Стальной круг диаметром 70 мм

Стальной круг диаметром 70 мм: технические характеристики, стандарты и применение в электротехнической и кабельной промышленности

Стальной круг диаметром 70 мм является одним из ключевых видов металлопроката, широко используемым в качестве конструкционного элемента, заготовки для дальнейшей механической обработки и, что особенно важно для энергетической отрасли, в качестве материала для изготовления токопроводящих и армирующих элементов. Данный сортамент относится к крупному кругу и обладает набором специфических механических и физических свойств, определяющих его применение.

1. Основные стандарты и марки стали

Производство стального круга диаметром 70 мм регламентируется рядом ГОСТ и технических условий. Выбор марки стали напрямую зависит от конечного назначения изделия.

• Углеродистые стали обыкновенного качества (ГОСТ 2590-2006, ГОСТ 535-2005): Марки Ст3сп/пс, Ст5. Применяются для неответственных строительных конструкций, элементов ограждений, деталей, не испытывающих высоких динамических нагрузок.
• Качественные конструкционные углеродистые стали (ГОСТ 1050-2013): Марки 35, 45, 40Х. Сталь 45 (содержание углерода 0.45%) после нормализации обладает высокой прочностью и износостойкостью. Круг 70 мм из стали 45 часто используется для изготовления валов, осей, шестерен, фланцев в энергетическом оборудовании.
• Легированные стали (ГОСТ 4543-2016): Марки 40Х, 40ХН, 35ГС. Используются для деталей, работающих под повышенными нагрузками и в условиях знакопеременного напряжения.
• Сталь для армирования кабелей (ТУ, ГОСТ 2590-2006): Оцинкованная стальная проволока или канаты, изготавливаемые из круга, служат силовым армирующим элементом в самонесущих изолированных проводах (СИП), силовых кабелях для прокладки в земле (типа СБ, АСБ), а также в грозозащитных тросах воздушных линий электропередачи (ВЛ). Требования к микролегированию, пластичности и равномерности оцинковки здесь крайне высоки.

2. Технологии производства и точность прокатки

Круг диаметром 70 мм изготавливается преимущественно методом горячей прокатки на сортовых станах. Заготовкой является стальная болванка (блюм), которая последовательно обжимается в калиброванных валках до достижения требуемого диаметра. В зависимости от требований к качеству поверхности и точности геометрии, круг может подвергаться дополнительной обработке:

• Горячекатаный круг (ГОСТ 2590-2006): Имеет допуск по диаметру по классу точности «Б» (повышенной) или «В» (обычной). Поверхность покрыта окалиной. Наиболее распространенный и экономичный вариант.
• Калиброванный круг (холоднотянутый/холоднокатаный, ГОСТ 7417-75): Производится путем холодного волочения горячекатаного круга через фильеры. Имеет высокий класс точности (h9, h11), улучшенные механические свойства за счет наклепа и чистую поверхность. Используется для ответственных деталей, где важна точность размеров.
• Шлифованный круг: Проходит дополнительную абразивную обработку для достижения наивысшей чистоты поверхности и точности. Применяется в точном машиностроении.

3. Механические и физические свойства

Свойства круга 70 мм определяются в первую очередь маркой стали и состоянием поставки (горячекатаный, термически обработанный).

Таблица 1. Основные механические свойства стального круга диаметром 70 мм в зависимости от марки стали

Марка стали	Состояние	Предел текучести (σт), Н/мм², не менее	Временное сопротивление (σв), Н/мм²	Относительное удлинение (δ5), %	Твердость по Бринеллю (HB)
Ст3сп	Горячекатаная	245	370-480	26	131-167
Сталь 45	Горячекатаная/Нормализованная	355	≥ 600	16	170-217
Сталь 40Х	Закалка + отпуск	785	≥ 980	9	≤ 207

Физические свойства (средние для низкоуглеродистой стали):

• Плотность: 7850 кг/м³
• Модуль упругости (Е): 2.0·10⁵ МПа
• Коэффициент линейного расширения (α): 12·10^-6 1/°C
• Удельное электрическое сопротивление: ~0.13 Ом·мм²/м (актуально для расчетов грозозащитных тросов и заземления)

4. Применение в электротехнической и кабельной отрасли

В сфере энергетики и кабельного производства стальной круг диаметром 70 мм редко используется в готовом виде. Его основная роль – быть исходной заготовкой для производства специализированных изделий.

4.1. Производство армирующих элементов для кабельной продукции

Круг из низкоуглеродистой стали (например, Ст3кп) служит заготовкой для волочения стальной оцинкованной проволоки, которая затем используется:

• В самонесущих изолированных проводах (СИП): В качестве несущей нулевой жилы, изолированной или голой. Проволока или пучок проволок, свитых в сердечник, воспринимают механическую нагрузку от веса провода и атмосферных воздействий (гололед, ветер).
• В силовых кабелях среднего и высокого напряжения: Для бронирования кабелей, предназначенных для прокладки в земле (типы СБ, АСБ, ПвБШв). Стальная лента или оцинкованная проволока, наложенная поверх оболочки, защищает кабель от механических повреждений, грызунов и растягивающих нагрузок.
• В грозозащитных тросах (ГЗТ) ВЛ: Стальной оцинкованный канат, изготовленный из множества проволок, полученных из круга, устанавливается в верхней части опор ВЛ для защиты фазных проводов от прямых ударов молнии.

4.2. Изготовление деталей энергетического оборудования

Из круга диаметром 70 мм, изготовленного из конструкционных сталей (45, 40Х), производятся ответственные детали методом механической обработки (токарная, фрезерная обработка):

• Валы и оси для насосов, вентиляторов, редукторов.
• Фланцы для соединения трубопроводов и корпусов аппаратов.
• Шпильки и болты крупных размеров для разъемных соединений в силовых трансформаторах, распределительных устройствах.
• Опорные и крепежные элементы для монтажа электротехнических конструкций.

4.3. Элементы заземляющих устройств

Горячекатаный круг может использоваться для изготовления вертикальных заземлителей (электродов), вбиваемых в грунт, и горизонтальных заземляющих проводников, соединяющих электроды в контур. Для борьбы с коррозией требуется нанесение цинкового покрытия толстым слоем.

5. Требования к качеству и контроль

Для применения в энергетике к стальному кругу 70 мм и изделиям из него предъявляются строгие требования:

• Химический состав: Проверяется спектральным анализом. Содержание углерода, серы, фосфора и легирующих элементов должно строго соответствовать марке.
• Механические свойства: Контролируются путем испытаний на растяжение (определение σ_т, σ_в, δ) и на твердость.
• Сплошность металла: Выявление внутренних дефектов (раковин, рыхлостей) проводится методами ультразвукового контроля (УЗК), особенно для крупногабаритных кругов, идущих на ответственные детали.
• Геометрия и состояние поверхности: Проверяется диаметр по всей длине, овальность, прямолинейность. Поверхность не должна иметь трещин, закатов, плён, ржавчины глубокой.
• Качество оцинковки (для кабельной продукции и заземления): Контролируется толщина покрытия (не менее 40-60 мкм по ГОСТ 9.307-89), равномерность и адгезия (испытание на обдир и навивку).

6. Логистика, хранение и обработка

Стальной круг диаметром 70 мм поставляется в прутках мерной (обычно 6 или 12 метров), кратной мерной или немерной длины. Хранение должно осуществляться в крытых складах или под навесом, на ровных подкладках, штабелями высотой не более 1.5 метра для предотвращения коробления. Резка на требуемые размеры производится абразивными отрезными кругами, газопламенной или ленточнопильной резкой. Для последующего использования в качестве заготовок часто требуется очистка поверхности от окалины (дробеструйная обработка, травление).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В1: Какой вес у одного погонного метра стального круга диаметром 70 мм?

Теоретическая масса 1 погонного метра стального круга диаметром 70 мм рассчитывается по формуле: M = (π d² ρ) / 4, где d = 0.07 м, ρ = 7850 кг/м³. M = (3.1416 0.07² 7850) / 4 ≈ 30.21 кг. Фактическая масса может незначительно отличаться в зависимости от допусков на диаметр и марки стали.

В2: Можно ли использовать круг 70 мм из стали Ст3 для изготовления деталей, работающих под высокой динамической нагрузкой (например, вал редуктора)?

Нет, это не рекомендуется. Сталь Ст3 обладает недостаточными прочностными характеристиками (предел текучести ~245 МПа) и плохо реагирует на термообработку. Для валов, испытывающих кручение и изгиб, следует применять круги из сталей 45, 40Х с последующей нормализацией или улучшением (закалка+отпуск).

В3: В чем ключевое отличие горячекатаного и калиброванного круга 70 мм для машиностроительного производства?

Калиброванный круг имеет существенно более высокий класс точности (отклонение по диаметру ±0.3 мм против ±1.5 мм у горячекатаного обычной точности), повышенную твердость поверхности за счет наклепа и лучшую чистоту поверхности. Это позволяет сократить припуски на механическую обработку, повысить стойкость инструмента и качество готовой детали.

В4: Каковы требования к стальному кругу для последующего волочения в проволоку для СИП или брони кабеля?

Круг-заготовка (катанка) должен иметь строго регламентированный химический состав с пониженным содержанием вредных примесей (S, P) для обеспечения высокой пластичности. Обязателен контроль макро- и микроструктуры (отсутствие неметаллических включений, ликвации). Поверхность не должна иметь дефектов, которые могут «закататься» в проволоку. Часто применяются микролегированные стали с добавками для повышения прочности после волочения.

В5: Как правильно выбрать марку стали для изготовления заземлителей из круга 70 мм?

Для заземлителей применяется круг из стали обыкновенного качества (Ст3) с обязательным горячим цинкованием. Оцинкованный круг обладает достаточной коррозионной стойкостью в большинстве типов грунтов. В агрессивных грунтах (высокая кислотность, содержание блуждающих токов) может рассматриваться вариант использования круга из низколегированной стали с повышенной коррозионной стойкостью или с нанесением более толстого защитного покрытия.

В6: Какие документы должны сопровождать партию стального круга 70 мм для использования на ответственных объектах энергетики?

Обязательным является наличие сертификата соответствия от производителя, в котором указаны: наименование завода-изготовителя, номер плавки, марка стали, химический состав, результаты механических испытаний, номер и размер партии, дата изготовления. Для изделий, работающих под давлением или в конструкциях зданий и сооружений, может требоваться сертификат, удостоверяющий соответствие требованиям Технических регламентов (ТР ТС 032/2013 и др.).