Андрей Смирнов
Время чтения: ~13 мин.
Просмотров: 0

Что такое прокат и где он применяется?

Фасонная — профильная сталь

Сортаменты фасонной прокатной стали (уголков, двутавров швеллеров) должны обеспечивать экономию металла и снижение трудоемкости изготовления конструкции за счет рациональной формы профилей (наиболее выгодного распределения материала по сечению), рационального построения сортамента (наличия наивыгоднейшего числа различных профилей в каждом из сортаментов), а также наличия в сортаменте профилей большей грузоподъемности.

Критерием рациональности (по площади) профилей сечений для изгибаемых элементов является удельный момент сопротивления, а для сжатых элементов — удельный радиус инерции двух изгибаемых элементов одинаковой площади сечения наибольшей несущей способностью обладает элемент с профилем, имеющим наибольший момент сопротивления.

При этом весьма рационально уменьшить толщину стенки. Из двух сжатых элементов с равными площадями сечения наибольшую несущую способность имеет элемент с наибольшим радиусом инерции сечения, как имеющий меньшую гибкость.

Удельный радиус инерции имеет большое значение также для растянутых элементов, сечение которых определяется из условий предельной гибкости. Построение новых сортаментов основано на вышеуказанных соображениях.

Уголки

При одной и той же ширине полок уголки имеют разную толщину. Уголки с полками меньшей толщины и большей ширины при несколько меньшей площади сечения имеют большую величину радиуса инерции и меньшее относительное ослабление отверстиями для болтов и заклепок, чем уголки с более толстыми полками.

Такие уголки являются более экономичными в сжатых элементах и в растянутых, ослабленных отверстиями. Для растянутых элементов без ослаблений они удобны при монтаже, вследствие большей жесткости. Если полки уголков подвергаются отгибу, например в опорных столиках, то применяют толстые уголки.

Угловая сталь применяется как для образования самостоятельно работающих стержней, в большинстве случаев в спаренном виде, так и в качестве соединительных элементов и конструктивных деталей. В несущих конструкциях наименьший профиль уголков принимается равным 50×4 мм и 63x40x4 мм. Длина уголковой стали достигает 19 м.

Балки двутавровые

Балки двутавровые применяются главным образом при изгибе их в плоскости стенки. Вследствие малых значений удельного момента сопротивления и удельного радиуса инерции сечения относительно оси у — у использование одиночных двутавров при работе их на косой изгиб, изгиб в плоскости, параллельной полкам, и на сжатие — нерационально.

Внутренние грани полок двутавров имеют уклон 12%, что требует клиновидных шайб при постановке болтов. Малая ширина свесов полок затрудняет постановку в них болтов и заклепок. Номера двутавров соответствуют их высоте,выраженной в см. Профили, имеющие номера с буквой «а», отличаются большей толщиной и шириной полок.

Новый сортамент расширен включением в него профилей № 65, 70, 70а и 706, причем профили, отмеченные индексом, имеют большую толщину полок и стенки. Наиболее мощный профиль № 70Б имеет момент сопротивления = 5010 см3, т. е. на 65% больше, чем наиболее мощный профиль № 60с старого сортамента. Это позволяет обходиться без применения составных балок в большем числе случаев.

При одинаковых площадях сечения моменты сопротивления новых профилей на 10—15% больше, чем у прежних. Это получено за счет рационального распределения материала по сечению и в первую очередь за счет уменьшения толщины стенок.

Балки двутавровые широкополочные — широкополочные двутавры с параллельными поверхностями полок содержат три типа профилей. Балочные профили для изгибаемых элементов имеют высоту Л до 100 см, момент сопротивления

Вследствие рациональной формы сечения эти двутавры экономичны по расходу стали, а более мощные из них — также и по трудоемкости изготовления конструкций, так как могут заменять мощные составные балки, колонны и пр.

Швеллеры

Швеллеры имеют высоту до 40 см. Номер швеллера соответствует его высоте, выраженной в см. Профили, имеющие номера с буквами, отличаются большей толщиной стенки и поэтому менее экономичны. Уклон внутренних граней швеллеров 1 : 10.

Вследствие большей ширины полок по сравнению со свесами полок двутавров швеллеры более рациональны при работе на косой изгиб и более удобны для постановки в их полках болтов и заклепок.

Из-за асимметрии профиля швеллеры применяются иногда в спаренном виде для избежания скручивания. Недостатком этих швеллеров является избыточная толщина стенки. Длина швеллеров достигает 19 м.

Изготовление прокатного стана своими руками

Если вам необходим маломощный прокатный стан для использования в домашней мастерской, то его вполне возможно сделать своими руками. Использовать такое оборудование, несмотря на простоту его конструкции, можно для выполнения различных видов работ. Так, с его помощью получится самостоятельно изготавливать проволоку различного диаметра, рихтовать или резать листовой металл, толщина которого не превышает 0,5 мм.

Для того чтобы изготовить такое прокатное оборудование, понадобятся следующие конструкционные элементы: две мощные стойки, стальной прут диаметром 5 см, верхняя плита, болты с гайками (М10), две шестерни и зубчатое колесо, бронзовые втулки и подшипники, пружины и упоры.

Собирается конструкция такого самодельного прокатного стана в следующей последовательности:

  • из стоек и стальной плиты путем их соединения при помощи болтов и гаек создается подобие клети;
  • на стойках монтируют два рабочих вала, которые предварительно вытачивают из стального прутка и закаляют для придания им повышенной твердости;
  • нижний вал устанавливается между стоек при помощи втулок с подшипниками, а верхний вал, являющийся подвижным, монтируется на специальные ползуны, движение которых вверх ограничивается упорами;
  • постоянное сжатие двух рабочих валов обеспечат пружины, которые следует закрепить одновременно на плите-основании и верхнем валу.

Вариант исполнения ручного прокатного стана

Для того чтобы такой прокатный стан работал, необходимо обеспечить синхронное вращение рабочих валов. Решается эта задача за счет зубчатой передачи, которая передает крутящий момент от шестерни, закрепленной на нижнем валу, к шестеренке, установленной на одной оси с верхним валом. Чтобы привести в движение весь механизм, необходимо прокрутить рукоятку, жестко соединенную с нижней шестерней. Что удобно, зазор между рабочими валами такого стана можно регулировать.

Универсальность такого оборудования обеспечивается за счет установки на него валов разной конструкции. Так, использование валов в виде дисковых ножей дает возможность резать листовой металл, а рабочие элементы с канавками требуемого размера позволяют производить проволоку. Можно использовать такое несложное оборудование и для того, чтобы формировать ребра жесткости на заготовке. Для этого необходимо установить на него рабочие валы, которые будут соприкасаться своими поверхностями по принципу «паз-гребень».

С развитием металлургии сильно возросли требования и к используемому в данной области оборудованию, так что современный высокопроизводительный прокатный стан отличается от своих предшественников.

Сортаменты стальных профилей (с исправлениями)

Общие сведения об исправлениях и сортаментах

Здесь опубликованы сортаменты металлопроката, которые подготовлены Игорем Борисовичем Звездиным.
Некогда обнаружив ошибки в ряде характеристик профилей из различных стандартов,
он осуществил полную проверку широкоупотребимых сортаментов. По результатам проверки
были подготовлены исправленные сортаменты и протокол выявленных ошибок.
Указанные материалы и подробные объяснения (в формате *.doc) содержатся
на странце Игоря Борисовича.
Комментарии, вопросы и предложения на форуме.

Перечень сортаментов

Двутавры:

1.  Сортамент горячекатаных двутавров по СТО АСЧМ 20-93

2.  Сортамент горячекатаных двутавров по ГОСТ 8239-89 (с уклоном внутренних граней полок 6-12 %)

3.  Сортамент горячекатаных двутавров с параллельными гранями полок по ГОСТ 26020-83

4.  Сортамент горячекатаных тонкостенных двутавров с узкими параллельными полками по ТУ 14-2-205-76

5.  Сортамент двутавровых балок М по ГОСТ 19425-74* для балок путей подвесного транспорта

Швеллеры:

6.  Сортамент гнутых равнополочных швеллеров по ГОСТ 8278-83 из стали марок С235 и С245 по ГОСТ 27772-88

7.  Сортамент гнутых равнополочных швеллеров по ГОСТ 8278-83 из стали марок С255 и С375 по ГОСТ 27772-88

8.  Сортамент горячекатаных тонкостенных швеллеров с узкими параллельными полками по ТУ 14-2-204-76

9.  Сортамент горячекатаных швеллеров по ГОСТ 8240-89

Уголки:

10.  Сортамент горячекатаных равнополочных уголков по ГОСТ 8509-93

11.  Cортамент горячекатаных неравнополочных уголков по ГОСТ 8510-86

Замкнутые профили:

12.  Сортамент гнутых замкнутых сварных профилей квадратного сечения по ГОСТ 30245-2003 (квадратные трубы)

13.  Сортамент гнутых замкнутых сварных профилей прямоугольного сечения по ГОСТ 30245-2003 прямоугольные трубы)

14.  ТУ-36-2287-80 (квадратные трубы)

15.  ТУ-67-2287-80 (прямоугольные трубы)

16.  Трубчатые балки квадратной формы поперечного сечения EN 10291 (РАУТАРУУККИ)

17.  Трубчатые балки прямоугольнойной формы поперечного сечения EN 10291 (РАУТАРУУККИ)

Круглые трубы:

18.  Сортамент стальных электросварных прямошовных труб ГОСТ 10704-91

19.  Трубчатые балки круглой формы поперечного сечения EN 10291 (РАУТАРУУККИ)

Тавры:

20.  Сортамент тавров с параллельными гранями полки по ТУ 14-2-685-86

Сплошные сечения:

21.  Сортамент горячекатаного квадратного проката по ГОСТ 2591-88

22.  Сортамент горячекатаного круглого проката по ГОСТ 2590-88

Z-образные профили:

23.  Сортамент гнутых равнополочных профилей по ГОСТ 13229-78 из стали марок С235 и С245 по ГОСТ 27772-88

24.  Сортамент гнутых равнополочных профилей по ГОСТ 13229-78 из стали марок С255 и С345 по ГОСТ 27772-88

С-образные профили:

25.  Сортамент гнутых равнополочных С-образных профилей по ГОСТ 8282-83 и по ТУ 67-559-83

Отличительные особенности

Металлопрокат изготавливается из сплавов различной стали. Его подразделяют на два основных вида:

  • фасонный;
  • сортовой прокат.

Чем же они отличаются? Если говорить простым языком, к фасонному типу относятся пустотелые элементы из металла. Это означает, что в поперечном сечении они имеют сплошную невыпуклую геометрическую фигуру. Яркими представителями этой разновидности являются уголки, швеллеры и профили. К сортовому типу относятся металлические элементы, не имеющие полости. То есть в поперечном сечении они выпуклые. Представить себе сортовой металлопрокат можно, взглянув на металлический прут.

Термообработка проката

Путем термообработки готового проката получают металл с увеличенными механическими характеристиками, за счет чего в изделиях и конструкциях можно применять металл меньшего сечения, что, в свою очередь, уменьшает их массу и стоимость.

Основные виды термообработки проката: закалка, закалка с отпуском, нормализация с прокатного или отдельного нагрева, а также ускоренное охлаждение. Отдельное место занимает термомеханическая обработка, о которой пойдет речь в разделе 17. Следует также отметить, что в последнее время получение необходимых механических свойств и микроструктуры проката стараются обеспечить непосредственно в самом прокатном стане без дополнительной операции термообработки в отдельном агрегате.

Экономия за счет применения термообработанного металла составляет от 15 до 60 %. Кроме того, термообработка повышается и срок службы изделий. Например, термообработанные рельсы служат в 1,7…2 раза дольше.

Особенно важной является возможность замены легированных сталей на углеродистые, механические свойства которых после термообработки соответствуют легированным сталям. При этом цена углеродистых сталей значительно ниже

Например, при производстве арматуры все чаще вместо дорогостоящей стали 30ХГСА используют сталь 3, которую подвергают термообработке (чаще всего ускоренному охлаждению)

При этом цена углеродистых сталей значительно ниже. Например, при производстве арматуры все чаще вместо дорогостоящей стали 30ХГСА используют сталь 3, которую подвергают термообработке (чаще всего ускоренному охлаждению).

В зависимости от марок стали выполняются следующие виды термической обработки горячекатанной листовой стали: нормализация, закалка с последующим отпуском, замедленное охлаждение, и высокотемпературный отпуск.

Окончательная термическая обработка холоднокатаной листовой стали — обязательная операция при всех способах холодной прокатки. Ее назначение — придать готовому прокату необходимые служебные свойства и однородную мелкозернистую структуру, а также снять наклеп и внутренние напряжения. Наилучшие результаты для получения мелкозернистой структуры металла дает двойная термическая обработка, состоящая из нормализации и последующего низкотемпературного смягчающего отжига.

Большим шагом вперед в термической обработке холоднокатаного металла стало применение агрегатов непрерывного отжига (АНО). Продолжительность отжига в АНО в 10 раз меньше, производственная площадь составляет 40%, численность обслуживающего персонала 30%, затраты на оборудование 75%, расход энергии 77% относительно отжига рулонов в колпаковых печах.

Одним из самых перспективных способов упрочнения сортового проката в настоящее время является термомеханическая обработка в технологическом потоке за чистовыми клетями станов. Чаще всего для этого используется ускоренное охлаждение. При этом конечные свойства металла зависят от марки стали, сечения проката, степени деформации и температуры металла перед закалкой, закалочной среды и температуры отпуска. Например, полосы периодического профиля арматурной стали диаметром 10 мм из низколегированной марганцовистой стали 25ГС в результате термомеханической обработки в потоке имеют предел прочности, равный 115…130 кгс/мм2 (повышается в
два раза), и относительное удлинение 10…13%.

Упрочняющая термическая обработка сортового проката с отдельного нагрева в термических отделениях прокатных цехов из-за значительного коробления менее развита, чем термическая обработка листового проката.

Двутавр СТО АСЧМ 20 93: основные параметры и требования

СТО АСЧМ 20-93 «Прокат стальной сортовой фасонного профиля. Двутавры горячекатаные с параллельными гранями полок» уже не является ГОСТом, а вводит определенные технические условия производства для изделий, выполненных из нелегированной и низколегированной стали. Начало действия – 1 января 1994 года.

Основные нормативные акты, на которые опирается этот регламент, следующие:

  • ГОСТ 535-88 «Прокат сортовой и фасонный из стали углеродистой обыкновенного качества». Общие технические условия.
  • ГОСТ 19281-89 «Прокат из стали повышенной прочности». Общие технические условия.
  • ГОСТ 27772-88 «Прокат для строительных стальных конструкций». Общие технические условия.
  • ГОСТ 7566-81 «Прокат и изделия дальнейшего передела». Правила приемки, маркировки, упаковки, транспортирования и хранения.

ГОСТ СТО АСЧМ 20-93

В соответствии с СТО АСЧМ 20-93 выделяется следующий сортамент. По соотношению размеров и формам профиля двутавры делят на 3 вида: нормальные (Б) с параллельными гранями полок; широкополочные (Ш) с параллельными гранями полок (имеют большую длину граней нежели нормальные);колонные (К) с параллельными гранями полок (обладают большей толщиной граней; самый тяжелый вид балок, но и самый износоустойчивый).

Чертеж типовой двутавровой балки, описанной в регламенте, вы можете увидеть на схеме. Обозначения используются те же, что и в ГОСТе 8239-89. Примечания тоже совпадают (кроме последнего пункта). Таблицы со значениями приведены.

Возможное притупление углов полок должно быть не больше 3 мм, что обеспечивается особой технологией прокатки.  Уже на профиле этот показатель не проверяют, так как он не является принципиальным в строительстве.

Для предельных отклонений в  размерах и форме поперечного сечения также составлена таблица с рассчитанными значениями.

Длина двутавра – это длина условно вырезанной балки с перпендикулярными торцами. Двутавры мерной длины бывают следующими: 9, 10, 12, 15, 18, 24 метров, но, по желанию заказчика, возможно изготовить балки с иной мерной длиной в пределах от 8 до 24 м, интервал промежуточных размеров должен быть равен 0,1 м. Балки немерной длины или же длины, ограниченной в пределах немерной, изготавливаются в диапазоне от 4 до 24 м. Большие размеры балок ненадежны и поэтому не производятся.

Кривизна двутавра не может превысить 0,2% от общей его длины. По требованию клиента двутавры с высотой больше 300 мм производят с кривизной, не превышающей 0,1% от длины балки. Такие заказы обсуждаются в индивидуальном порядке.

Если потребитель потребует, можно изготовить балки с массой, имеющей отклонения от нормативной не более чем на 4%.

Очень важно, чтобы изделия не имели дефектов на поверхности, которые могут помешать их дальнейшему применению, а также испортить внешний вид изделия. Не допускаются повреждения площадью больше 1,5 см2; загрязнения; глубокие  трещины и сколы; закаты глубиной больше 1 мм, если  толщина элемента профиля меньше 10 мм, и глубиной больше 2 мм — при толщине элемента профиля свыше 10 мм

Поверхность можно очистить от дефектов или вырубить их с обязательным обеспечением плавного перехода (то есть, резкие изменения контура не допускаются). Глубина зачистки или вырубки не может превышать:

  • 1 мм — для профиля с толщиной до 10 мм;
  • 2 мм — для профиля с толщиной свыше 10 мм.

На торцах балок могут быть забоины, но они не должны превышать половины величины фактического отклонения по длине, а также заусенцы.

По требованию клиента маркировка на товаре выполняется несмываемой краской различных цветов (допустимые расцветки приведены в самом положении).

Проверку размера балок производят на расстоянии не менее 5 см от торцов профилей. Толщина стенки измеряется у торца изделия.

Для того, чтобы провести контроль механических свойств, а также испытание на изгиб в холодном состоянии можно использовать различные статистические неразрушающие методы, согласованные и одобренные сертифицирующими органами.

Краткие сведения о стальном прокате

Металл прокатывается следующим образом: лист движется и проходит между двумя валами прокатного станка, которые вращаются в разные стороны, и под их сильным давлением обжимается, в результате чего ширина/длина листа увеличивается, а толщина, напротив, уменьшается. Именно таким способом производится листовая сталь, различные рельсы балки, швеллеры и тому подобное.

Прокатка большей части стальных изделий производится в горячем состоянии (температура может составлять от 900 до 1200 градусов). Такая процедура называется горячей прокаткой. Но есть и холодная прокатка – это когда температура, соответственно, невысокая.

Обратите внимание! Прокатка считается самым распространенным методом обработки металлических изделий под высоким давлением. Именно таким образом обрабатывается свыше 75-ти процентов всей стали, которая на сегодняшний день выплавляется

Прокат стали широко используется не только в строительстве различных зданий, мостов и т. д., но также в Ж/Д транспорте и прочих производственных отраслях.

Крупнейшие производители сортового проката в России

К числу важнейших предприятий отрасли можно отнести: ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК» (Кемеровская область), ОАО «НСММЗ» (Свердловская область), ОАО «СЕВЕРСТАЛЬ-МЕТИЗ» (Вологодская область), ОАО «ММК-МЕТИЗ» (Челябинская область), ПАО «МЕЧЕЛ» (Челябинская область), ООО «АЭМЗ» (Краснодарский край), ПАО «НАДЕЖДИНСКИЙ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ ЗАВОД» (Свердловская область).

Среди федеральных округов (ФО) по выпуску сортового проката лидирует Уральский ФО, где во 2 кв. 2016 года было произведено 2 млн т продукции (43,3% от общероссийского объема), за ним следуют Сибирский ФО (19,8%) и Центральный ФО (11,9%). В совокупности во 2 кв. 2016 года на эти три федеральных коурга пришлось 75% выпуска сортового проката внутри РФ, т.е. почти столько же, сколько и в 3 кв. 2016 года (76,1%). Это, в свою очередь, говорит о равномерности внутригодового использования мощностей во всех федеральных округах.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Степан Волков
Наш эксперт
Написано статей
141
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации