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

Т а б л и ц а 53

Т Е Х Н И К О - Э К О Н О М И Ч Е С К И Е П О К А З А Т Е Л И Р А Б О Т Ы С Д В О Е Н Н О Г О

расчете себестоимости готовой продукции. Некоторые производ­ ственно-технические данные агрегатов содержатся в табл. 56.

Из приведенного анализа технико-экономических показателей ра­ боты зарубежных агрегатов высокочастотной сварки двутавровых профилей можно сделать следующие выводы: 1) себестоимость произ­ водства сварных двутавров с увеличением веса погонного метра про­ филя уменьшается так же, как это имеет место на прокатном стане; 2) доля затрат на производство двутавров способом высокочастотной сварки составляет от 9 до 21% стоимости исходного листа; 3) в себе­ стоимости готовой продукции основная доля (от 60 до 80%) затрат приходится на основное оборудование и заработную плату.

В нашей стране большие работы по созданию промышленной тех­ нологии производства сварных широкополочных двутавров с по­ мощью стыковой высокочастотной сварки выполнены Институтом

292

П р и м е ч а н и е . Расчеты с д е л а н ы на м е т р и ч е с к у ю т о н н у .

293

циальных низкотавровых профилей, идущих на полки, и из листо­ вой стали с помощью индукционной высокочастотной сварки с часто­ той тока около 8000 гц. Такая технология позволяет не только уве­ личить скорость сварки, а следовательно, и производительность агрегата, но и существенно повысить качество сварных двутавров за счет вынесения сварного соединения из зоны высоких напря­ жений при нагрузке.

ВНИИметмаш совместно с ИЭС им. Е. О. Патона разработал и из­ готовил опытно-промышленную линию для производства сварных

мощью высокочастотных индукторов", питаемых от четырех генера­ торов мощностью по 100 кет.

Принципиальным отличием отечественной технологии получения сварных широкополочных двутавров от технологии фирмы АМФ— Термантул является: 1) применение высокочастотного индукционного нагрева кромок элементов двутавра перед сваркой вместо высоко­ частотного нагрева с помощью скользящих контактов; 2) фиксация таврового профиля (полки) относительно листа (стенки) за выступ тавра вместо фиксации полосы, идущей на полки за наружные кромки.

Замена нагрева с помощью быстроизнашивающихся скользящих контактов индукционным нагревом позволяет значительно повысить

294

надежность работы установки. Отказ от фиксации полок за кромки позволил устранить смещение металла в зоне сварки за счет коле­ баний ширины полосы и получить более качественные сЕарные со­ единения.

Опытная установка состоит из загрузочного участка, роликов для изгиба и фиксирующих роликов, индукторов для подогрега кромок перед сваркой, двух рабочих клетей с общим приводом для сдавли­ вания кромок элементов двутавра, нагретых индуктором, устройств для снятия грата и дополнительного обжатия сварного ссединения с целью повышения его пластических свойств.

Перед сваркой элементы двутавра укладывают на ролики роль­ гангов загрузочного участка установки. Лист, идущий на стенку двутавра, укладывают горизонтально, низкотавровые профили, пред­ назначенные для полок, устанавливают вертикально.

В роликах для изгиба полки изгибают с таким расчетом, чтобы кромка выступа низкотаврового профиля встречалась с кромкой листа стенки под углом 2—5°. В таком положении элементы двутавра про­ ходят индукторы и поступают в валки первой рабочей клети, которая сжимает их с усилием по 15 Т.

Сварку двутавра осуществляют путем последовательного сбли­ жения и сдавливания его элементов по мере нагрева индукторами кромок. После сварки со сварного шва с помощью резцов гратоснимателей удаляют наплывы металла. Во второй рабочей клети привод­ ными вертикальными и холостыми горизонтальными роликами про­ изводят обжатие сварного шва для повышения его пластических свойств.

На основе результатов работы опытно-промышленной установки для получения сварных широкополочных двутавров Гипросталь сов­ местно с ВНИИметмаш, ИЭС им. Е. О. Патона и ЦНИИпромзданий разработали промышленную технологию производства этих про­ филей.

На рис. 130 приведена схема расположения оборудования в цехе для производства сварных широкополочных двутавров рассмотрен­ ным выше способом.

Оборудование рассчитано на производство двутавров высотой от

Технология изготовления сварных двутавров на промышленном агрегате аналогична рассмотренной выше. Отличие состоит в том, что после выхода из сварочного агрегата двутавры с помощью уста­ новок контактно-дуговой резки оплавлением могут раскраиваться на длины от 6 до 24 м. Разработанный во ВНИИметмаше этот высоко­ производительный способ резки сортовых фасонных профилей за­ ключается в том, что между вращающимся гладким диском тол­ щиной 3—4 мм и разрезаемым профилем, к которому подведено на­

295

Для получения полок сварных двутавров используют низкотавро­ вые профили, прокатываемые на сортовых станах. На рис. 131 при­ ведена калибровка валков для получения низкотаврового профиля размером 310 X 16 X 12 мм на крупносортном стане 600 из заготовки сечением 250 X 180 мм. Особенностью калибровки является воз­ можность изменения ширины профиля за счет настройки разрезного калибра. Для более надежного выполнения выступа тавра размер

26W0

сечения заготовки впоследствии был изменен на 210 X 185 мм с не­ большой корректировкой калибровки.

Успехи, достигнутые в последнее время в технологии производ­ ства сварных профилей, значительно расширили возможности ис­ пользования этого способа для получения широкополочных двутав­ ров. Вместе с тем основные экономические показатели работы агре­ гатов для получения сварных двутавров еще уступают аналогичным показателям работы современных универсальных балочных станов. Это прежде всего относится к производительности агрегатов, произ­ водительности труда, себестоимости продукции. Поэтому горячая прокатка широкополочных двутавров на современных универсаль­ ных балочных станах продолжает оставаться наиболее экономичным способом получения этих профилей, особенно в условиях большой (3,5—5,0 млн. m в год) потребности их в стране.

Таким образом, агрегаты для высокочастотной сварки двутавро­ вых профилей создают не для замены современных прокатных станов, эффективно производящих эту продукцию, а для их дополнения, что позволяет расширить сортамент экономичных строительных профи­ лей. Наиболее экономически эффективно использование этих агрега-

296

тов для производства особо легких двутавровых профилей, для изго­ товления которых требуется применение сварочных устройств не­ большой мощности. В этом случае резко уменьшаются затраты на оборудование и сооружение агрегата сварки, что позволяет умень-

/6,5

с к о г о з а в о д а

шить себестоимость выпускаемой продукции. На металлургическом заводе в Тобата (Япония) на опытно-промышленной установке про­ изводят особо легкие и тонкостенные двутавры высотой менее 100 мм, производство которых на прокатных станах оказалось технически невозможным.

Использование агрегатов высокочастотной сварки эффективно при производстве двутавровых профилей партиями небольшой массы (менее 50 т). Перестройка сварочного агрегата для производства

297

двутавра другого размера продолжается от 0,5 до 3 ч, т. е. занимает примерно столько времени, сколько перестройка современного про­ катного стана, оборудованного механизмами для смены валков. Однако, учитывая, что производительность прокатного стана зна­ чительно больше производительности сварочного агрегата, абсо­ лютные потери продукции в результате простоя прокатного стана велики.

В последнее время за рубежом проведены исследования по опре­ делению выносливости горячекатаных и сварных двутавров. В уни­

374 однопролетные балки длиной 3050 мм. При изготовлении балок использовали сталь марок А-36, А-441 и А-514 с пределом текучести от 2520 до 7020 кГ/см2. Сварные и горячекатаные балки изготовляли из стали одной плавки, прошедшей одинаковую термообработку.

Сварные балки изготавливали из трех листов. Основные валиковые швы между полками и стенкой выполняли со стороной 3,75 мм методом автоматической сварки под слоем флюса. Высота сварной балки 341 мм, ширина полки 171 мм, толщина стенки 7,1 мм, полок 9,5 мм. Горячекатаные балки имели аналогичные размеры.

Сварные и горячекатаные балки, изготовленные из стали трех марок, испытывали в широком диапазоне изменения нагрузок и на­ пряженного состояния. Основной задачей было выявление зависи­ мости между напряженным состоянием и критическим циклом нагружений, изменявшимся в пределах от 50 тыс. до 10 млн.

Статистическая обработка результатов испытаний показала, что критическое число циклов нагружения JV И диапазон напряжений цикла SR (в тыс. фунтов/кв. дюйм) связаны между собой для свар­ ных балок зависимостью:

lg N = 10,870 — 3,372 lg SR.

Аналогичная зависимость для горячекатаных двутавров имеет вид lg N = 10,637 — 2,943 lg SR.

Сравнение полученных данных о выносливости сварных и горяче­ катаных балок показывает, что сварные балки, имеющие более опре­

При испытаниях горячекатаных балок трещины чаще всего воз­ никали на поверхности растянутой полки. В большинстве балок, под­ вергнутых испытанию, возникла только одна трещина вблизи оси

Проведенные эксперименты показывают, что для металлоконструк­ ций, элементы которых работают при динамических или знакопере-

298

менных нагрузках, горячекатаные двутавры в настоящее время яв­ ляются более надежным видом металлоизделий, чем сварные про­ фили.

ПРОИЗВОДСТВО ДВУТАВРОВ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

На станах, оборудованных универсальными рабочими клетями, наряду с производством обычных двутавров широкого назначения в последнее время организуется производство ряда специальных широкополочных двутавровых профилей, прокатка которых на ста­ нах других типов невозможна.

В Японии и Англии на универсальных балочных станах освоена прокатка сверхтяжелых двутавровых профилей, используемых в про­ мышленном и гражданском строительстве для нижних поясов зданий высокой этажности. В табл. 57 приведены основные характеристики таких профилей, выпускаемых японской фирмой Явата сейтецу.

Масса одного метра длины сверхтяжелых двутавров обычно на­ много превышает максимальную,массу метра длины профилей, про­

299

производят по особой технологии, но на том же оборудовании, ко­ торое применяется для получения обычных двутавров.

Для прокатки сверхтяжелых двутавров используют имеющиеся на заводе слитки максимальной массы. В связи с тем что прокатку сверх­ тяжелых двутавров на блюминге и в универсальных клетях, как правило, осуществляют с одного нагрева в колодцах, для получения этих профилей желательно использовать слитки с двутавровой фор­ мой поперечного сечения. Это дает возможность уменьшить количе­ ство проходов на блюминге и повысить температуру металла, посту­ пающего в универсальные клети стана. В этом случае обрезку кон­ цов блюма и раскрой его на ножницах блюминга не проводят. Массу и размеры слитка выбирают из расчета получения готового профиля необходимой длины.

При использовании слитков с прямоугольной формой попереч­ ного сечения температура металла после прокатки на блюминге обычно недостаточна для дальнейшей его прокатки в универсальных

минге разрезают на ножницах или вручную кислородно-пропановым резаком.

В процессе прокатки на блюминге широко применяют осадку рас­ ката по высоте в ребровых калибрах, что дает возможность исполь­ зовать слитки значительно большей ширины, а следовательно, и массы для получения заданной ширины блюма.

В универсальных клетях прокатку сверхтяжелых двутавров про­ водят по специальным режимам обжатий, при меньшем количестве проходов и пониженных скоростях, что дает возможность избежать больших динамических нагрузок на оборудование клетей и роль­ гангов.

После прокатки в чистовой универсальной клети раскат не пере­ дают на холодильник, а охлаждают на рольганге вблизи рабочей клети. Затем раскат краном доставляют на участок пил холодной резки. Такая последовательность операций позволяет избежать мест­ ных перегрузок несущих конструкций холодильников, рольгангов и другого оборудования хвостовой части стана, не рассчитанных на производство сверхтяжелых двутавров. Правку сверхтяжелых дву­ тавров проводят только в том случае, если мощность правильных прессов, имеющихся на стане, достаточна для этого.

Т а б л и ц а 58

О С Н О В Н Ы Е Х А Р А К Т Е Р И С Т И К И Ш И Р О К О П О Л О Ч Н О Й Д В У Т А В Р О В О Й С В А И Ф И Р М Ы Я В А Т А С Е Й Т Е Ц У

300

Производительность стана при прокатке сверхтяжелых двутавров резко снижается из-за нарушения ритма его работы. Однако в связи

f i f e

дольной жесткости двутавровые сваи можно забивать на большие

вых станах.

Для перекрытий при строительстве туннелей подземных перехо­ дов японской фирмой Фудзи сейтецу освоено производство широко­ полочного двутавра с рифленой внешней поверхностью полок разме­ ром 190 X 197 X 5 X 7 мм. Такие профили прокатывают на станах с универсальными чистовыми клетями, вертикальные валки которых выполняют с насечкой (рис. 133). Из предчистовой клети профиль

301