ГОСТ 8509 93 для равнополочного уголка и сортамент

Горячекатаный уголок относится к разновидности профильного проката, основными функциями которого являются связующие, укрепляющие и обводные характеристики при работе в конструкционных узлах. Этот сортовой профиль, недорогой по стоимости, применяется в различных областях промышленности и хозяйства. Отличительными чертами является высокая жесткость вдоль оси и простое применение для укладки в конструкции. Металлопрокат находит широкое применение в ремонтных работах и строительстве малоэтажных и больших домов, благоустройстве приусадебного двора.

Содержание

• 1 Стальной горячекатаный уголок, применение и назначение
• 2 Стали для производства горячекатаного уголка

• 3 Свойства и химический состав низколегированных сталей
• 4 Схема технологического производства проката

Стальной горячекатаный уголок, применение и назначение

Подразделение на два вида

По виду сечения уголки делят:

• неравно-полочные металлические уголки, с различной шириной сторон в сечении и выпускающиеся с более ограниченным разнообразием сортамента;
• равнополочные изделия, у которых ширина сторон по всему периметру сечения одинакова.

Ширина полки, которая служит в наименовании размером, варьируется от 20 до 200 мм, а толщина металла составляет промежуток от 2 до 16 мм.

Деление по способу производства

Равнополочные уголки могут быть получены разными путями:

• горячекатаный метод;
• способ холодного гнутья.

Метод горячего катания заключается в протаскивании заготовки сквозь конфигурацию вращающихся валов, при этом происходит установка формы и заданных размерных параметров. Затем заготовка пропускается через стан проката и получается горячекатаный стальной уголок. Есть допуски, которые регулируются ГОСТ и требуют, чтобы скручивание уголка было не больше 0,4% от его длины, а увеличение или уменьшение длины составляло не более 0,75%.

Такой способ позволяет получить у наружного изгиба уголка полные 90?, без закругления, что очень важно для установки в конструкцию. С внутренней стороны радиус делается сознательно для увеличения прочности проката, так называемым, дополнительным ребром жесткости.

Гнутый уголок получают при помощи изгибания холодной пластины на специальных станках. Используются для гнутья соответствующие заготовки, количество разновидностей такого гнутья уменьшено по указаниям ГОСТ, использование этого вида ограничено декоративными функциями или отделкой. У такого уголка жесткость намного меньше и для несущих конструкций он не применяется. Холоднокатаный уголок выпускают из рядовых сталей, изготавливают фиксированной длины 6, 10,12 м.

По классу точности

• А – изделия высокой точности с предельными требованиями по выдержке размеров;
• В – изделия со средней или обыкновенной точностью и другой степенью градации допусков, описанных в ГОСТ.

По категории уголки делят

• ГОСТ 8509–1993 содержит сведения о равнополочном горячекатаном уголке;
• ГОСТ 8510–1986 описывает категории неравно-полочного горячекатаного уголка;
• ГОСТ 19771–1993 определяет положения о равнополочном гнутом профиле;
• ГОСТ 19772–1993 содержит информацию о неравно-полочном гнутом угловом прокате.

Области применения уголка

Наиболее востребованным у строителей считается уголок из черного металла равнополочной категории. Этот профиль обыкновенного качества широко применяется в масштабном строительстве и возведении малоэтажных частных строений. Продукция сортового проката, представляющая собой металлический Г- образный профиль, имеющая небольшой вес и высокую прочность на изгиб, сделали его применение повсюду рациональным. Стальной угловой прокат применяется в разных сферах промышленности, строительства и сельского хозяйства:

• в автомобилестроении, вагоностроении, при производстве крупной техники;
• при создании опорного каркаса в производстве мебели;
• для выравнивания оконных и дверных рам, обвязки секций забора из сетки и арматуры;
• в качестве опор при устройстве электротехнических и инженерных коммуникаций;
• в качестве несущего каркаса при возведении монолитных железобетонных конструкций.

Стали для производства горячекатаного уголка

Стали сочетают формы проявления циклической и статической прочности с высокими показателями жесткости. За счет изменения концентрации углерода при выпуске сталей и легирующих добавок можно изменять технические показатели металла. Выбирая способы термообработки в процессе металлургических технологий и химический состав сплава, получают стали с различными качествами и применяют их в разных областях промышленности и хозяйства.

Для выпуска горячекатаного уголка применяют стали

• 
  
  углеродистые стали обыкновенного качества в соответствии с ГОСТ 380–1988, к ним относят марки, такие как: Стбсп, Ст5пс, Ст4пс, СтЗпс, СтЗкп, Стбпс, Ст4сп, Ст4кп, СтЗцс, СтО;
• низколегированные с повышенной прочностью стали по ГОСТ 19281–1989 марок: 18Г2Афпс,16Г2АФ, 15Г2СФД, 10Г2БД, 17Г1С, 15ХСНД, 17ГС09Г2С, 16ГС, 09Г2, 14Г2АФ, 15Г2АФДпс, 10ХСНД, 10Г2С1, 10ХНДП, 14ХГС, 14Г2, 12ГС.

Углеродистые стали обычного качества

В основном используют стали обыкновенного качества с углеродными добавками, как наиболее малостоящие, обогащенные необходимым качеством для изготовления равнополочного горячекатаного уголка. Эти виды сталей производят в большом количестве, их кристаллическая решетка имеет перлитно-ферритовую структуру. Горячекатаный сортамент обычно применяют без дополнительной обработки теплом, но в ряде случаев устраивают термический процесс для увеличения прочности.

Простая качественная сталь с углеродистым обогащением бывает спокойная, с содержанием кремния от 0,12 до 0,3%, полуспокойная, имеющая в составе кремниевые добавки в количестве 0,05–0,17%, кипящая, процент кремния в которой составляет меньше 0,07%.

Если углеродистая сталь выплавляется в печах-мартенах, то в обозначении маркировки ставится буква М, при использовании бессемеровских конверторов с процессом продувания снизу в обозначении появляется буква Б, при получении стали в конвекторах с продуванием кислородной массой ставят букву К.

Сталь обыкновенного простого качества используют для малонагруженных строительных узлов и неответственных машинных деталей. Если уголки предназначены для сварных работ, то применяют сплавы с малым процентным содержанием серы, углерода, азота, фосфора, углерода, которые ухудшают качество швов.

Конструкционная, обогащенная углеродом сталь обычного качества, в зависимости от свойственных характеристик подразделяется на группы с обозначением буквами А, Б, В. Марка стали определяется сочетанием двух букв СТ и последующей цифрой, говорящей о номере марки, а не о количестве углерода, хотя его содержание увеличивается с повышением номера марки. При установлении марки ставят буквы В и Б, а литера А не ставится в обозначении.

Для обозначения категории раскисления добавляют литеры спокойных – СП, полуспокойных – ПС, кипящих – КП. Стали СТБ и СТ1 производят спокойными и полуспокойными, а стали СТ1 и СТ4 выплавляют кипящими. По категории раскисления не определяется сталь СТ0.

Что касается стальных уголков из стали группы А, то их поставляют с гарантированным качеством и не указывают химический состав сплава.

Легированные стальные сплавы

К легирующим веществам, которые добавляются в сталь для придания ей специальных свойств, относят вольфрам, марганец, никель хром, кремний, молибден и другие. Эти добавки применяют для изменения кристаллической решетки сплава и придания ему заданных механических и технических характеристик. Легированием увеличивают стойкость металла к коррозии, его твердость, вязкость, текучесть, сопротивление износу и другие качества. Легированную сталь по содержанию добавок подразделяют на три вида:

• низколегированный сплав, содержание добавок в нем не более 2,5%;
• среднелегированная сталь, в которой добавок от 2,5 до 10%;
• высоколегированную сталь, с повышенным содержанием добавок, в количестве больше 10%.

От того, какие легирующие добавки использованы при производстве стали, обозначение марки пополняется новыми буквами. Каждому элементу соответствует определенная буква. Р обозначает бор, Б — ниобий, Т — титан, С — кремний, К — кобальт, В — вольфрам, Х — хром, А — азот, Ф — ванадий, Н — никель, Ю — алюминий, Г — марганец, М – молибден.

В зависимости от полученных свойств при выплавке сталь делят на нержавеющую, кислотную, окалиностойкую и жаростойкую. Именно полученные технические показатели и определяют область применения равнополочных уголков.

Свойства и химический состав низколегированных сталей

Низколегированные сплавы являются хорошо пластичными, отлично подвергаются сварке и не становятся хрупкими при определенных обстоятельствах. Самые высокие прочностные и механические характеристики они получают после процесса закаливания или нормализации с последующим отпуском при высокой температуре. Примерами марок низколегированных сплавов служат обозначения: 15ГС, 14Г2, 14ХГС, а также другие. У них маленький процент содержания углерода, до 18%.

Высокие прочностные характеристики обеспечиваются применением других легированных добавок, таких как кремний, никель, хром и другие. Низколегированная сталь хорошо подается сварке, не хрупкая, имеют высокую сопротивляемость ударам. Но такие сплавы плохо выдерживают концентрацию и долгие напряжения, разрушение происходит от долгого действия вибраций.

Значение веса погонного метра уголка

Эта характеристика является очень важной для расчета массы конструкций. Величина позволяет перевести метраж нужного количества равнополочного горячекатаного уголка в весовую категорию. Такие данные позволяют выбрать правильный способ отгрузки, рассчитать требуемую производительность транспорта, произвести расчетные сопоставления для выбора конструкций фундаментов и оснований.

Чтобы определиться с весом требуемой партии уголка по сортаменту выясняют вес одного погонного метра проката, при этом принимают во внимание ширину полочки и толщину металлической стенки. Теоретическое значение веса умножают на количество метров уголка и получают расчетный вес.

Фактический вес расчетной партии немного отличается от полученного значения, что характерно из-за отличия плотности применяемой в конкретном случае марки сплава и класса точности при изготовлении уголка. Для удобства в конце таблицы показано число погонных метров уголка, содержащегося в одной тонне проката.

В сортамент заносятся справочные сведения о радиусах закругления, расстояний от края полочки до расчетного центра тяжести, площади сечения уголка на разрезе, указывается значение радиуса инерции и момента центробежной инерции. Все эти параметры используются в различных расчетах, например, при определении полученной прочности конструкции из уголка. Часть справочных показателей нужна для настройки валиков прокатного стана при изготовлении.

Применение горячекатаного уголка определяется техническими характеристиками стали, которая применялась для изготовления сортового проката. Различные виды конструкций требуют определенного вида показателей, что позволяет применять уголки без завышения прочностных показателей, при этом не затрачивая лишних средств. Благодаря такому разнообразию, равнополочный уголок используется при устройстве любых каркасных и других металлических конструкций и для армирования монолитных сооружений.

Недостатком стальных уголков является низкое противостояние коррозии во влажных условиях, поэтому в ответственных сооружениях металлические уголки заменяют изделиями из оцинковки, нержавейки или алюминия.

Схема технологического производства проката

При производстве уголка чаще всего используется схема готового проката, объединяющая процесс литья заготовок и их протягивание в общем комплексе проката. Такое объединение обеспечивает повышение производительности одновременно литьевого и прокатного процессов, улучшая технические и экономические показатели выпуска уголка. Использование непрерывного цикла позволяет исключить из технологического процесса такие трудоемкие операции, как транспортировку заготовок их складирование и последующий нагрев до рабочей температуры.

Холоднотянутая и горячекатаная сталь

Прокатка, как технологическая операция, возникла в конце XVIII века в Англии и с тех пор совершенствуется мировыми производителями и представляет собой протягивание металлической заготовки через взаимно сочетающиеся валики. Различают горячую и холодную прокатку, которая зависит от температуры кристаллизационных процессов в металле.

Горячий процесс предполагает использование больших металлических заготовок, нагреваемых до температуры, позволяющей разрушить кристаллическую решетку металла. Это деформирует метал при прохождении его между прокатными валиками с целью получения тонкого профиля уголка. Разогрев металла позволяет получить более тонкий профиль, чем при использовании холодного проката уголка при том же количестве операций.

Процесс производства горячекатаного уголка происходит при температуре около 1700 градусов по шкале Фаренгейта и позволяет получить любые размеры и форму уголка. Горячая прокатка в больших масштабах получается дешевле, чем холодная. Так как процесс проходит без остановки, то не требуется много времени и энергии на разогрев металла.

Но недостатком такого метода можно считать, что при остывании происходит изменение линейных размеров профиля, что негативно сказывается на предсказании формы готового продукта. Горячекатаный уголок получается покрытый окалиной, а углы получаются более округлые и неточные по сравнению с холоднотянутой продукцией.

Холодное протягивание заготовок предполагает прохождение металла через определенное количество валиков при температуре заготовки ниже положенной для разрушения кристаллической решетки. Такой профиль получается с повышенными показателями прочности и текучести. Появление дефектов в структуре материала создает закаленную решетку, которая больше не подвержена изменениям.

Так как холодное протягивание проката через валки происходит почти при температуре окружающего пространства, то нет необходимости переживать об изменении линейных размеров конечной продукции, внешнего вида и заданной формы. Поверхность изделий получается гладкой и имеет четкие и прямые углы.

Нагревание заготовок

Делается с целью улучшения исходного материала и снижения сопротивления деформации при прохождении через прокатный стан. Это увеличивает пластичность металла, что повышает обжатие за один проход и увеличивает срок службы оборудования стана. Нагрев деталей способствует повышению эффективности и производительности, позволяет получить материал высокого качества.

Для нагрева существуют определенные требования, заключающиеся в том, чтобы процесс производился до определенной температуры, не происходило перегрева или пережога. Повышение температуры происходит равномерно в области сечения заготовки и по всей длине слитка. Технология прогревания характеризуется:

• температурой нагрева;
• временем достижения заданных параметров;
• количеством периодов и зон нагревания;
• скоростью процесса.

Граничная температура нагревания зависит от некоторых показателей стали, ее химического состава, температуры начала рекристаллизации, критическими показателями пережога и многими другими факторами, которые регламентируются специальными ГОСТами на производство прокатной продукции.

Характеристики стана

Современные прокатные участки состоят из крупносортных станов, характеризующиеся последовательно-непрерывным или полунепрерывным действием. Первый тип формирует промежуточные и черновые клети в непрерывные партии по шесть — четыре составляющих в каждой, а остаточные чистовые клети выставляются в последовательности с выпуском заготовок на выпуск.

Обрезка на мерные куски происходит последовательно после выпуска готовой продукции из прокатного стана. Такая технология удаляет отходы металла на обрезь, повышает пропускную способность валков и повышает качественные показания готового уголка. Операция по отделке готового профиля включена в технологические карты процесса, и готовый мерный уголок идет прямо на склад.

На современном производстве равнополочного горячекатаного уголка основными цехами последовательно работают доменный, сталеплавильный и прокатный. Одним из передовых направления проката уголка является внедрение новейших прогрессивных технологий.