Стальной круг диаметром 115 мм
Стальной круг диаметром 115 мм: технические характеристики, стандарты и применение в электротехнической и кабельной промышленности
Стальной круг диаметром 115 мм представляет собой сортовой прокат круглого сечения, являющийся критически важным конструктивным и функциональным элементом в ряде отраслей, включая энергетику, тяжелое машиностроение и строительство. В контексте кабельной и электротехнической продукции его основное применение связано с производством силовых кабелей высокого и сверхвысокого напряжения, где он выполняет роль экрана и/или несущего элемента. Данный типоразмер (115 мм) относится к крупногабаритному прокату и применяется для ответственных проектов.
Производство и нормативная база
Стальной круг диаметром 115 мм изготавливается в соответствии с ГОСТ 2590-2006 «Прокат стальной горячекатаный круглый. Сортамент» или международными стандартами, такими как DIN EN 10060. Для кабельной промышленности используется прокат, произведенный по специальным техническим условиям (ТУ), которые ужесточают требования к качеству поверхности, химическому составу и механическим свойствам. Основной метод производства – горячая прокатка на сортовых станах с последующей калибровкой или без нее. Материалом служат углеродистые стали обыкновенного качества (например, Ст3), качественные конструкционные стали (сталь 20, 35, 45) или низкоуглеродистые стали, предназначенные для волочения.
Ключевые технические параметры и характеристики
Номинальный диаметр составляет 115 мм. Допускаемые предельные отклонения по диаметру зависят от класса точности прокатки:
- Класс точности А (повышенной точности): ±0.5 мм
- Класс точности Б (обычной точности): ±1.4 мм
- Сталь Ст3сп/пс (ГОСТ 380): Для изготовления деталей, работающих при статических нагрузках (опорные конструкции, кронштейны).
- Сталь 20, 35, 45 (ГОСТ 1050): Конструкционные стали. Сталь 45, обладающая повышенной прочностью, может использоваться для ответственных силовых элементов.
- Низкоуглеродистая сталь для волочения (например, по ГОСТ 30136): Ключевой материал для кабельной промышленности. Отличается пониженным содержанием углерода (менее 0.15%) и строгим контролем примесей, что обеспечивает высокую пластичность, необходимость для последующего волочения проволоки.
- Волочение: Стальной круг последовательно протягивается через ряд волок, уменьшающих его диаметр до требуемых размеров (часто 2-6 мм).
- Термическая обработка (отжиг): Для снятия наклепа и придания проволоке необходимой гибкости и пластичности.
- Оцинкование: Нанесение цинкового покрытия горячим или гальваническим методом для защиты от коррозии. Масса покрытия нормируется (обычно 200-300 г/м²).
- Поверхность: Должна быть чистой, без трещин, плён, закатов, ржавчины и окалины. Допускаются мелкие дефекты в пределах половины предельного отклонения по диаметру.
- Химический состав: Строго регламентируется, особенно содержание углерода, серы и фосфора. Повышенное содержание углерода ухудшает волочимость, сера и фосфор вызывают красноломкость и хладноломкость.
- Механические свойства: Предел прочности (σв), относительное удлинение (δ5) и твердость (HB) должны соответствовать нормам для конкретной марки стали. Для заготовки под волочение критически важны пластические свойства.
- Внутренние дефекты: Не допускаются расслоения, усадочные раковины, флокены. Контроль может осуществляться ультразвуковыми методами.
Для кабельных целей, как правило, требуется прокат класса точности А или калиброванный пруток. Длина мерная, кратная мерная или немерная, обычно в диапазоне от 4 до 12 метров. Теоретическая масса 1 метра погонного рассчитывается по формуле: M = (π d² ρ) / 4, где d – диаметр (0.115 м), ρ – плотность стали (7850 кг/м³).
Расчетная масса 1 метра круга диаметром 115 мм: M = (3.14159 (0.115)² 7850) / 4 ≈ 81.65 кг.
Фактическая масса может незначительно отличаться в зависимости от допусков и марки стали. Площадь поперечного сечения составляет примерно 103.87 см².
Материалы и марки стали
Выбор марки стали определяется конечным применением круга:
Применение в кабельной и электротехнической промышленности
Основная функция стального круга Ø115 мм в данной сфере – служить заготовкой для производства элементов силовых кабелей на напряжение 110 кВ и выше.
1. Производство круглой стальной оцинкованной проволоки для экрана и несущего элемента.
Технологическая цепочка включает:
Полученная проволока используется в бронекабелях (типа СКл) или, что более актуально для диаметра 115 мм, для создания экрана (заземленной оболочки) в кабелях высокого напряжения с изоляцией из сшитого полиэтилена (XLPE). Экран из медных и стальных проволок, наложенных спирально, обеспечивает равномерное распределение электрического поля, защиту от внешних электромагнитных помех и является путем для тока короткого замыкания.
2. Изготовление силовых токопроводящих жил особой гибкости.
В отдельных случаях из низкоуглеродистой стальной заготовки методом волочения и последующего многопроволочного скручивания изготавливают сталеалюминевые провода (типа АС) или несущие жилы для самонесущих изолированных проводов (СИП). Однако для диаметра 115 мм это менее характерно, так как такие жилы обычно имеют меньший конечный диаметр.
3. Конструкционные элементы электротехнического оборудования.
Круг 115 мм может использоваться для производства валов, осей, опорных шпинделей и других силовых деталей для трансформаторного, турбинного и генераторного оборудования, где требуются высокие механические нагрузки.
Требования к качеству для кабельной продукции
Логистика, хранение и обработка
Из-за значительной массы (одна 6-метровая заготовка весит около 490 кг) погрузочно-разгрузочные работы требуют использования кранового оборудования. Хранение осуществляется в закрытых складских помещениях или под навесом, на ровных деревянных подкладках в штабелях. Для предотвращения коррозии рекомендуется консервация. Обработка (резка, торцевание) выполняется абразивными кругами или газопламенной резкой с учетом термоупрочнения кромок.
Сравнительная таблица: применение стального круга Ø115 мм в зависимости от марки стали
| Марка стали | Ключевые свойства | Основное применение в электротехнике/кабельной отрасли | Стандарт |
|---|---|---|---|
| Ст3пс/сп | Удовлетворительная свариваемость, средняя прочность | Неответственные конструкционные элементы (опоры, каркасы, кронштейны) | ГОСТ 380, ГОСТ 2590 |
| Сталь 45 | Повышенная прочность, износостойкость, хуже обрабатывается резанием | Валы, оси, шпиндели для энергетического оборудования | ГОСТ 1050, ГОСТ 2590 |
| Низкоуглеродистая сталь (для волочения) | Высокая пластичность, отличная волочимость | Заготовка для производства оцинкованной проволоки экрана и брони силовых кабелей ВН и СВН | Специальные ТУ, ГОСТ 30136 |
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается стальной круг для волочения от обычного конструкционного?
Круг для волочения имеет строго нормированный химический состав с пониженным содержанием углерода и вредных примесей (S, P), что гарантирует высокую пластичность. Также предъявляются повышенные требования к однородности структуры и качеству поверхности для предотвращения обрывов при волочении.
Каковы альтернативы стальному кругу 115 мм для изготовления кабельного экрана?
Альтернативой как заготовке является стальная катанка меньшего диаметра (обычно 5.5-12 мм), которая уже является продуктом первичного волочения. Однако использование крупногабаритного круга 115 мм часто экономически и технологически оправдано при больших объемах производства, так как позволяет сократить количество переделов и лучше контролировать качество на конечных этапах волочения.
Как осуществляется контроль геометрии и качества такой крупной заготовки?
Контроль диаметра – механическим микрометром или штангенциркулем в нескольких сечениях. Качество поверхности – визуальный осмотр. Внутренние дефекты выявляются методами неразрушающего контроля, чаще всего ультразвуковой дефектоскопией. Химический состав контролируется спектральным анализом проб, взятых при выплавке.
Какие риски связаны с использованием круга с отклонениями по химическому составу?
Повышенное содержание углерода приводит к росту прочности и снижению пластичности, вызывая частые обрывы проволоки в волочильном стане. Высокое содержание серы вызывает красноломкость (хрупкость при высоких температурах), фосфора – хладноломкость. Это ведет к повышенному браку, простоям оборудования и снижению механической надежности конечной кабельной продукции.
Каковы особенности маркировки и упаковки?
Каждая партия или пачка сопровождается биркой, на которой указаны: наименование производителя, номер плавки, марка стали, номер партии, размер, масса, дата изготовления, знак соответствия стандарту. Круг диаметром 115 мм, как правило, поставляется в связках массой до 5-10 тонн, скрепленных проволокой или лентой, с обязательными прокладками для предотвращения повреждений при транспортировке.
Заключение
Стальной круг диаметром 115 мм является стратегической металлопродукцией, связывающей металлургическую и кабельную отрасли. Его технические характеристики, регламентированные национальными и отраслевыми стандартами, напрямую влияют на качество и надежность силовых кабелей высокого напряжения, а также на эффективность производства. Правильный выбор марки стали, класса точности и поставщика, обеспечивающего стабильное качество, является критически важным для производителей кабельно-проводниковой продукции. Понимание полного цикла – от параметров заготовки до свойств конечной оцинкованной проволоки – позволяет оптимизировать технологические процессы и гарантировать соответствие продукции требованиям современных энергетических проектов.