Изготовление стали для стальных конструкций

Сталь для строительных конструкций изготавливается как в мартеновских печах, так и в конверторах с продувкой кислородом сверху. Сталь, изготовленная двумя этими способами, по механическим свойствам практически одинакова. Более экономно производство стали кислородно-конверторным методом.
При разливке в изложницы нераскисленный металл кипит из-за примеси в нем газов. Это кипящая сталь. По мере изготовления стали изменяются и механические свойства получаемого металла: рыхлость в начальной части литой металлической заготовки. В этой части образуется большая часть вредных примесей углерода. Потому-то от слитка отрезают эту дефектную головную часть. Качество малоуглеродистой стали повышают за счет освобождения ее от кислорода примесями кремния от 02, до 0,3 процента и алюминия до 0,1 процента. В результате данные металлы, соединяясь с кислородом, уменьшают его вредное влияние. Образовавшиеся силикаты и алюминаты способствуют созданию стали, строением напоминающей мелкие зерна. В результате чего улучшаются свойства стали и ее качество. От начальной части литой металлической заготовки удаляется же большая часть, которая в целом составляет 15 процентов. Раскисленные стали уже не кипят в изложницах, потому их называют спокойными.


Полученный металл более однороден, лучше сваривается и сопротивляется хрупкому разрушению. Потому спокойные стали используют при изготовлении металлических конструкций важных производственных и гражданских объектов. Хотя использование их не так масштабно. Это связано с тем, что они на 12 процентов дороже, чем кипящие стали, да и выход горного проката ниже. Потому по экономическим соображениям больше используются в производстве металлических конструкций полуспокойные стали. Полуспокойные стали – это промежуточная стадия между кипящими и спокойными. На их раскисление требуется меньше кремния, к тому же от слитка отрезается только восемь процентов головной части, да и по стоимости они чуть ниже спокойных. При их обработке под давлением происходит размельчение зерен металла и их распределение в горизонтальном и вертикальном положении проката. Что сказывается на свойствах используемого металла. Наклепывается металл после прокатки при низкой температуре.

Изготовление стальных конструкций

Основой металлических установок является сталь, выполненная как прокаткой, так и листовая, и профильная. Стали изготавливают на заводах металлических конструкций. Потом из них собираются типовые конструктивные элементы: балки, фермы и колоны. У каждого из них свое предназначение в строительстве. Балки – сплошные компоненты, которые работают на изгиб, сквозные фермы – на изгиб и на сжатие, на изгиб работают колонны. Готовые прокатные профили и машинная обработка на заводах позволяет делать быстро стальные конструкции. Напомним, что прокатным профилем называется металлическое изделие, полученное прокаткой (обработка металла давлением – обжатием его между вращающимися валами прокатных станов).

Прокатные профили

Прокатные профили различаются по видам. Есть прокатные профили с постоянным поперечным сечением по длине, переменные и специальные. К первым относят сортовую сталь с простой геометрической формой (круг, овал и так далее), плюс фасонные профили (это сочетания простых профилей: угловые, двутавровые балки, полосы для ободьев колес и так далее) листов, труб, гнутых профилей.
Переменные – металлические изделия с разрезом, изменяющимся по длине (пластично или ступенчато). Они получаются прокаткой, непрерывно меняя расстояние между валками. Профили ступенчатого переменного сечения образуются за счет прессования (выдавливания) через матрицу. Профили с переменными наружными размерами получают за счет смены матриц в процессе прессования. Для получения полых профилей с переменными масштабами внутреннего контура изменяют положение ступенчатой иглы в матрице. Возможно также изготовление сменных профилей за счет штамповки отдельных участков по длине профиля постоянного сечения. Их применяют в строительстве для изготовления сварных или клепаных установок.
К специальным профилям относят бандажи, колеса, шестерни, шары, ребристые трубы.
Весь перечень этих прокатных профилей с указанием их форм, размеров, допусков, характеристик металла, которые выполняются на заводе, создают сортамент проката. Первый же такой перечень был сделан в нашей стране в конце XIX века Н. А. Белелюбским.

Листовая сталь

Листовые конструкции производятся из листового металла (стали и алюминиевых сплавов). Листовая прокатная сталь разделяется на широкополосную, толстолистовую, тонколистовую. Широкополостная универсальная сталь за счет валового проката становится с гладкой кромкой. Преимущество в ее использовании – уменьшение трудоемкости производства стальных установок, так как она не требует резки и выравнивания. Толстолистовая сталь имеет листы длиной в поперечнике от 4 до 160 миллиметров, ширину - 2400 миллиметров. Длина достигает шести метров, хотя при ширине до 2500 миллиметров может быть длиной и 12 метров. Она используется на производство листовых конструкций и в балках, колоннах, рамах. Тонколистовая сталь употребляется для производства гнутых и штампованных тонкостенных металлических изделий, полученных прокаткой для покрытия резервуаров и зданий. Для уменьшения количества монтажных работ при установке емкостей сваренные на предприятии из отдельных листов полотнища свертываются в рулоны, что делает комфортной перевозку. Потом на строительном объекте их разворачивают с помощью специальных приспособлений и устанавливают как надо с последующим свариванием соединительных швов.

Сталь профильная

Что касается профильной стали, то к ней относят уголки, двутавры, швеллеры, тавры, трубы.
Уголки профильные получаются прокаткой в виде равнополочных и неравнополочных. Сортамент их разнообразен: от легких с площадью сечения от одного до полутора квадратного сантиметра, до более мощных - площадью 140 квадратных сантиметров. За счет того, что у полок уголков грани параллельны друг другу, их сборку делать несложно. Прокатка уголков в длину достигает 13 метров. Они используются в легких сквозных установках, а в клепанных – основными соединительными деталями. Уголки с меньшей толщиной более экономичны в использовании, а разрезы тонких уголков лучше функционируют на продольный изгиб, оттого выгодны на сжатых стержнях.
Швеллеры – это металлические изделия, имеющие П-образное сечение. Их получают из стального проката технологией горячей прокатки заготовок на сортовых станах. Габариты швеллера рассчитывают по его номеру – высота стенки (№ 15 до 40). Обычно эта длина может быть и до 13 метров.
Как и уголки, швеллеры, работающие на осевую силу, применяется в спаренном виде. Швеллеры обычно используются в тяжелых стрежневых конструкциях (мостах, большепролетных зданиях), колоннах и кровельных прогонах.
Двутавры – это балки, представляющие изделия из металла. Они используются в крупнопанельном, индустриальном и общественном возведении для перекрытий, колонных металлоконструкций, мостов, подпорок и висячих конструкций.
Двутавры по видам разделяются, исходя из толщины их стенок и полок, местоположения граней полок, применения, технологии изготовления и другим техническим свойствам. Двутавры также определяют по номерам, соответствующим их высоте стенки. С № 18 по № 30 двутавровые балки прокатываются с двумя разными по силе полками. Двутавры являются основным балочным профилем. Они значительно снижают затраты на производство установки и ее стоимость. Иногда используются в стержнях, которые работают на осевую силу. Двутавровые балки разделяют на широкополочные и сварные. Широкополочные прокатываются на мощных станах. Они бывают балочными профилями, колонными профилями легкими и тяжелыми. Вышина широкополочных профилей может быть до 100 мм. Соотношение ширины полок к высоте составляет 1: 1, 65 при небольшой высоте и 1:2,5 при большой. В то время у колонных профилей ширина полок к высоте соотносится как 1:1. Мощность сечений позволяет широкополочный двутавр использовать в каркасах гражданских сооружений, мостах, тяжелых элементах индустриальных построек. Их применение снижает трудоемкость производства установок почти в два раза.
Сварные двутавры широко используются в современном строительстве, все чаще они заменяют широкополочные двутавры. Обычно они изготавливаются в объеме не меньше 70 тонн.
Есть еще облегченные балки двутавровые и швеллеры облегченные, которые имеют минимальную толщину стенок. Сортамента облегченных двутавров и швеллеров составляют профили от № 16 до № 30. За счет их выгодного размещения в сечении металла эти профили в легких балочных установках на 15 процентов дешевле, чем обычные двутавры и швеллеры.
Трубы. Они бывают бесшовными и электросварными. Прокатывают бесшовные трубы диаметром от 45 до 550 мм при длине в поперечнике стенок (1\60 или 1\70)h/ Электросварные бывают с размером от нескольких миллиметров до 1620 при толщине стенки от одного до 16 мм. Они изготавливаются из углеродистой стали. Соразмерность разреза и твердость труб позволяют им быть лучшим профилем при работе стержня на сокращение. Хорошая обтекаемость позволяет создать наилучшую сопротивляемость коррозии металла и снижает ветровую нагрузку. Трубы используются в башнях и мачтах, в фермах и арках.
Гнутые профили. Их изготавливают из листа, ленты или полосы толщиной от двух до шестнадцати миллиметров и шириной от 80 до 1600 миллиметров. Среди их широко используют гнутые уголки и швеллеры. Они бывают квадратного и прямоугольного сечения. Они используются в легких и средней мощности установках.

 

Закрыть