Катанка

Катанка: технические характеристики, производство и применение

Катанка – это металлический прокат круглого сечения (реже шестигранного), изготавливаемый из углеродистой или низколегированной стали методом горячей прокатки на специальных проволочных станах. Ключевая особенность катанки заключается в том, что она является полуфабрикатом для последующего волочения и производства проволоки различного назначения, а также для изготовления крепежа, сеток, канатов и других металлоизделий. Поставляется в мотках (бухтах) массой до 1,5-2 тонн. Диаметр катанки стандартизирован и обычно находится в диапазоне от 5,0 до 14,0 мм, с наиболее распространенными размерами 5,5; 6,0; 6,5; 8,0 мм.

Технология производства и структура

Процесс производства катанки начинается с нагревления стальной заготовки (блюма) до температуры 1000-1200°C. Разогретый металл последовательно прокатывается через серию клетей проволочного стана, где его сечение уменьшается, а длина увеличивается. Завершающим и критически важным этапом является система охлаждения. Применяются две основные технологии:

• Естественное охлаждение на воздухе (на бунтах): Устаревший метод, приводящий к неравномерной структуре по сечению и длине мотка, повышенной окалинообразованности и низкой пластичности. Используется редко.
• Ускоренное контролируемое охлаждение (на моталках Стермера или в колахтных холодильниках): Современный стандарт. Прокат после последней клети проходит через специальные охлаждающие линии (водяные форсунки, вентиляторные установки), где по заданной программе происходит его быстрое и равномерное охлаждение. Это позволяет получить оптимальную мелкозернистую структуру, снизить количество окалины и улучшить механические свойства.

Микроструктура готовой катанки зависит от химического состава стали и режима охлаждения. Для углеродистых сталей это, как правило, феррито-перлитная структура. Качество поверхности регламентируется стандартами: допускаются незначительные дефекты (закаты, риски, вмятины), не выводящие геометрические размеры за пределы допусков и не ухудшающие способность к волочению.

Классификация и марки стали

Катанка классифицируется по нескольким ключевым параметрам: химическому составу, качеству отделки поверхности, точности прокатки и назначению.

По химическому составу (основные группы):

• Катанка из углеродистой стали обыкновенного качества (Ст0, Ст1, Ст2, Ст3): Применяется для производства проволоки общего назначения, сеток, гвоздей, крепежа, неответственных металлоизделий. Имеет невысокие механические свойства.
• Катанка из качественной углеродистой стали (марок 35, 45, 55, 65, 70, 75): Наиболее распространенная группа. Используется для изготовления высокопрочной проволоки, пружин, канатов, электродов, крепежных изделий. Содержание углерода напрямую влияет на прочность и снижает пластичность.
• Катанка из легированной стали (например, 60С2ХА, 50ХФА): Применяется для ответственных пружин, торсионных валов, рессор. Легирующие элементы (хром, кремний, ванадий) повышают прокаливаемость, упругие и прочностные характеристики.
• Катанка из низкоуглеродистой стали для холодной высадки (марок 08Ю, 10кп, 18Г2С): Обладает повышенной пластичностью и пониженной склонностью к деформационному старению. Предназначена для изготовления крепежа методом холодной высадки.
• Сварочная катанка (Св-08, Св-10ГА): Используется для производства сварочной проволоки сплошного сечения. Имеет строго регламентированный химический состав для обеспечения стабильного качества сварного шва.

По качеству поверхности и точности прокатки:

• Поверхность: Без отделки (с окалиной), травленая (окалина удалена), омедненная или оцинкованная (для улучшения адгезии при волочении и защиты от коррозии).
• Класс точности прокатки: Б (повышенной), В (обычной). Класс Б предъявляет более жесткие требования к отклонениям по диаметру и овальности, что критично для автоматизированного волочения.

Механические и технологические свойства

Свойства катанки определяют ее пригодность для последующей переработки. Ключевые характеристики:

• Временное сопротивление разрыву (σ_в): Предел прочности на разрыв, измеряется в Н/мм² (МПа). Зависит от марки стали и диаметра. Для низкоуглеродистой катанки составляет 400-600 МПа, для высокоуглеродистой – до 1200 МПа и выше.
• Относительное удлинение (δ, %): Показатель пластичности. Чем выше удлинение, тем лучше материал вытягивается без разрушения. Нормируется для каждой марки.
• Число перегибов: Испытание на изгиб и перегиб до появления первой трещины. Прямой показатель способности к пластической деформации.
• Способность к волочению: Комплексный технологический показатель, включающий равномерность структуры, чистоту поверхности, отсутствие внутренних дефектов (флокенов, неметаллических включений).

Примерные механические свойства катанки в зависимости от марки стали

Марка стали	Диаметр, мм	Временное сопротивление σв, МПа, не более	Относительное удлинение δ5, %, не менее	Основное назначение
Ст3кп	6.5 — 8.0	540	23	Проволока общего назначения, сетки, гвозди
35	6.5 — 8.0	600	18	Крепеж, детали машин, электроды
65Г	5.5 — 6.5	950	8	Пружинная проволока, шплинты, шайбы
Св-08Г2С	5.5 — 8.0	590	22	Сварочная проволока для сварки низколегированных сталей

Области применения в электротехнике и энергетике

В электротехнической и кабельной промышленности катанка является исходным сырьем для производства критически важных компонентов:

• Проволока для армирования и токопроводящих жил: Низкоуглеродистая катанка волочится до тонкой проволоки, которая используется как армирующий элемент в некоторых типах силовых кабелей, а также для изготовления сталеалюминиевых проводов воздушных линий электропередачи (ВЛ). Высокоуглеродистая катанка служит для производства проволоки для предварительно напряженного железобетона (опоры ЛЭП).
• Канаты и тросы: Из катанки марок 70-80 производят высокопрочную проволоку, которую затем свивают в несущие тросы для ВЛ, контактной сети транспорта, расцепных тросов.
• Сварочные материалы: Специальная сварочная катанка – основа для производства прутковых электродов (после нанесения обмазки) и сплошной сварочной проволоки для автоматической и полуавтоматической сварки.
• Крепежные изделия: Болты, гайки, шпильки, используемые при монтаже электрооборудования, сборке опор, креплении изоляторов, часто изготавливаются методом холодной высадки именно из катанки.
• Сетки и решетки: Проволочные сетки (рабица, сварная) для ограждения энергообъектов, подстанций производятся из проволоки, полученной волочением катанки.

Контроль качества и стандартизация

Качество катанки регламентируется национальными (ГОСТ) и международными (ISO, DIN, ASTM) стандартами. Основные контролируемые параметры:

• Геометрические размеры: Диаметр, овальность. Проверка штангенциркулем, микрометром или лазерным сканером.
• Химический состав: Определение процентного содержания углерода, марганца, кремния, серы, фосфора и легирующих элементов с помощью спектрального анализа.
• Механические свойства: Испытания на растяжение (определение σ_в и δ) и на перегиб на универсальных испытательных машинах.
• Качество поверхности: Визуальный осмотр на отсутствие раскатанных плен, закатов, трещин. Контроль количества и адгезии окалины.
• Микроструктура: Металлографический анализ на наличие дефектов структуры (флокены, обезуглероживание, крупное зерно).

Ключевые стандарты в РФ: ГОСТ 30136-95 (Катанка из углеродистой стали обыкновенного качества), ГОСТ 2590-2006 (Сортамент), ГОСТ 1071-2019 (Катанка из углеродистой конструкционной стали), отраслевые ТУ.

Транспортировка, хранение и подготовка к волочению

Катанка поставляется в плотных мотках, связанных проволокой не менее чем в трех местах. Транспортировка осуществляется автомобильным или железнодорожным транспортом с защитой от атмосферных осадков. При хранении на открытых площадках необходимо исключить прямой контакт с грунтом и минимизировать коррозию. Перед волочением катанка почти всегда подвергается подготовительным операциям:

• Травление: Удаление окалины в растворах серной или соляной кислоты.
• Промывка и нейтрализация: Удаление остатков кислоты.
• Борнование или фосфатирование: Нанесение на поверхность слоя солей, который служит носителем смазки при волочении и предотвращает схватывание с волокой.
• Сушка.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальное отличие катанки от проволоки?

Катанка – это продукт горячей прокатки, являющийся полуфабрикатом. Проволока – продукт холодной пластической деформации (волочения), полученный из катанки. Проволока имеет меньший диаметр, более высокую прочность, лучшую чистоту поверхности и точность размеров.

Почему для производства высокопрочной проволоки используется именно высокоуглеродистая катанка?

Высокое содержание углерода (более 0,6%) позволяет после волочения и последующей термообработки (патентирования) получить структуру сорбита или троостита, обеспечивающую исключительно высокий предел прочности (до 3000 МПа и более). Низкоуглеродистая сталь таких свойств достичь не может.

Что такое «омедненная катанка» и в чем ее преимущество?

Это катанка, на поверхность которой гальваническим способом нанесен тонкий слой меди (обычно 0,1-0,6 мкм). Меднение улучшает антикоррозионные свойства, повышает адгезию смазки при волочении, а в случае производства сварочной проволоки – улучшает токопроводящие свойства и стабильность горения дуги.

Какие основные причины брака при волочении катанки?

• Внутренние дефекты: Флокены, пустоты, неметаллические включения, приводящие к обрывам.
• Неравномерность механических свойств: Разная твердость по длине мотка или сечению, вызванная нарушением режимов охлаждения.
• Геометрические отклонения: Превышение овальности или колебаний диаметра, приводящее к неравномерной деформации и обрывам.
• Плохое качество поверхности: Глубокие закаты, риски, обильная и трудноудаляемая окалина.

Как выбрать класс точности прокатки катанки?

Класс точности Б (повышенный) следует выбирать для высокоскоростного многократного волочения на современных автоматизированных линиях, где критична стабильность диаметра для предотвращения обрывов и обеспечения равномерного износа волок. Класс В (обычный) подходит для производства простой проволоки, гвоздей, сетки, где допуски менее критичны.

Каковы тенденции развития технологии производства катанки?

Основные направления: увеличение скорости прокатки (до 140 м/с), совершенствование систем контролируемого охлаждения для получения ультрамелкозернистой структуры, внедрение безотходных технологий травления (например, гидроабразивная или дробеструйная очистка), производство катанки с заданными градиентами свойств по сечению для специфических применений.