Kuumavalssattu levyrauta on yksi teollisessa valmistuksessa laajimmin käytetyistä tasaisista terästuotteista. Sitä valmistetaan kuumavalssaamalla teräslaattoja korkeassa lämpötilassa, yleensä yli 1000 asteikossa Celsius, keloiksi tai pituudeltaan leikattuihin levyihin. Kuumavalssausprosessi antaa teräkselle pinnalleen oksidikalvon ja hieman pienemmän mitallisen tarkkuuden verrattuna kylmävalssattuun levyyn, mutta tuotantokustannukset ovat alhaisemmat ja paksuudeltaan suurempia levyjä voidaan valmistaa. Teräksen ostajille on tärkeää ymmärtää kuumavalssatun levyraudan soveltamisalueet luokan ja paksuuden mukaan, jotta oikea materiaali voidaan valita jokaiseen työhön, liiallista erityismäärittelyä voidaan välttää (mikä lisää kustannuksia) ja varmistetaan noudattaminen alan standardeja. Tämä opas kattaa kuumavalssatun levyraudan pääasialliset sovellusalojen, yleisimmät teräsluokat sekä paksuuden valintaperiaatteet.

Autoteollisuuden sovellukset

Autoteollisuus on merkittävä kuumavalssattujen levyjen kuluttaja, erityisesti rakenteellisiin komponentteihin ja osiin, joille ei vaadita korkealaatuista pinnanlaatua. Kuumavalssattuja levyjä, joiden paksuus vaihtelee 1,5–6 mm:n välillä, käytetään alustarungoihin, istuintukikappaleisiin, oven sisäpaneeliin ja vahvistusosien valmistukseen. SPHC-luokka, joka on kuumavalssattua kaupallista laatua olevaa terästä (JIS G3131-standardin määrittelemä), on yleisesti käytössä auton rakenteellisissa osissa, joille vaaditaan hyvää muovautuvuutta. Korkeampaa lujuutta vaativiin komponentteihin määritellään kuumavalssattuja korkealujuusisia aliseoksellisia levyjä. Kuumavalssattujen levyjen etuna autoteollisuuden sovelluksissa on kustannustehokkuus piilossa oleville tai maalattaville osille, joissa pinnanlaatu ei ole ratkaisevan tärkeä tekijä. Joissakin autotehtaissa kuumavalssattuja levyjä käytetäänkin raaka-aineena myöhempää kylmämuovaukseen tai puristusmuovaukseen. Kun kuumavalssattuja levyjä hankitaan autoteollisuuden käyttöön, ostajien tulee varmistaa, että materiaali täyttää osan piirustuksessa määritellyt mekaaniset ominaisuudet, kuten myötörajan, vetolujuuden ja venymän.

Rakentaminen ja rakennussovellukset

Rakennusteollisuudessa kuumavalssattua levyä käytetään laajasti eri sovelluksissa, rakenteellisiin kehiköihin sekä rakenteellisiin että rakenteellisiin komponentteihin. Q235B-luokan kuumavalssattuja levyjä, joiden paksuus vaihtelee 1,2–12 mm:n välillä, käytetään yleisesti lattialaudokseen, kattolevyihin, seinäpalkkeihin ja yleiseen valmistukseen. Kuumavalssatun levyn pintakäsittely (skaalaus) on riittävä useimpiin rakennussovelluksiin, koska materiaali maalataan usein, sinkitään tai upotetaan betoniin. Rakenteellisiin sovelluksiin valinta perustuu ensisijaisesti levyn myötölujuuteen ja hitsattavuuteen. Q235B-tuote tarjoaa hyvän tasapainon lujuuden ja hitsattavuuden välillä yleiseen rakentamiseen. Ohuissa paksuusluokissa (1,2–3 mm) kuumavalssattua levyä käytetään kattokanaviin, kuivaseinäprofiileihin ja kevytteräsrakenteisiin. Paksuissa paksuusluokissa (6–25 mm) sitä käytetään perustuslevyihin, liitoslevyihin ja rakenteellisiin kiinnitysosien valmistukseen. Ostajien tulee huomioida, että näkyvissä arkkitehtonisissa sovelluksissa, joissa pinnan ulkonäkö on tärkeä, hapattu ja öljyty kuumavalssattu levy tai kylmävalssattu levy saattaa olla parempi vaihtoehto.

Putkien ja putkituotteiden valmistus

Kuumavalssattu levy on pääasiallinen raaka-aine sähköisesti vastus hitsattujen putkien ja putkien valmistukseen. Levy käydään purkamalla, tasataan ja muotoillaan sylinterimäiseksi, jonka jälkeen se hitsataan pituussuuntaisessa saumassa. SPHC- ja Q195-laatuluokitukset ovat yleisimmin käytettyjä laatuluokituksia ERW-putkien valmistukseen, erityisesti vedenjakeluun, rakenteellisiin sovelluksiin ja yleiseen mekaaniseen putkikäyttöön tarkoitettujen putkien valmistukseen. Putkien ja putkien sovellusten paksuusalue on tyypillisesti 1,5–16 mm riippuen putken halkaisijasta ja paineluokasta. Rakenteellisia onttoja profiileja varten määritellään usein Q235B-kuumavalssattua levyä varmistaakseen, että hitsattu putki täyttää rakenteellisten suunnittelukoodien lujuusvaatimukset. Kun kuumavalssattua levyä hankitaan putkien valmistukseen, ostajien tulisi kiinnittää huomiota nauhan muodon tasaisuuteen, reunan kuntoon ja mekaanisten ominaisuuksien tasaisuuteen kierroksen pituudelta. Epätasaiset ominaisuudet voivat aiheuttaa ongelmia muotoilu- ja hitsausprosessissa, mikä johtaa viallisten putkien syntymiseen.

Konepaja- ja laiteteollisuus

Kuumavalssattua levyrautaa käytetään laajalti koneiden ja laitteiden valmistuksessa kehikoille, kotelointeihin, suojakansihin ja rakenteellisiin tukirakenteisiin. Q235B- ja Q345B-laatuja käytetään molempia, ja valinta riippuu komponentin kuormituksesta ja jännitysvaatimuksista. Paksuuden valinta vaihtelee 2 mm:stä kevyiden koneiden suojakansien valmistukseen 25 mm:iin raskaiden laitteiden peruskehikoille. Kuumavalssattu levy on suhteellisen helppoa leikata, hitsata ja työstää, mikä tekee siitä sopivan materiaalin erikoisvalmistukseen konepajoissa. Maatalouskoneissa kuumavalssattua levyä käytetään kyntöteräksiin, kylvökehyksiin ja traktorin osiin, joissa vaaditaan sitkeyttä ja iskunkestävyyttä. SPHC-laatua valitaan usein koneosien valmistukseen, kun vaaditaan taivutusta tai muovailua, koska se on hyvin muovailukelpoinen. Kun kuumavalssattua levyä määritellään koneiden valmistukseen, ostajien tulisi ottaa huomioon valmistuksessa käytettävä hitsausmenetelmä. Paksummat levyt ja korkeamman lujuuden laatuluokat saattavat vaatia esilämmitystä ja ohjattuja hitsausmenetelmiä, jotta vältetään kylmähalkeamat lämpövaikutusalueella.

Rautatie- ja liikenneinfrastruktuuri

Rautatiealan käyttää kuumavalssattua levyrautaa vaunujen runkorakenteisiin, alarungon osiin ja rataan liittyvään valmistukseen. Levyjä, joiden paksuus on 3–12 mm, käytetään junavaunujen ulkokuoren paneelien, lattiarakenteiden ja kiinnitysosien valmistukseen. Teräksen on täytettävä tiukat iskun sitkeyttä koskevat vaatimukset, erityisesti maastoissa, joissa lämpötilat ovat kylmiä. Q345B-laatua määritellään yleisesti rautatiekäyttöön, koska sen lujuus ja sitkeys ovat suuremmat kuin Q235B-laatua. Kuumavalssattua levyä käytetään myös kuljetuskonttien valmistukseen, jossa SPHC- ja Q235B-laatuja käytetään konttien rungolle, oviin ja kulmapylväisiin. Konttiteollisuus kuluttaa suuria määriä kuumavalssattua levyä, jonka paksuus vaihtelee 1,6–6 mm:n välillä. Liikenneinfrastruktuurin, kuten siltojen ja moottoritieverakenteiden, valmistukseen kuumavalssattua levyä käytetään levykantakannen verkkolevyihin, laipalevyihin ja jäykistimiin, yleensä paksuudeltaan 8–25 mm.

Yleisimmät teräslajit kuumavalssattuun levyyn

Oikean teräslajin valinta on ratkaisevan tärkeää, jotta kuumavalssattu levy toimii vaaditulla tavalla tarkoitetussa käyttökohteessa. SPHC on kaupallista laatua olevaa kuumavalssattua hiiliterästä, joka määritellään standardissa JIS G3131. Sitä voidaan käyttää yleiseen muovaukseen, taivutukseen ja kevyisiin rakenteellisiin sovelluksiin. SPHC:n vetolujuus on tyypillisesti 270–410 MPa ja se on hyvin muovautuvaa. Q195, joka määritellään standardissa GB/T 700, on alahiuksinen teräs, jonka myötöraja on vähintään 195 MPa. Sitä käytetään laajalti putkien valmistukseen, metallituotteisiin ja yleiseen valmistukseen, jossa ei vaadita korkeaa lujuutta. Q235B, joka myös määritellään standardissa GB/T 700, on vähintään 235 MPa:n myötörajan omaava teräslaji, ja sitä käytetään laajimmin rakenteellisiin ja yleisiin insinöörisovelluksiin. Q235B on hitsattavissa ja sopii useimpiin valmistusprosesseihin. Korkeampaa lujuutta vaativiin sovelluksiin GB/T 1591 -standardissa määritelty Q345B tarjoaa vähintään 345 MPa:n myötörajan ja soveltuu raskaisiin rakenteisiin ja koneisiin. Kun tuotteita viidätään markkinoille, jotka noudattavat ASTM-standardia, saatavilla ovat vastaavat lajit ASTM A36, ASTM A572 Grade 50 ja ASTM A1011 SS Grade 36.

Paksuuden valinta käyttötarkoituksen mukaan

Kuumavalssattujen levyjen paksuus tulisi valita kunkin sovelluksen rakenteellisten vaatimusten, valmistusmenetelmän ja kustannustarkastelujen perusteella. Autoteollisuuden alustoihin ja rakenteellisiin osiin käytetään yleensä 2–6 mm:n paksuisia levyjä. Rakennusten lattialaudoille ja kattolevyille käytetään yleisesti 0,8–3 mm:n paksuisia levyjä, vaikka tällä paksuusalueella kuumavalssattuja levyjä korvataan usein sinkittyä terästä. Putkien ja putkien valmistukseen paksuus määritetään putken halkaisijan ja suunnittelupaineen perusteella, ja tyypillisesti se vaihtelee 1,5–16 mm:n välillä. Koneiden rungoille ja laitteiden perustuksille paksuuden valinta vaihtelee 3–25 mm:n välillä kuorman mukaan. Rautatie- ja konttiapplikaatioihin 1,6–12 mm:n paksuus kattaa suurimman osan vaatimuksista. Ostajien tulisi myös ottaa huomioon kuumavalssattujen levyjen paksuustoleranssi, joka on yleensä määritelty standardissa GB/T 709 tai ASTM A6. Todellinen paksuus voi poiketa nimellispaksuudesta enintään 0,3 mm:llä riippuen paksuusalueesta ja valssitehtaan toleranssiluokasta. Sovelluksissa, joissa paksuuden tarkka säätö on ratkaisevan tärkeää, ostajien tulisi määritellä tilauspyynnössä tiukempi toleranssiluokka.

Toimitustilanne: ERW-putkitehdas Lähi-idässä

Käytännön hankintaskenaario havainnollistaa luokan ja paksuuden sovittamisen tärkeyttä käyttötarkoitukseen. ERW-putkitehdas Lähi-idässä valmisti rakennusprojekteja varten rakenneputkia, joiden halkaisija vaihteli 50–300 mm:stä. Tehtaan alkuperäinen raakamateriaali oli Q235B-kuumavalssattua levyä, jonka paksuus oli 4 mm ja 6 mm kaikille tuotteille. Tekninen tiimi tarkisti suunnittelun vaatimukset ja huomasi, että putkille, joiden halkaisija on alle 150 mm ja joiden myötörajan vaatimus on 235 MPa, Q195-luokan levy, jonka paksuus on 3–5 mm, riittää ja sen tonnikohtainen hinta on alhaisempi. Siirtymällä osittain Q195-luokan raakamateriaaliin tehdas saavutti noin 8 %:n materiaalikustannusten alentumisen ilman, että tuotteen standardivaatimukset olisi rikottu. Tehdas teki myös yhteistyötä teräksen toimittajan kanssa saadakseen keloja, joiden myötörajan vaihtelu on ohjattu; tämä paransi muovattujen putkien mitallista vakautta ja vähensi hylkäysasteikkoa hitsaustaprosessissa. Tämä esimerkki osoittaa, että luokkien ominaisuuksien ja käyttötarkoituksen vaatimusten ymmärtäminen voi johtaa mitattaviin kustannussäästöihin ilman laadun heikentämistä.

Usein kysytyt kysymykset

Mikä on ero SPHC- ja Q235B-kylmävalssattujen levyjen välillä?

SPHC on japanilainen teollisuusstandardi (JIS G3131), joka on tarkoitettu kaupalliselle muovaukselle. Q235B on kiinalainen standardilaatu, joka määritellään standardissa GB/T 700 ja jolla on määritellyt mekaaniset ominaisuudet, kuten myötöraja ja iskunkestävyys. SPHC:n kemiallinen koostumus vastaa Q215A:ta, mutta sitä ei vaadita täyttävän vähimmäismyötörajaa. Q235B on soveltuvampi rakennussovelluksiin, joissa vaaditaan lujuuden varmistusta.

Voiko kylmävalssattua levyä käyttää ulkoisissa sovelluksissa ilman pinnankäsittelyä?

Kuumavalssattu levy on pinnoitettu oksidikalvolla, joka tarjoaa jonkin verran korrosiosuojaa, mutta ei riitä pitkäaikaiseen ulkokäyttöön. Ilman pinnankäsittelyä, kuten sinkitystä, maalausta tai pinnoitusta, kuumavalssattu levy ruostuu lopulta useimmissa ulkoisissa ympäristöissä. Ulkokäyttöön kuumavalssattua levyä käytetään yleensä sinkityn tuotteen alustana tai sitä maalataan sopivalla pinnoitusjärjestelmällä.

Mikä on kuumavalssatun levymetallin suurin saatavilla oleva paksuus?

Kuumavalssattu levy on yleensä saatavilla paksuuksissa 1,2 mm–25 mm keloissa. Paksuempia tuotteita yli 25 mm:än varten kuumavalssattu levy ei ole tarkoitettu, vaan sopivampi tuoteryhmä on kuumavalssattu levy. Tiettyjen paksuuksien saatavuus riippuu valssitehtaan tuotantovalmiuksista ja tilausmäärästä. Ostajien tulisi varmistaa saatavilla oleva paksuusalue toimittajan kanssa ennen eritelmän lopullista vahvistamista.