книги из ГПНТБ / Грицук Н.Ф. Производство широкополочных двутавров

H. Ш. ГРИЦУК, С. П. АНТОНОВ

ПРОИЗВОДСТВО

ШИРОКОПОЛОЧНЫХ

ДВУТАВРОВ

I КОНТРОЛЬНЫЙ 1 Э і ^ 5 г ' - Д

МОСКВА „МЕТАЛЛУРГИЯ" 1973

УДК 621.771.261

УДК 621.771.261

Рассмотрена технология производства широкополочных двутав­ ров на отечественных, а также на новейших зарубежных специализи­ рованных универсальных и комбинированных станах. Приведены характеристики основного и вспомогательного оборудования, средств автоматизации и технологического контроля. Рассмотрена технология получения широкополочных двутавров из литых заготовок, а также сваркой из листов. Приведены технико-экономические характеристики работы прокатных станов и агрегатов сварки.

Книга рассчитана на инженерно-технических работников метал­ лургических и машиностроительных заводов, проектных и научноисследовательских институтов. Может быть полезна аспирантам и студентам металлургических и машиностроительных специальностей вузов. Ил. 133^Табл. 58. Список лит.: 50 назв.

® Издательство <Металлургия». 1973.

Введение

Директивами X X I V съезда КПСС по пятилетнему плану развития народного хозяйства СССР на 1971—1975 гг. предусмотрено дальней­ шее расширение сортамента и увеличение выпуска экономичных видов проката, с тем чтобы существенно повысить эффективность применения металла в народном хозяйстве. В девятой пятилетке для

Уже в первые годы после освоения прокатки и применения дву­ тавровых профилей четко обозначились следующие основные требо­ вания к этому виду прокатной продукции: размеры двутавров по

Эти требования были продиктованы стремлением улучшить ис­ пользование металла в двутавровых балках, упростить изготовление металлоконструкций из этих профилей и расширить область приме­ нения этого вида прокатной продукции. Однако накопленный опыт

На этих станах удалось прокатать двутавры высотой до 750 мм с полками шириной около 300 мм и уклонами внутренних их поверх­ ностей не менее 8%. Дальнейшее увеличение высоты двутавров и ширины полок оказалось невозможным из-за недостаточной проч­ ности рабочих валков, ограниченной их длины, низкой температуры конца прокатки и ряда других причин.

Еще более трудной задачей оказалась прокатка на этих станах облегченных и тонкостенных широкополочных двутавров без укло­ нов на внутренних и внешних поверхностях полок. Для получения таких профилей требовалось увеличить число проходов, мощность двигателей и диаметры рабочих валков, повысить скорость прокатки, установить дополнительные клети для размещения добавочных ка­ либров, а также внести ряд других крупных изменений в технологию и оборудование, осуществление которых на прокатных станах обыч­ ных типов было связано с большими техническими трудностями. По этим причинам на крупносортных и рельсобалочных станах с кле­ тями дуо и трио удалось освоить прокатку тонкостенных и облегчен­ ных широкополочных двутавров высотой до 400—450 мм с полками, ширина которых не превышала 240—260 мм, а уклоны внутренних поверхностей составляли не менее 1,5—2%.

5

При прокатке двутавров в четырехвалковых клетях за счет изменения настройки рабочих валков появилась возможность полу­ чать профили с различной толщиной стенок и полок. На станах обычных типов для прокатки каждого профилеразмера двутавра требовались специальные валки или калибры, что существенно сдерживало развитие сортамента этого вида проката. Станы с четырехвалковыми клетями для производства двутавровых профилей широкого сортамента в отличие от обычных станов с клетями дуо или трио повсеместно стали называть универсальными балочными станами, а установленные на них четырех валковые клети — универ­ сальными клетями.

Несмотря на более высокую стоимость, двутавры с широкими и параллельными полками стали широко применять в промышленном и гражданском строительстве, так как при одинаковом моменте со­ противления масса новых двутавров уменьшилась на 15—20% по

конструкций с применением широкополочных двутавров произво­ дительность труда увеличилась почти в два раза.

Для повышения экономичности двутавровых профилей в нашей стране в период с 1956 по 1961 г. ОСТ 10016—39 на двутавровые профили обычных типов был заменен на ГОСТ 8239—56. Новый сортамент двутавров обеспечил по сравнению со старыми однотип­ ными профилями экономию металла до 10—12%.

В европейских странах и США в этот период также были разрабо­ таны новые стандарты на более экономичные (на -~7,5%) по расходу Металла двутавры с широкими и параллельными полками. Необхо­ димость освоения этих облегченных и тонкостенных профилей потре­

с 1955 г. В 1965 г. производство новых экономичных двутавров с ши­ рокими и параллельными полками в европейских странах составило 67,4%, в 1967 г. — около 75% и в 1970 г. — почти 82% общего вы­ пуска этих профилей. В США в 1970 г. производство двутавров с ши­ рокими и параллельными полками составило около 80% всего про­ изводства двутавров, по сравнению с 50% в 1954 г.

В период с 1960 по 1970 г. в большинстве крупнейших капита­ листических стран были продолжены строительство новых и рекон­ струкция действующих станов, для прокатки экономичных двутав­ ров с широкими и параллельными полками. В Японии с 1961 по 1969 г. построено четыре специализированных универсальных балочных стана для прокатки широкополочных двутавров высотой до 1000 мм и реконструировано еще четыре стана для производства более мелких профилей этого типа. Новейшие станы для прокатки

6

широкополочных двутавров в последние годы построены в США, Канаде, Англии, Люксембурге, ЮАР, Австралии и других странах.

Большинство новых станов рассчитано на прокатку широкопо­ лочных двутавров высотой до 600 мм. Это объясняется преимущест­ венным использованием широкополочных двутавров высотой от 300 до 600 мм. Для удовлетворения потребности промышленности и строительства в двутаврах крупных размеров экономически целе­ сообразно использовать действующие станы для прокатки широко­ полочных двутавров высотой 1000—1100 мм, а для производства профилей более мелких размеров следует строить новые или рекон­ струировать действующие станы.

Универсальные балочные станы для прокатки широкополочных двутавров высотой более 600 мм построены в последние годы только в тех странах, которые до этого не имели станов для производства крупноразмерных профилей (Англия, Япония).

К 1970 г. общее количество станов для прокатки двутавров с ши­ рокими и параллельными полками составило 52, включая 11 универ­

новлено, что при расширении области применения стальных конструк­ ций в строительстве и постепенной замене обычных двутавров с укло­ нами на более экономичные с широкими и параллельными полками ежегодная потребность народного хозяйства в профилях к 1975 г. составит 3,5—4,0 млн. т.

Удовлетворение потребности народного хозяйства в широко­ полочных двутаврах может быть достигнуто только путем органи­ зации массового производства этих профилей на специализирован­ ных универсальных балочных станах большой производительности. Горячая прокатка двутавров на таких станах является наиболее экономичным способом получения этих профилей. Себестоимость

разницей в производительностях установок для сварки и прокатного стана (в 7—10 раз), а также относительно высокой стоимостью ли­ стовой стали и специальных низкотавровых профилей. В настоящее время применение сварных двутавров ограничено, так как нет доста­ точной уверенности в надежности сварного шва, особенно в том слу­ чае, если сварные конструкции используются для строительства мостов, высотных зданий и других ответственных сооружений. Со­ временные методы контроля сварного шва с помощью ультразвука и проникающих излучений значительно повышают стоимость двутав­ ров при массовом производстве. По этим причинам производство двутавров методом сварки в мировой практике пока не находит широкого применения. Показателен в этом отношении опыт Японии, которая, имея к 1968 г. три экспериментальные установки разных типов для получения сварных двутавров современными методами, все же организовала массовое производство этих профилей на спе­ циализированных прокатных станах.

7

Г л а в а I

РАЗВИТИЕ И СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОИЗВОДСТВА ШИРОКОПОЛОЧНЫХ ДВУТАВРОВ

СПОСОБЫ ПРОИЗВОДСТВА ШИРОКОПОЛОЧНЫХ ДВУТАВРОВ

Известные в настоящее время способы производства металличес­ ких двутавровых профилей с широкими и параллельными полками могут быть разделены на: 1) способы получения широкополочных двутавров горячей прокаткой на станах обычных типов без уни­ версальных клетей; 2) способы получения широкополочных двутавров горячей прокаткой с использованием универсальных кле­ тей; 3) другие способы производства двутавров.

Длительное время одним из наиболее распространенных спосо­ бов получения широкополочных двутавров на зарубежных и оте­ чественных станах, оборудованных клетями дуо и трио, являлся способ прокатки этих профилей в прямых калибрах. Для этого спо­ соба прокатки двутавров характерно параллельное расположение горизонтальной оси симметрии профиля относительно оси вращения валка во всех калибрах. На рис. 1 приведена схема прокатки дву­ тавра высотой 380 мм с полками шириной 140 мм в прямых калибрах на одном из крупносортных станов США.

Особенностью прокатки двутавров в прямых калибрах является интенсивная утяжка фланцев по ширине в закрытых и незначитель­ ное приращение их ширины в открытых частях калибров. По этой причине высоту прямоугольной заготовки, задаваемой в первый фасонный (разрезной) калибр, необходимо иметь в 1,8—2,2 раза больше ширины полок прокатываемого двутавра. Увеличение ши­ рины полок прокатываемого двутавра требует примерно пропорцио­ нального увеличения высоты заготовки, возможности обжатия кото­ рой в разрезном калибре ограничены условиями ее захвата и устой­ чивости. Условия захвата металла в разрезном калибре ухудшаются при увеличении высоты прокатываемого двутавра, так как разре­ зающий гребень при этом способе калибровки становится более ту­ пым. Резка прямоугольной заготовки тупым гребнем вызывает по­ вышенную утяжку фланцев, для компенсации которой необходимо дополнительное увеличение высоты исходной заготовки. Кроме того, при прокатке двутавров больших размеров из-за значительной ши­ рины профиля и тупых гребней давление металла на валки резко

9