Прокатное производство

Сортамент прокатных станов

Под сортаментом прокатной продукции понимают изделия, получаемые в промышленности прокаткой. Под сортамен­том стана понимают профили, прокатываемые на данном стане. Сортамент прокатываемых изделий весьма разно­образен. Его можно разделить на сортовые профили; прос­тые, фасонные и специального назначения (рис. 45).

Сортовые профили

Наиболее экономичными считаются те профили, при ис­пользовании которых получаются наименьшие отходы. Та­ковыми в основном являются профили, конфигурация кото­рых приближается к форме и размерам готовых изделий. Изделия, входящие в сортамент, в большинстве случаев содержатся в таблицах стандартов, помещаемых в специ­альных книгах, справочниках и каталогах.

В сортаменте в соответствии со специализацией прокат­ных станов имеется более 1500 типоразмеров простых и свыше 1000 типоразмеров фасонных профилей общего и специального назначений. Сортамент прокатных изделий, так же как и калибровка, тесно связан с общим развитием прокатного производства и вместе с ним непрерывно изме­няется и дополняется. Профили облегченного п специаль­ного назначений приобретают в нем все большую долю.

Анализ производства сортовой прокатной продукции по­казывает, что основная доля приходится на трубную заго­товку, катанку, крупносортный и мелкосортный металл. Значительно расширен сортамент экономичных профилей проката. Расширение сортамента обусловлено освоением новых экономичных профилей: широкополочных двутавро­вых балок, тонкостенных двутавровых балок, швеллеров и угловой стали с полкой переменной толщины.

За последние годы проведена большая работа по созда­нию новых станов для производства тонкостенных фасон­ных профилей общего назначения и специальных фасонных профилей. Ширина полок облегченных двутавровых балок и шнеллеров по новому стандарту увеличена на 20%, а толщина стенок уменьшена на 18—25%. Применение об­легченных двутавровых балок швеллеров и уголков с пе­ременной толщиной полок позволяет сэкономить от 10 до 20 % металла.

Стремление снизить массу конструкций привело также к прокатке профилей периодического сечения. Периодические профили служат заготовкой для изготовления деталей в машиностроении и, кроме экономии металла, дают резкое снижение трудоемкости изготовления машин. Улучшение сортамента не ограничивается только облегчением профилей и разработкой новых, более жестких профилей с высоким отношением момента сопротивления к единице сечения.

Важное значение имеет развитие производства терми­чески упрочненного проката из низколегированных марок сталей, дающих возможность резко снизить (на 20—25%) массу машин. Металлургические заводы освоили прокат арматурной стали из низколегированных марок с времен­ным сопротивлением σв≥550 МПа. Подбором химического состава металла добились еще более высоких показате­лей — σв арматурной стали достигло 900 МПа.

Применяя термомеханическую обработку сразу после прокатки, можно повысить σв арматуры еще в 2—3 раза. Поэтому перед научно-исследовательскими институтами и металлургическими заводами поставлена задача — разра­ботать регламентированный режим прокатки и охлаждения профилей из низколегированной стали с σв=2500— 3000 МПа. Дальнейшее развитие прокатного производства позволит еще шире развернуть борьбу за улучшение каче­ства проката и освоение производства новых профилей.

Сортовая сталь

Эту сталь разделяют на профили с простой геометрической формой (круглой, квадратной и полосовой) и фасонные профили.

Круглую сталь прокатывают на сортовых рельсобалоч­ных станах диаметром от 5 до 250 мм. Круглую сталь диа­метром до 9 мм (катанку) прокатывают на проволочных станах литейного типа и поставляют в бунтах массой 80— 100 кг и на проволочных непрерывных и полунепрерывных станах в бунтах массой 200—500 кг. Круглую сталь диа­метром до 10 мм прокатывают на проволочных станах и поставляют в бунтах; круглую сталь диаметром до 30 мм прокатывают па мелкосортных станах, ее можно постав­лять в бунтах.

Квадратную сталь прокатывают с размерами сторон от 5 до 250 мм. Квадратную сталь всех размеров прокатывают в прутках, а со стороной квадрата до 16 мм—в прутках и в бунтах. Квадратную сталь до 100 мм прокатывают с остры­ми углами, свыше 100 мм —с закругленными углами радиу­сом не более 0,15 стороны квадрата.

К полосовой стали относят ленту стальную горячеката­ную (сталь обручную), прокатываемую на сортовых станах с катаной кромкой или из рулонной листовой стали, разре­заемой на дисковых ножницах на ленту определенной ши­рины, а также штрипсы сортовые, прокатываемые на сор­товых и штрипсовых станах. Полосовую сталь прокатыва­ют шириной от 12 до 200 мм и толщиной от 4 мм и более.

Фасонные профили

Фасонные профили проката подразделяют на профили об­щего назначения (угловую равнобокую и неравнобокую сталь) и специального (отраслевого) назначения, применя­емые в различных отраслях народного хозяйства.

Угловые профили прокатывают на сортовых и рельсоба­лочных станах. В ГОСТах их обозначают номерами, кото­рые соответствуют ширине полок. Угловые равнобокие про­фили прокатывают от № 2 до № 25, что соответствует ши­рине полок от 20 до 250 мм. Неравнобокис угловые профи­ли (номер указывают дробью) прокатывают от № 2,5/1,6 до № 25/16. Толщина полок уголков составляет в зависи­мости от номера профиля от 3 до 30 мм, причем угловые профили одинакового номера прокатывают с различной толщиной полок (50×50×3÷4; 40×50×5; 75×75×5÷9 и др).

Двутавровые балки прокатывают на рельсобалочных станах (размером от 20 и выше) и сортовых станах (размером до № 20). Внутренние грани фланцев имеют уклон 1 : 10. Прочность балок характеризуется моментом сопротивления, который зависит от соотношения площади отдельных элементов сечения.

Для строительства применяют балки с тонкой стенкой и с возможно более широкими полками. Такие балки при меньшей массе обладают большей прочностью, чем соот­ветствующие по номеру балки, но с более толстой стенкой и менее широкими полками.

На прокатных станах изготавливают также балки с па­раллельными полками, для получения которых станы обо­рудуют специальными универсальными клетями с горизон­тальными и вертикальными валками.

Швеллеры прокатывают на рельсобалочных станах (крупные размеры от № 20 и выше) и сортовых станах (мелкие размеры до № 20 высотой от 50 до 400 мм). В не­которых отраслях народного хозяйства используют профили швеллеров № 14, 16, 18, 20, 30. Швеллеры стремятся получать с возможно более тонкими стенками и более ши­рокими полками. При высокой прочности такие швеллеры имеют меньшую толщину стенки и меньшую массу, чем обычные швеллеры такого же номера.

Шестигранную сталь (с диаметром вписанного круга от 8 до 100 мм) прокатывают на сортовых станах. Прокатывают также следующие размеры этой стали: 23, 27, 29, 41, 43, 44, 46, 53, 56, 57 и 67 мм.

К фасонным профилям специального (отраслевого) на­значения можно отнести следующие.

По ГОСТ 5781—75 прокатывают круглую периодическую сталь 21 (арматурную) для армирования обычных и пред­варительно напряженных железобетонных конструкций на сортовых станах. Арматурная сталь периодического профи­ля представляет собой круглые стержни с двумя продоль­ными ребрами (усами) в местах разъема валков и с попе­речными выступами на верхнем и нижнем контурах профи­ля, идущими по трехзаходной или двухзаходной (для диаметров 6—8 мм) винтовой линии (рис. 46). Профили вы­пускают от № 6 до № 80, причем номер периодического про­филя обозначает его номинальный диаметр, соответствующий номинальному диаметру равновеликой по площади поперечного сечения гладкой круглой стали. Выступы на профиле обеспечивают увеличение сцепления арматуры с бетоном (у периодической стали оно в 2—4 раза больше, чем у круглой гладкой).

Профили круглой периодической стали для армирования железобетонных конструкций

В зависимости от механических свойств (табл. 4) арма­турную сталь периодического профиля делят на четыре класса: А-II, А-III, А-IV, А-V. Профиль арматурной стали класса А-II приведен на рис. 46, а. Специальная арматур­ная сталь Ас-II имеет профиль, показанный на рис. 46, в. Арматурная сталь этого типа имеет поперечные выступы, идущие по винтовым линиям с одинаковым заходом на верхнем и нижнем контурах профиля. Профиль арматур­ной стали класса А-III показан на рис. 46,б, а классов А-IV и А-V — на рис. 46, г. Поперечные выступы арматур­ной стали этих классов идут по винтовым линиям, но име­ют на одном контуре профиль правый, а на другом левый заходы «елочкой». Специальная арматурная сталь классов Ас-II, А-IV и А-V (рис. 46, в, г) предназначена для исполь­зования прн пониженных температурах. Особенность про­филя этой арматурной стали — чередование на его верхнем и нижнем контурах пологих полукруглых углублений и вы­ступов.

Стали, применяемые для изготовления арматуры периодического профиля

Потребителям арматурную сталь периодического про­филя класса А-II диаметром до 12 мм и класса А-III диа­метром до 10 мм поставляют в бунтах или прутках, а сталь больших диаметров — только в прутках. Арматурную сталь классов А-IV и А-V прокатывают в прутках, а диа­метром до 8 мм — в прутках или бунтах по согласованию с потребителем. Длина прутков составляет от 6 до 12 м, допускается изготовление прутков длиной от 5 до 25 м.

Профили № 2, 3, 4, 6, 8 для оконных и фонарных пере­плетов в промышленных зданиях прокатывают на мелко­сортных станах. Профили толщиной 3,3 мм используют взамен старых профилей такой же конфигурации толщиной 3,8 мм. Для переплетов попой конструкции это дает до 20 % экономии металла и значительную экономию топлива в результате уменьшения потерь тепла зданиями.

Полособульбовые несимметричные и симметричные профили прокатывают на сортопрокатных станах для судо­строения. Полособульбовые симметричные профили преду­смотрены высотой от 40 до 300 мм, шириной от 17—18 до 86—90 мм в зависимости от высоты. Масса 1 м профиля составляет от 1,75 до 47,8 кг. Усиленные профили преду­смотрены высотой от 60 до 400 мм, шириной от 31—33,5 до 147—151 мм в зависимости от высоты и толщины от 5 до 15 мм. Масса 1 м усиленного профиля от 4,15 до 101,1 кг.

Применение полособульбовых симметричных профилей взамен профилей несимметричных дает значительную эко­номию металла и позволяет сократить трудоемкость работ при строительстве судов в связи с тем, что отпадает часть операций по гибке и правке профилей, а также уменьшает­ся объем работ по сварке и резке.

Шпунтовые профили прокатывают на рельсобалочных станах и применяют в гидростроительстве. Для сооружения ячеистых конструкций используют шпунтовые плоские про­фили ШП-1 и ШП-2 для протинофильтрацнонных завес (шпунтовые корытные профили ШК-1, ШК-2) и для под­порных стенок и причальных сооружений (шпунтовые зето­вые профили).

Различают рельсы железнодорожные для широкой и уз­кой колеи. Профиль рельса характеризуется массой 1 м длины. Рельсы шириной колен Р38, Р43, Р50, Р65, Р75 и узкой колеи Р8, P11, Р15, Р18, Р24 прокатывают на рельсо­балочных станах по соответствующим стандартам, техни­ческим условиям и согласованным с Министерством путей сообщения чертежам.

Листовую сталь подразделяют на тонколистовую (тол­щина листа менее 4 мм) и толстолистовую (толщина листа больше 4 мм). Различают листовой прокат: котельный, то­почный, судостроительный, автотракторный, электротехни­ческий, жаропрочный, жесть и др.

Трубы подразделяют на бесшовные и сварные. Сорта­мент труб весьма разнообразный. По поперечному сечению различают круглые, овальные, прямоугольные, ребристые и другие трубы; по назначению водогазопроводные, нефте­проводные, бурильные, обсадные, котельные, конструкцион­ные, для магистральных трубопроводов и др.