Сталевий лист для профілів -
вимоги до вихідного матеріалу
У виробництві гнутих профілів холодного формування та зварних замкнутих профілів вихідний матеріал становить від 50 до 75 відсотків собівартості готового виробу. Це означає, що параметри стрічки визначають рентабельність виробництва більшою мірою, ніж продуктивність самої лінії. Водночас саме у валковому профілюванні найгостріше проявляються властивості матеріалу, які в інших процесах залишаються непоміченими: серповидність, пам'ять рулону, коливання границі текучості між партіями.
Профіль, який виходить з лінії скрученим або вигнутим, рідко є наслідком помилки в налаштуваннях. Значно частіше причина полягає в матеріалі, який взагалі не мав потрапити на цю лінію.
Норми на готовий виріб
Вимоги до профілів визначають дві окремі норми, залежно від того, відкритий чи замкнутий переріз.
| Норма | Сфера застосування |
|---|---|
| EN 10162 | сталеві профілі холодного формування відкритого перерізу: кутики, швелери, Z-профілі та омега-профілі. Технічні умови постачання, допуски розмірів і перерізу |
| EN 10219-1 і EN 10219-2 | зварні замкнуті профілі холодного формування: круглі, квадратні та прямокутні. Технічні умови постачання, допуски, розміри та статичні характеристики |
| EN 1993-1-3 | проєктування профілів і профільованих листів холодного формування |
EN 10219 охоплює товщину стінки до 40 мм і визначає допущені гатунки: нелеговані сталі S235JRH, S275J0H, S275J2H, S355J0H, S355J2H і S355K2H, а також дрібнозернисті сталі в нормалізованому та термомеханічно прокатаному стані. Літера H у позначенні гатунку вказує на призначення для замкнутих профілів.
Гатунки стрічки, що використовуються як вихідний матеріал
Вибір вихідного матеріалу залежить від призначення профілю і поділяється на три групи.
Гарячекатана конструкційна стрічка за EN 10025-2, у гатунках S235JR і S355J2, що застосовується для несучих профілів з товщими стінками. Границя текучості становить відповідно 235 і 355 МПа для товщини до 16 мм.
Гарячекатана стрічка для холодного формування за EN 10111, у гатунках від DD11 до DD14, призначена для перерізів, що потребують більшої здатності до деформування.
| Гатунок | Границя текучості [МПа] | Rm max [МПа] | Мін. відносне подовження |
|---|---|---|---|
| DD11 | 170-360 | 440 | 28% при товщині 3-11 мм |
| DD12 | 170-340 | 420 | 30% |
| DD13 | 170-330 | 400 | 33% |
| DD14 | 170-310 | 380 | 36% |
Стрічка з підвищеною границею текучості за EN 10149-2, у гатунках серії MC. Для S355MC мінімальна границя текучості становить 355 МПа, тимчасовий опір 430-550 МПа, а відносне подовження A80 щонайменше 19 відсотків уздовж напрямку прокатки. Ця група дає змогу зменшити товщину стінки зі збереженням несучої здатності, що позначається на масі виробу.
Стрічка з покриттям, нанесеним гарячим способом за EN 10346, у гатунках від DX51D до DX57D та конструкційних від S220GD до S550GD. DX51D має тимчасовий опір 270-500 МПа і відносне подовження A80 не менше 22 відсотків при діапазоні товщини від 0,45 до 3,00 мм. Конструкційні гатунки забезпечують границю текучості від 220 до 550 МПа при зменшенні подовження зі зростанням міцності: для S220GD це щонайменше 20 відсотків, для S350GD 16 відсотків.
Холоднокатана стрічка за EN 10130, у гатунках DC01-DC06, товщиною від 0,3 до 3,0 мм, що застосовується там, де важать якість поверхні та точність розмірів профілю.
Що визначає поведінку матеріалу на лінії
Валкове профілювання відрізняється від гнуття на листозгинальному пресі тим, що матеріал деформується поступово, у послідовних клітях, по всій довжині смуги. Кожна недосконалість форми стрічки повторюється вздовж усього профілю.
У технологічній літературі виділяють чотири ключові дефекти форми вихідного матеріалу: випуклість середини смуги, пам'ять рулону, поперечний вигин і серповидність. Площинність стрічки прямо визначається як критичний параметр для отримання правильної форми профілю.
До цього додається однорідність властивостей. Коливання товщини та границі текучості в межах партії спричиняють нерівномірне гнуття по ширині смуги, а як наслідок скручування профілю, вигин і непередбачуване пружинення. Цю проблему важко виправити налаштуваннями, оскільки коригування, виконане для однієї ділянки смуги, погіршує результат для наступної.
Практичний висновок: у профілюванні важливіша за вузький допуск сам по собі є повторюваність. Матеріал зі стабільними параметрами в послідовних рулонах дозволяє працювати без переналагоджень, а матеріал з великим розкидом параметрів змушує вносити корективи при кожній зміні рулону.
Формовність і радіуси гнуття
Валкове профілювання дає змогу отримати менші радіуси гнуття, ніж гнуття на пресі з того самого матеріалу, оскільки деформація розподіляється на багато проходів. У високоміцних матеріалах різниця може бути триразовою. Для найміцніших гатунків як загальне правило приймають мінімальний радіус порядку трьох-чотирьох товщин матеріалу, при цьому значення для конкретних гатунків наводять у паспортах матеріалів виробників.
Отже, вибір між гатунком з вищою границею текучості та гатунком з кращою формовністю визначається геометрією перерізу. Профіль з плавними згинами допускає міцніший і тонший матеріал. Профіль з гострими кутами та численними рифтами потребує матеріалу з вищим подовженням, навіть ціною більшої товщини стінки.
Поздовжнє зварювання замкнутих профілів
У виробництві труб і замкнутих профілів методом високочастотного індукційного зварювання ключовим є положення кромок стрічки перед зоною зварювання. Непаралельна подача кромок належить до найчастіше згадуваних технологічних проблем, і її значення зростає зі зменшенням товщини стінки та переходом на гатунки вищої міцності. Системи оптичного контролю вимірюють вирівнювання кромок з точністю порядку сотих часток міліметра.
З погляду закупівель це означає, що для матеріалу на замкнуті профілі важливі не лише допуск ширини стрічки, а й якість кромок після поздовжнього різання: відсутність задирок, рівномірність і відсутність хвилястості кромки.
Оцинкований вихідний матеріал чи цинкування після виготовлення
Антикорозійний захист профілю можна отримати двома способами, і вибір має технологічні та вартісні наслідки.
| Характеристика | Стрічка з покриттям за EN 10346 | Гаряче цинкування зануренням за EN ISO 1461 |
|---|---|---|
| Момент нанесення покриття | на стрічку, до різання та профілювання | на готовий профіль, після виготовлення |
| Товщина покриття | 7-42 мкм на сторону, залежно від маси покриття | 45-85 мкм у середньому, залежно від товщини стінки |
| Кромки та місця різання | без заводського покриття, катодно захищені навколишнім цинком | покриті повністю |
| Вплив на процес | без додаткової операції, готовий виріб сходить з лінії | додаткова операція, транспорт і час виконання |
| Типові застосування | профілі для облицювань, монтажних систем, легких конструкцій, оздоблювальних елементів | конструкційні профілі, зварні елементи, відкриті конструкції |
Дія катодного захисту на кромці різу залежить від товщини матеріалу і є ефективною насамперед у тонких листах. При товщих стінках, а також для профілів, зварюваних після виготовлення, перевагу має гаряче цинкування зануренням, яке охоплює зварні шви та отвори.
Оцинкований вихідний матеріал має одну суттєву операційну перевагу: він усуває зовнішній етап з виробничого ланцюга, а отже і час транспортування та очікування на цинкувальний завод. У серійному виробництві це буває аргументом не менш вагомим, ніж сама довговічність покриття.
Сегменти замовників та їхні вимоги
Гнуті профілі холодного формування та зварні замкнуті профілі постачаються в кілька сегментів з чітко різними пріоритетами. У стелажних системах важать повторюваність розмірів і несуча здатність при мінімальній масі. У сільськогосподарських конструкціях і монтажних системах для фотоелектричних установок домінують корозійна стійкість і стабільність вартості. У виробництві причепів і кузовів транспортних засобів важливе поєднання міцності та формовності, оскільки перерізи бувають складними. У легких та оздоблювальних конструкціях на перший план виходить якість поверхні.
Через таку різноманітність один виробник профілів зазвичай працює одночасно з кількома гатунками вихідного матеріалу, а правильне співвіднесення матеріалу з виробом безпосередньо впливає на маржу.
Що варто узгодити під час замовлення
Специфікація матеріалу для профілів має охоплювати гатунок разом з нормою, товщину, ширину стрічки з визначеним допуском, вимоги до площинності та серповидності, стан поверхні та вид покриття разом з масою покриття, внутрішній діаметр рулону, а також допустиму масу рулону з огляду на можливості розмотувача. Варто також визначити, чи допускаються зварені рулони і якою має бути якість кромок після поздовжнього різання.
У постійному виробництві найбільшу цінність має повторюваність цих параметрів між поставками. Матеріал, що відповідає нормі, але щоразу походить з іншого джерела та має інший розкид властивостей, створює витрати у вигляді переналагоджень і браку, які не відображаються в ціні тонни, але відображаються у фінансовому результаті. Тому при регулярній потребі варто один раз визначити параметри і дотримуватися їх у наступних замовленнях.
Доступні гатунки сталі, види покриттів та формати рулонів, поздовжньо різаної стрічки і листів подає пропозиція сталевого листа HEN-STOL, з окремими сторінками про оцинкований лист, холоднокатаний лист і гарячекатаний лист.
Перевірте, як ми можемо допомогти
HEN-STOL постачає поздовжньо різану стрічку в гарячекатаних, холоднокатаних і покритих гатунках, з шириною, підібраною до виробу так, щоб обмежити відходи під час профілювання. Надішліть специфікацію та опис профілю, і ми перевіримо доступність та запропонуємо найвигідніший варіант.
Найчастіші запитання
Який лист використовують для виробництва сталевих профілів?
Залежно від призначення профілю: гарячекатану конструкційну стрічку за EN 10025-2, стрічку для холодного формування за EN 10111, стрічку з підвищеною границею текучості за EN 10149-2, стрічку з покриттям, нанесеним гарячим способом, за EN 10346 або холоднокатану стрічку за EN 10130.
Яка норма описує гнуті профілі холодного формування?
Відкриті профілі охоплює EN 10162, а зварні замкнуті профілі холодного формування EN 10219-1 і EN 10219-2. Проєктування тонкостінних елементів регулює EN 1993-1-3.
Чому профіль виходить з лінії скрученим?
Найчастіше через дефекти форми вихідного матеріалу: серповидність, поперечний вигин або пам'ять рулону, а також через коливання товщини та границі текучості в межах партії, які спричиняють нерівномірне гнуття по ширині смуги.
Що краще: оцинкований вихідний матеріал чи цинкування готового профілю?
Стрічка з покриттям усуває додаткову операцію і скорочує час виконання, але кромки різу залишаються без заводського покриття і захищені лише катодно. Гаряче цинкування зануренням дає товще покриття, що охоплює кромки та зварні шви, ціною додаткового етапу у виробничому ланцюгу.
Який гатунок дозволяє зменшити масу профілю?
Гатунки з підвищеною границею текучості за EN 10149-2, наприклад S355MC, дають змогу зменшити товщину стінки зі збереженням несучої здатності. Обмеженням є нижче подовження, яке треба зіставити з геометрією перерізу.
Що, крім гатунку, варто визначити в замовленні стрічки?
Товщину і ширину з допусками, вимоги до площинності та серповидності, стан поверхні, вид і масу покриття, внутрішній діаметр і допустиму масу рулону, а також вимоги до якості кромок після поздовжнього різання.
Джерела
- EN 10162, Сталеві профілі холодного прокату - технічні умови постачання, допуски розмірів і поперечного перерізу
- EN 10219-1 і EN 10219-2, Зварні замкнуті профілі холодного формування з конструкційних сталей
- EN 1993-1-3, Проєктування сталевих конструкцій - профілі та профільовані листи холодного формування
- EN 10111, EN 10130, EN 10149-2 та EN 10346, технічні умови постачання плоского прокату
- EN ISO 1461, Цинкові покриття, нанесені методом гарячого занурення на сталеві та чавунні вироби
- SSAB, паспорти виробів з покриттям за EN 10346
- AHSS Insights, Roll Forming