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

мент японских универсальных станов фактически удваивается, что требует особо тщательной организации производства для устранения излишних замен валков и их переточек.

Кроме двутавров балочного типа, широкополочных и колонных профилей, близких к стандарту ЛS-G-3192—1966, на японских ста­ нах прокатывается ряд специальных двутавровых профилей, к числу которых относятся:

1) облегченные двутавры размерами от 152x102x5,84x7,09 мм до 406 X 140x6,35x8,75 мм, всего 6 профилей и 14 профилеразмеров

вдюймовой системе измерения;

2)стропильные двутавровые балки размерами от 148ХІ00Х X4,32x4,93 мм до 305x101X5,08x5,69 мм, всего 4 профиля и 4

профилеразмера в дюймовой системе измерения;

3) колонные двутавровые стойки размерами от 122X 106X7,2 X Х8,3 мм до 162 X 154 X 8,13 X 11,58 мм, всего 3 профиля и 6 профиле­ размеров в дюймовой системе измерения;

4) опорные колонные сваи размерами от 204 X 207 X 11,33 X 11,33 мм до 362x378x20,45x20,45 мм, всего 4 профиля и 9 профилеразмеров в дюймовой системе измерения. Аналогичная метрическая серия включает 5 профилей и 11 профилеразмеров (от 200x204X12X12 до 400X408X21 Х21 мм);

7) двутавровые профили с рифлеными полками для палубных перекрытий и несущих настилов автомостов. Производится один профиль этого типа размером 190x197x5x7 мм.

Основную массу двутавровых профилей всех типов на японских металлургических заводах изготавливают из кислородно-конвер­ терной стали, марочный состав и механические свойства которой определяются стандартами JIS-G-3101, JIS-G-3106, ASTM-7, ASTM-36, ASTM-441, BS-15, BS-968, DIN-17100, CSA-G-408, CSA- G-4012 и др.

Рекомендации ИСО на международный сортамент двутавров с па­ раллельными полками для дюймовой системы измерений разрабо­ таны на базе основной серии профилей (типа WF) США с некоторым сокращением количества профилей с наиболее широкими полками и включением в сортаментный ряд нескольких облегченных американ­ ских профилей (типа В). Сортамент ИСО включает 141 профилеразмер двутавров балочного, широкополочного и колонного типов в диа­ пазоне размеров по высоте от 152 до 920 мм с параллельными пол­ ками шириной от 100 до 420 мм.

50

Рекомендации ИСО для сортамента двутавров с широкими и параллельными полками в метрической системе измерений близки к соответствующим рекомендациям, сделанным для профилей дюй­ мовой системы измерений.

Английский сортамент двутавров с широкими и параллельными полками в основном аналогичен сортаменту США и рекомендациям ИСО для дюймовой системы измерений. В отдельных случаях в ан­ глийских сортаментных рядах двутавры с большой шириной полок заменены на профили с более узкими полками. Так, вместо профилей

балочного, широкополочного и колонного типов в диапазоне размеров по высоте от 152 до 920 Л Л Х параллельными или имеющими уклон до 5% полками шириной от 127 до 420 мм.

Новый отечественный сортаментный ряд состоит из четырех групп двутавровых профилей с параллельными полками. В первую группу (Б) входят двутавры балочного типа 14 номинальных высот в диапазоне от 200 до 1000 мм с полками шириной от 100 до 320 мм. Вторая группа (Ш) включает широкополочные двутавры 12 номи­ нальных высот в диапазоне от 200 до 1000 мм с полками шириной от 150 до 400 мм. Третья группа (К) состоит из колонных профилей шести номинальных высот в диапазоне от 200 до 400 мм с полками шириной от 200 до 400 мм. Впервые в мировой практике в сортамент­ ный ряд включена четвертая группа (КУ) колонных уширенных двутавров, в которой предусмотрены профили четырех номинальных высот в диапазоне от 200 до 260 мм с полками шириной от 260 до 400 мм. Всего в новом отечественном сортаменте содержится 162 профилеразмера двутавров с параллельными полками всех типов. Действующий ГОСТ 8239—56 содержит только 27 профилеразмеров двутавров балочного типа высотой от 100 до 700 мм с полками шири­ ной от 55 до 210 мм и уклонами на их внутренних поверхностях до 12%.

Эффективность сортамента двутавров с параллельными полками характеризуется рядом показателей, главными из которых являются экономичность применяемых профилей с точки зрения расхода ме­ талла и технологичность их производства на прокатном стане.

Для сравнительной оценки эффективности использования металла в двутавровых профилях, содержащихся в различных сортамент­ ных рядах, обычно используют графики зависимости момента сопро­ тивления профиля Wx от его площади F. Чем больше момент сопро­ тивления при данной площади, тем экономичнее профиль.

Двутавровые профили нового отечественного сортаментного ряда имеют толщины стенок и полок меньшие, чем у сопоставимых про­ филей в зарубежных сортаментах. Рационально выбранные абсо­ лютные размеры элементов профилей позволили получить наиболее экономичный сортаментный ряд двутавров с параллельными пол­ ками.

51

На рис. 24 приведена зависимость Wx — f (F) для нового оте­ чественного и ряда зарубежных сортаментных рядов двутавров балочного типа.

Эффективность применения двутавров с параллельными полками во многом также зависит от технологичности их производства на прокатном стане, которая в конечном итоге определяет себестоимость и отпускную цену готовой продукции. Из зарубежных стандартов наиболее технологичным является японский. Этот стандарт был

6000

^4000

2000

ров на современных универсальных балочных станах, что выгодно отличает его от аналогичных стандартов европейских стран и США.

Вяпонском сортаменте:

1.Ширина полок у двутавров балочного, широкополочного и колонного типов унифицирована, что позволяет прокатывать эти

профили в широком диапазоне из небольшого количества заготовок

сминимальными перестройками рабочих клетей.

2.Высота стенок двутавров (внутренний размер профиля) и радиусы сопряжения стенки с полками выбраны с расчетом возмож­ ности прокатки ряда профилей с различной шириной полок на одном комплекте горизонтальных и вертикальных валков универ­

сальных клетей, а также рациональной переточки их с профиля на профиль.

52

3. Размеры дополнительных профилей в каждой группе с одной номинальной высотой выбраны таким образом, что переход на про­ катку двутавров этих профилей требует сравнительно небольшого изменения настройки универсальных и вспомогательных клетей.

4.Количество дополнительных профилей принято с учетом по­ требности в основном профиле.

5.Ширина полок у двутавров балочного и широкополочного типов не превышает 300 мм, а у колонных профилей 430 мм, что

позволяет максимальное количество профилей править в потоке на высокопроизводительных роликоправильных машинах, а не на правильных прессах.

Указанные особенности японского сортамента позволили орга­ низовать производство двутавров с широкими и параллельными полками с высокими технико-экономическими показателями. При разработке нового отечественного сортамента двутавров с парал­ лельными полками был учтен зарубежный опыт производства этих профилей на современных универсальных и комбинированных ба­ лочных станах.

Сравнение предельных отклонений размеров поперечного сече­ ния и массы 1 м длины двутавров с параллельными полками, уста­ новленных для профилей нового отечественного сортаментного ряда и в некоторых зарубежных стандартах, приведено в табл. 6.

ИСО рекомендует устанавливать допускаемые отклонения по длине в зависимости от высоты профиля. До высоты двутавра 400 мм и при высоте свыше 400 мм допуски не должны превышать соот­ ветственно 0,15 и 0,1% длины штанги.

При разработке нового отечественного сортаментного ряда преду­ смотрено производство двутавров немерной, мерной и кратной мерной длины. Допускаемые отклонения установлены только для

профилей нормальной длины следующих размеров: 6,0; 6,5; 7,0 и далее через каждый метр до 15 м включительно.

добавляется еще 5 мм.

Допускаемая косина реза оговаривается в двух плоскостях, не должна превышать 1,6% высоты профиля или ширины его полки

ибыть не более 3 мм.

Ванглийском стандарте предусмотрена поставка двутавровых профилей в нормальных и мерных длинах. При резке на нормальные

длины дается допуск ± 1 дюйм (25,4 мм), а при минимальной нор­ мальной длине допуск может быть увеличен до +50,8 мм. Холодная резка двутавров на мерные длины проводится с допуском ± 1/8 дюйма

53

56

ваются в зависимости от длины штанг и высоты двутавров. Для

+ 12,7 мм +1,6 мм на каждые дополнительные 1,5 м (и менее) при­ ращения длины штанги двутавра.

Допуск на косину реза установлен в стандарте США в размере 1,63 дюйма (0,4 мм) на каждый 1 дюйм (25,4 мм) высоты профиля или ширины полки, если она больше высоты.

Евронормы предусматривают на длину штанги три группы допу­

и параллельными полками, установленных для профилей нового отечественного сортаментного ряда и в некоторых зарубежных стандартах.

балочного и широкополочного типов кривизна штанг (в мм) не должна превышать 1,04 их длины (м). Для колонных профилей этот стан­ дарт предусматривает более сложную зависимость кривизны штанги от ее длины. Так, для штанг длиной до 9,14 м кривизна штанги (мм) не должна быть больше 1,4 ее длины (м). Для штанг длиной

быть не более 0,2% их длины (мм). Для двутавров всех типов высо­ той более 300 мм допустимая кривизна штанг (мм) устанавливается в пределах не более 0,1% их длины (мм).

По евронормам 44—63, а также рекомендациям ISO длядвутавров типа ІРЕ высотой до 360 мм включительно кривизна штанг (в мм) должна составлять не более 0,15% их длины (в мм). Для этих про-

58

филей высотой более 360 мм кривизна штанг допускается не более 0,1% их длины.

Для двутавров остальных типов высотой до 400 мм включительно кривизна штанг не должна превышать 0,15% их длины, а для про­ филей высотой более 400 мм 0,1% их длины (в мм). Широкополоч­ ные двутавры и колонные профили получили большое распростра­ нение в современном строительстве. По сравнению с обычными двутаврами балочного типа широкополочные двутавры и колонные профили являются более экономичным видом сортового проката. При отсутствии этих профилей многие элементы металлоконструк­ ций приходится конструировать из обычных балок или других сортовых профилей. При этом общая масса металлоконструкции значительно увеличивается, а трудовые затраты при ее изготовлении возрастают. Особенно большие потери металла возникают при кон­ струировании металлоконструкций, элементы которых работают на сжатие. Применение тонкостенных двутавров с широкими и парал­ лельными полками в этом случае наиболее эффективно.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПРОИЗВОДСТВА ШИРОКОПОЛОЧНЫХ ДВУТАВРОВ

Производство двутавров в странах Европы

Производство широкополочных двутавров в Европе в промыш­ ленных масштабах было начато в 1902 г. На заводе в Дифферданже (Люксембург) был введен в эксплуатацию первый универсаль­ ный балочный стан, работавший по способу Грея. В 1914 г. на заводе в Пайне начал работать стан для прокатки широкополочных дву­ тавров, по способу Пуппе. Оба эти стана были рассчитаны на произ­ водство двутавровых профилей высотой до 1000 мм с полками шири­ ной до 300 мм и уклонами на их внутренних поверхностях до 9%. В связи со спросом на металлоконструкции в 20—30-х годах на многих заводах в странах Европы были построены крупносортные станы с линейным расположением рабочих клетей, на которых была организована прокатка двутавровых профилей обычных типов

профили типа ІРЕ и НЕ. По сравнению со старыми профилями новые двутавры имели более тонкие стенки и полки, а также полное отсутствие уклонов, что позволило уменьшить трудоемкость изго­

шой спрос послужили причиной капитальной реконструкции многих действующих и строительства новых станов для производства эко­ номичных двутавровых профилей с параллельными полками, к кото­ рой в европейских странах приступили с 1955 г.

59

Взависимости от конкретных условий реконструкция действу­ ющих станов производилась по-разному, однако общим для боль­ шинства станов явилась установка на них дополнительных универ­ сальных групп клетей.

ВАнглии модернизация действующих станов для производства на них более экономичных двутавровых профилей началась с 1946 г.,

двутавры с параллельными полками высотой от 152 до 610 мм с пол­

западногерманская фирма Демаг. На заводе во Флемингтоне к дей­

На всех этих станах были установлены реверсивные предчистовые универсальные клети с горизонтальными валками диаметром 1320 мм и чистовые универсальные клети с горизонтальными вал­ ками диаметром 810—915 мм. После реконструкции на станах начали производить, помимо обычных сортовых профилей, широкополочные двутавры с параллельными полками размером от 203x133 до 610x229 мм и колонные профили размером от 152x152 до 305 X Х305лш .

60

В 1964 г. на заводе в Сток-он-Трент введен в эксплуатацию новый универсальный балочный стан, работающий на заготовках, получаемых с установок непрерывной разливки стали. Стан рассчи­

швеллеров, угловой стали, обычных двутавров, полос и рельс. Производительность стана 300 тыс. m сортового проката в год. Оборудование стана изготовили фирмы Демаг (ФРГ) и Джон Браун (Англия).

В Бельгии производство широкополочных двутавров средних размеров с параллельными полками швеллеров и тавровых профилей

снабжен одной универсальной группой, состоящей из вспомога­ тельной клети и универсальной клети с горизонтальными валками диаметром 1000 мм. Этот стан специализирован на производстве двутавров высотой от 140 до 220 мм типа ІРЕ и высотой от 100 до 120 мм типа НЕ . Производительность стана при прокатке этих двутавров от 32 до 68 т/ч. На трехклетевом линейном стане трио 500 без универсальных клетей организована прокатка двутавров с парал­ лельными полками высотой от 80 до 120 мм типа ІРЕ.

ВИталии широкополочные двутавры высотой до 600 мм произ­ водят на заводах в Калеотто, Турине, Наплесе и Ливорно. На всех указанных заводах установлены крупносортные станы линейного типа, некоторые из них дополнительно оборудованы универсаль­ ными клетями для производства двутавров с параллельными пол­ ками.

ВИспании западногерманской фирмой Крупп в 1969 г. прове­ дена реконструкция крупносортного стана 940 в Верине, производи­ тельностью около 340 тыс. m проката в год. После установки предчистовой реверсивной универсальной клети с горизонтальными валками диаметром 1270 мм и чистовой универсальной клети с гори­ зонтальными валками диаметром 940 мм на стане стало возможным прокатывать широкополочные двутавры высотой до 400 мм с пол­ ками шириной до 300 мм.

На заводе в Дифферданже (Люксембург) в 1966 г. закончена капитальная реконструкция универсального балочного стана, по­ строенного в 1902 г. После реконструкции на этом стане прокаты­ вают двутавры широкого сортамента с параллельными полками

61