Både varmvalsning och kallvalsning är processer för att forma stålplåtar eller profiler, och de har en betydande inverkan på stålets struktur och egenskaper.
Stålvalsning använder huvudsakligen varmvalsning, medan kallvalsning vanligtvis endast används för att tillverka små-stål och tunna plåtar och andra stålmaterial som kräver exakta dimensioner.
I. Hot Rolling
Per definition är stålgöt eller ämnen svåra att deformera vid rumstemperatur och är inte lätta att bearbeta. De är vanligtvis uppvärmda till 1100-1250 grader för rullning; denna valsningsprocess kallas varmvalsning.
Sluttemperaturen för varmvalsning är i allmänhet 800-900 grader, varefter den vanligtvis kyls i luft. Därför är det varmvalsade tillståndet likvärdigt med normaliserande behandling.
De flesta stålmaterial valsas med varmvalsningsmetoden. Stål som levereras i varmvalsat-tillstånd har ett lager av järnoxidskal på sin yta på grund av den höga temperaturen, vilket ger en viss grad av korrosionsbeständighet och möjliggör utomhusförvaring.
Detta lager av järnoxidbeläggning gör dock också ytan på varmvalsat stål grov och dimensionerna fluktuerar avsevärt. Därför måste stål som kräver en slät yta, exakta dimensioner och goda mekaniska egenskaper framställas genom kallvalsning med hjälp av varmvalsade-halv-halvfärdiga eller färdiga produkter som råmaterial.
Fördelar:
Snabb formningshastighet, hög uteffekt och ingen skada på beläggningen. Den kan göras till en mängd olika-tvärsnittsformer för att möta behoven hos olika applikationer; kallvalsning kan orsaka betydande plastisk deformation i stålet, vilket ökar stålets sträckgräns.
Nackdelar:
1. Även om det inte finns någon varm plastkompression under formningsprocessen, finns kvarvarande spänningar fortfarande inom tvärsnittet, vilket oundvikligen påverkar stålets totala och lokala bucklingsegenskaper;
2. Kall-valsade stålsektioner är vanligtvis öppna sektioner, vilket resulterar i låg fri vridstyvhet i tvärsnittet. De är benägna att vrida sig under böjning och benägna för böjnings-vridning under kompression, vilket resulterar i dålig vridmotstånd;
3. Kall-valsat stål har en mindre väggtjocklek och det finns ingen förtjockning i hörnen där plattorna är sammanfogade, vilket resulterar i svagt motstånd mot lokaliserade koncentrerade belastningar.
II. Kallrullande
Kallvalsning hänvisar till en valsmetod som använder trycket från valsar för att komprimera stål vid rumstemperatur, vilket ändrar formen på stålet. Även om bearbetningsprocessen också gör att stålplåten värms upp kallas det fortfarande för kallvalsning. Närmare bestämt använder kallvalsning varmvalsade-stålrullar som råmaterial. Efter betning för att avlägsna glödskal, genomgår den tryckbearbetning, vilket resulterar i en färdig produkt som kallas en kall-valsad ring.
Vanligtvis kräver kall-valsat stål, såsom galvaniserad och färg-belagd stålplåt, glödgning, så det har bättre plasticitet och töjning och används i stor utsträckning inom bil-, hushållsapparater- och hårdvaruindustrin. Kall-valsade plåtar har en viss grad av ytjämnhet och känns relativt smidiga vid beröring, främst på grund av betningsprocessen. Varmvalsade-plåtar uppfyller i allmänhet inte den erforderliga ytjämnheten, så varma-valsade stålband måste kallvalsas-. Dessutom är det tunnaste varmvalsade stålbandet i allmänhet 1,0 mm tjockt, medan kallvalsning kan uppnå en tjocklek på 0,1 mm. Varmvalsning rullar över kristallisationstemperaturen, medan kallvalsning rullar under kristallisationstemperaturen.
Kallvalsning ändrar formen på stålet genom kontinuerlig kalldeformation. Kallbearbetningshärdningen som orsakas av denna process ökar styrkan och hårdheten hos den kallvalsade-rullen, samtidigt som den minskar dess seghet och formbarhet.
För slutanvändning-försämrar kallvalsning stansningsprestanda, vilket gör produkten lämplig för delar med enkel deformation.
Fördelar:
Det kan förstöra gjutstrukturen hos stålgötet, förfina stålets kornstorlek och eliminera mikrostrukturella defekter, vilket gör stålstrukturen tätare och förbättrar dess mekaniska egenskaper. Denna förbättring återspeglas huvudsakligen längs valsriktningen, så att stålet inte längre är isotropt i viss utsträckning; bubblor, sprickor och porositet som bildas under gjutning kan också svetsas samman under hög temperatur och högt tryck.
Nackdelar:
1. Efter varmvalsning pressas de icke-metalliska inneslutningarna (främst sulfider och oxider, såväl som silikater) inuti stålet till tunna plåtar, vilket resulterar i delaminering. Delaminering försämrar kraftigt stålets dragegenskaper i tjockleksriktningen och kan orsaka rivning mellan skikten under svetskrympning. Den lokala töjningen som induceras av svetskrympning når ofta flera gånger sträckgränsen töjning, som är mycket större än töjningen som orsakas av belastningen;
2. Restbelastning orsakad av ojämn kylning. Reststress är en inre självbalanserande-stress utan yttre kraft. Alla varmvalsade-stålsektioner med olika-tvärsnitt har denna typ av restspänning. Generellt gäller att ju större- tvärsnittsstorleken på stålet är, desto större blir kvarvarande spänning. Kvarvarande spänning, även om den är självbalanserande, har fortfarande en viss inverkan på prestanda hos stålkomponenter under yttre krafter. Till exempel kan det ha negativa effekter på deformation, stabilitet och utmattningsmotstånd.
III. Sammanfattning:
Huvudskillnaden mellan kallvalsning och varmvalsning är temperaturen i valsprocessen. "Kall" avser rumstemperatur och "varm" avser hög temperatur.
Ur metallurgisk synvinkel bör gränsen mellan kallvalsning och varmvalsning särskiljas av omkristallisationstemperaturen. Det vill säga valsning under omkristallisationstemperaturen är kallvalsning och valsning över omkristallisationstemperaturen är varmvalsning. Omkristallisationstemperaturen för stål är 450-600 grader.
De huvudsakliga skillnaderna mellan varm-valsat och kall-valsat stål är:
1. Utseende och ytkvalitet:
Eftersom kall-valsad plåt erhålls från varmvalsad plåt efter kallvalsningsprocessen, och kallvalsning också involverar viss ytbehandling, har kall-valsad plåt bättre ytkvalitet (som ytråhet) än varmvalsade plåtar. Därför, om det finns höga krav på kvaliteten på efterföljande målning och beläggning av produkten, väljs i allmänhet kallvalsade plåtar. Varmvalsade-plåtar delas upp i inlagda och obelagda plåtar. Betade plåtar har en normal metallisk färg på grund av betning, men eftersom de inte är kallvalsade- är deras ytkvalitet inte lika hög som kallvalsade plåtar. Obelagda plåtar har vanligtvis ett oxidlager på ytan, verkar matta eller har ett svart lager av järnoxid. Enkelt uttryckt ser de ut som om de har blivit uppvärmda, och om de förvaras i en dålig miljö kommer de vanligtvis att ha lite rost.
2. Prestanda: Generellt anses de mekaniska egenskaperna hos varmvalsade och kallvalsade plåtar vara desamma i tekniska tillämpningar, även om kallvalsade plåtar genomgår en viss arbetshärdning under kallvalsningsprocessen (däremot utesluter detta inte situationer där det finns strikta krav på mekaniska egenskaper, i vilket fall de måste behandlas olika). Kall-valsade plåtar har vanligtvis en något högre sträckgräns och ythårdhet än varmvalsade plåtar. De specifika värdena beror på graden av glödgning av den kallvalsade plåten. Men oavsett glödgningsprocessen är styrkan hos kallvalsade-plåtar högre än hos varmvalsade plåtar.
3. Formningsprestanda: Eftersom prestandan för kall-valsad och varmvalsad-plåt är i grunden likartad, beror de faktorer som påverkar formningsprestanda på skillnaderna i ytkvalitet. Eftersom ytkvaliteten på kall-valsad plåt är bättre, generellt sett, för stålplåt av samma material, har kallvalsade plåtar bättre formningsprestanda än varmvalsade-plåtar.
