dokładności wymiarowej i odporności na korozję przy stosowaniu w wymagających zastosowaniach.

Produkcja zwojów stali obejmuje kilka kluczowych procesów, z których każdy wpływa na właściwości i zastosowania zwojów:

• Walcowanie na gorąco:Płyty stalowe są podgrzewane do temperatury powyżej temperatury rekrystalizacji (około 1100°C) i przepuszczane przez walcarki w celu zmniejszenia grubości przed zwinięciem.
  • CechyWysoka wydajność produkcji, niższe koszty, odpowiednie do grubszych zwojów. Powierzchnia zazwyczaj ma zmatowienie, co przekłada się na niższą dokładność wymiarową.
  • Aplikacje:Budownictwo, mosty i maszyny, w których nie są wymagane ścisłe tolerancje.

• Walcowanie na zimno:Zwoje walcowane na gorąco są następnie walcowane w temperaturze pokojowej w celu zmniejszenia grubości oraz poprawy jakości i precyzji powierzchni.
  • Cechy: Gładka powierzchnia, węższe tolerancje wymiarowe, zwiększona wytrzymałość i twardość. Nadaje się do zastosowań precyzyjnych.
  • Aplikacje:Motoryzacja, sprzęt AGD i elektronika wymagająca wysokiej jakości powierzchni.

• Wyżarzanie:Zwoje walcowane na zimno są podgrzewane i powoli chłodzone w celu zwiększenia ich ciągliwości i wytrzymałości, przy jednoczesnym usunięciu naprężeń wewnętrznych.
  • Zamiar:Poprawia podatność na formowanie i ułatwia obróbkę materiału podczas operacji tłoczenia lub kształtowania.

• Obróbka powierzchni:Procesy takie jak cynkowanie lub elektrolityczne są stosowane w celu zwiększenia odporności na korozję i rozszerzenia zakresu zastosowań.
  • Cechy: Zwiększona trwałość i odporność na korozję, idealne dla branż o specjalnych wymaganiach środowiskowych lub wydajnościowych

1.2Porównanie różnych typów cewek stalowych: definicje, cechy i zastosowania

Spośród blach walcowanych na zimno i ocynkowanych powszechnie stosuje się stale nierdzewne 304 i 316, gdy wymagana jest wyższa odporność na korozję i standardy higieniczne, np. w przetwórstwie żywności, sprzęcie morskim i medycznym.

Poniższa tabela przedstawia definicje, kluczowe cechy i typowe zastosowania popularnych typów kręgów stalowych. To porównanie pomaga w wyborze kręgu najbardziej odpowiedniego do konkretnych potrzeb, oferując wskazówki dotyczące doboru materiałów i optymalizacji zastosowań.

1.3Gatunki i wydajność zwojów stalowych

Wydajność zwojów stalowych zależy od gatunku użytej stali. Różne gatunki stali charakteryzują się różnymi właściwościami mechanicznymi i chemicznymi.

Zalety cewek stalowych

Zwoje stali oferują wiele korzyści, dzięki czemu cieszą się popularnością w różnych gałęziach przemysłu:

• Wysoka trwałość
• Doskonała odporność na ciepło
• Niskie koszty utrzymania
• Łatwy w transporcie i przetwarzaniu
• Oszczędny i o doskonałej wartości
• Można rozwijać, ciąć i rozcinać w razie potrzeby

1.4Różnica między zwojami stali a blachami stalowymi

W przeciwieństwie do blach stalowych, które pozostają płaskie, zwoje stali to ciągłe arkusze nawinięte w rolki cylindryczne. Taka forma ułatwia transport i umożliwia elastyczne przetwarzanie, takie jak rozwijanie, cięcie wzdłużne i poprzeczne, znacznie zwiększając wydajność i wszechstronność.

1.5Zastosowania cewek stalowych

Dzięki doskonałym właściwościom fizycznym i chemicznym, zwoje stali znajdują szerokie zastosowanie w przemyśle elektronicznym, motoryzacyjnym, budowlanym, opakowaniowym, maszynowym i energetycznym. Spełniają one wymagania dotyczące wytrzymałości, odporności na ciepło, odporności na korozję i precyzji obróbki. Możliwość recyklingu i opłacalność sprawiają, że zwoje stali są niezbędne w nowoczesnym przemyśle.

2.0Czym jest blacha stalowa walcowana na gorąco?

Blacha walcowana na gorąco w kręgach powstaje w wyniku walcowania nagrzanych kęsów stalowych w wysokich temperaturach do pożądanej grubości. Jest powszechnie stosowana tam, gdzie precyzja nie jest kluczowa, a potrzebne są większe rozmiary lub grubsze blachy, na przykład w budownictwie i na torach kolejowych.

2.1Przegląd procesu walcowania na gorąco

Walcowanie na gorąco polega na obróbce kęsów stalowych w temperaturze powyżej 1700°F (około 927°C), która jest wyższa niż temperatura rekrystalizacji stali, co ułatwia jej kształtowanie. Proces obejmuje:

• Podgrzewanie stalowych kęsów do wysokich temperatur;
• Przepuszczając je wielokrotnie przez wałki w celu zmniejszenia grubości;
• Naturalne chłodzenie płyt, a następnie zwijanie ich w rolki lub cięcie na arkusze i pręty.

Ponieważ stal stygnie w sposób naturalny, może wystąpić niewielki skurcz i odkształcenie, co skutkuje niższą dokładnością wymiarową.

2.2Typowe cechy stali walcowanej na gorąco

• Powierzchnia łuskowata: często pokryta warstwą tlenku, usuwalną poprzez trawienie lub piaskowanie;
• Zaokrąglone krawędzie: krawędzie są lekko tępe ze względu na rozszerzalność i kurczliwość cieplną;
• Nieznaczne odkształcenie: może ulec odkształceniu podczas chłodzenia;
• Dobra ciągliwość: łatwe formowanie w różne kształty;
• Niska dokładność wymiarowa: nieodpowiednia do precyzyjnych komponentów;
• Brak naprężeń: naturalne chłodzenie zapobiega powstawaniu naprężeń szczątkowych powstających podczas hartowania lub utwardzania.

3.0Czym jest stal walcowana na zimno?

Krążki ze stali walcowanej na zimno powstają w wyniku dalszej obróbki stali walcowanej na gorąco w temperaturze pokojowej, co zapewnia wyższą precyzję i doskonałą jakość powierzchni. Proces ten może również obejmować wyżarzanie i odpuszczanie, dając cieńszą i bardziej elastyczną stal, szeroko stosowaną w zastosowaniach wymagających ścisłych tolerancji i wysokiej jakości powierzchni.

3.1Proces walcowania na zimno

Stal walcowana na zimno powstaje poprzez walcowanie całkowicie schłodzonej stali walcowanej na gorąco w temperaturze otoczenia. Proces obejmuje:

• Walcowanie blachy na zimno pomiędzy walcami;
• Dodatkowe procesy wykańczające, takie jak obróbka mechaniczna, szlifowanie i polerowanie, mające na celu poprawę dokładności wymiarowej i wykończenia powierzchni.

3.2Typowe cechy zwojów stali walcowanej na zimno

• Gładka powierzchnia o lekko oleistej fakturze;
• Ostre, wyraźne krawędzie o mniejszych tolerancjach wymiarowych;
• Paski i rury kwadratowe o dobrej współosiowości i prostoliniowości;
• Jednolita struktura i doskonały wygląd.

3.3Zalety użytkowe stali walcowanej na zimno

• Większa wytrzymałość: około 20% mocniejsza od stali walcowanej na gorąco, odpowiednia do zastosowań w warunkach dużego naprężenia;
• Większa dokładność: stabilność wymiarowa po uformowaniu, minimalna potrzeba obróbki wtórnej;
• Doskonała powierzchnia: błyszcząca, wolna od rdzy, bez osadów tlenkowych, idealna do zastosowań o wysokich wymaganiach dotyczących powierzchni;
• Dobra ciągliwość: doskonała plastyczność, nadaje się do umiarkowanego rozciągania.

4.0Jaka jest waga zwoju stali?

Waga zwoju stali jest zazwyczaj mierzona w tonach lub funtach. Oblicza się ją poprzez pomnożenie długości, szerokości i grubości zwoju przez gęstość stali. Ponieważ różne gatunki stali mają nieznacznie różne gęstości, waga zwojów stali może się różnić. Dokładna znajomość wagi pomaga w planowaniu transportu i kontroli kosztów.

Wzór na obliczenie wagi:

Waga = Długość × Szerokość × Grubość × Gęstość stali

• Długość, szerokość i grubość odnoszą się do wymiarów cewki, zazwyczaj mierzonych w metrach lub milimetrach.
• Gęstość stali wynosi na ogół około 7,85 g/cm³ (lub 7850 kg/m³), ale może się nieznacznie różnić w zależności od gatunku stali.

Przykład:

Zwój stali o długości 10 m, szerokości 1 m i grubości 0,005 m (5 mm) waży około:

10×1×0,005×7850=392,5 kg

Dlatego waga zwoju stali może się znacznie różnić w zależności od jego rozmiaru i materiału. Zrozumienie wagi zwoju jest kluczowe dla transportu, magazynowania i planowania produkcji.

5.0Transport i pomiar kręgów stalowych

Transport

Ze względu na dużą wagę i objętość, kręgi stalowe wymagają ostrożnego obchodzenia się podczas transportu. W fabrykach i magazynach powszechnie używa się dźwigów i wózków widłowych. Do transportu dalekobieżnego wykorzystuje się specjalistyczne ciężarówki z platformą, pociągi lub statki przeznaczone do transportu kręgów stalowych. Ponieważ kręgi mają kształt cylindryczny, muszą być solidnie zamocowane za pomocą pasów, lin stalowych lub innych zabezpieczeń, aby zapobiec ich stoczeniu się lub przesuwaniu podczas transportu, zapewniając bezpieczeństwo.

Pomiar wymiarów

Rozmiar zwoju stali zazwyczaj opisuje się za pomocą następujących parametrów:

• Szerokość: Szerokość płaskiej powierzchni rozwiniętej blachy stalowej, która określa maksymalny wymiar poprzeczny materiału.
• Grubość: Grubość pojedynczej warstwy stali, zwykle mierzona w milimetrach lub calach.
• Długość: Całkowita długość po całkowitym rozwinięciu zwoju, służąca do oszacowania ilości dostępnej stali.
• Średnica zewnętrzna (OD): Średnica najbardziej zewnętrznej warstwy cewki, która ma wpływ na obsługę i kompatybilność z maszyną.
• Średnica wewnętrzna (ID): Średnica rdzenia cewki, istotna dla kompatybilności sprzętu i stabilności transportu.

6.0Najczęściej zadawane pytania dotyczące zwojów stalowych: bezpieczeństwo, temperatura, typy i zastosowania – wyjaśnienie

 

Odniesienia:

https://www.reliance-foundry.com/blog/hot-vs-cold-rolled-steel?srsltid=AfmBOopy_YcPYfcWO9YFZWDGLkONTyVYDxRils2WuUCzVTzKJRc0lz1H

https://blog.tatanexarc.com/da/steel-coil-definition-and-classification/