Сортовой прокат и длинномерные профили являются наиболее востребованными видами металлопродукции в строительстве, общем и специальном машиностроении и других отраслях. Существенную долю в объеме их использования составляет металлический уголок. Его применение весьма разнообразно, от изготовления мебели, формирования оконных проемов и ограждающих конструкций до производства несущих элементов зданий и сооружений, в том числе в составе железобетонных изделий. Уголки бывают равнополочными и неравнополочными, перфорированными и сплошными, могут изготавливаться из углеродистой, легированной и нержавеющей стали или цветных металлов (например, из алюминия и его сплавов), иметь защитное покрытие и т.д. Выбор конкретного варианта зависит от сферы его применения.
Читайте также
«Уголок» и «Угольник». Есть ли разница?
Об особенностях этой продукции мы неоднократно писали на страницах нашего сайта. В сегодняшней статье хотим рассмотреть, как производятся уголки стальные гнутые и горячекатаные, а также в чем состоят различия, преимущества и недостатки таких профилей. Оба вида металлопродукции выпускаются предприятиями Группы Метинвест: угловой прокат – на украинском комбинате «Камет-Сталь» и на болгарском заводе «Promet Steel», а гнутые профили – на комбинате «Запорожсталь» (г. Запорожье, Украина). Поэтому рассмотрим уголки подробнее и постараемся определить, являются ли они взаимозаменяемыми. Ведь те и другие имеют близкие форму и размеры и изготавливаются в соответствии с национальными и международными стандартами качества.
«Катать или гнуть?» - вот в чем вопрос
Разумеется, начинать наш анализ стоит с процессов производства стального уголка, поскольку они являются основой для формирования качественных характеристик конечного изделия. Несмотря на то, что профили могут быть изготовлены из одной и той же марки стали (например, S235JR, S355J2, Ст3пс, S420M, 09Г2С и т.д.), именно способы их получения обуславливают дальнейшее применение.
.jpg)
Горячая прокатка металлического уголка
Уголки горячекатаные выпускаются с параметрами, которые оговариваются соответствующими нормативными документами, отраслевыми стандартами и техническими спецификациями предприятий-изготовителей. В Украине ключевыми нормами для такой продукции, изготовленной из стали, являются:
- ДСТУ EN 10025 «Изделия горячекатаные из конструкционной стали» (в части геометрических характеристик равнополочных и неравнополочных уголков стандарт ссылается на ДСТУ EN 10056);
- ДСТУ 4484/ ГОСТ 535 «Прокат сортовой и фасонный из стали углеродистой обыкновенного качества» (в части допусков уголок стальной горячекатаный равнополочный должен соответствовать ДСТУ 2251, неравнополочный – ДСТУ 8769);
- ДСТУ 8541 «Прокат стальной повышенной прочности» (в соответствии с данным стандартом уголки стальные горячекатаные должны по сортаменту и толерансам также соответствовать ДСТУ 2251 и ДСТУ 8769).
Для производства таких изделий в качестве полуфабриката используется непрерывнолитая или горячекатаная квадратная заготовка, а также блюм (прямоугольная заготовка для изготовления крупногабаритных сортовых профилей). В зависимости от размеров конечного изделия для прокатки могут использоваться мелко-, средне- или крупносортные станы. Предварительно нагретая в печи заготовка поступает в клети прокатного стана и путем обжатий в калибрах валков постепенно приобретает форму уголка. После получения требуемого сечения изделие охлаждается на спокойном воздухе или с применением различных режимов термической обработки в потоке стана (термомеханическая прокатка, нормализующая прокатка, контролируемая прокатка, закалка с самоотпуском и пр.) либо вне его (нормализация, отжиг, отпуск и т.д.).
В результате прокатки получается профиль с перпендикулярными гранями и некоторым утолщением с внутренней стороны угла. Это утолщение с одной стороны обеспечивает повышенную жесткость изделия, но с другой - увеличивает его металлоемкость в сравнении с гнутым вариантом. Отдельно следует отметить, что в виду применения горячего способа производства (первоначальный нагрев до температур выше 1200 градусов Цельсия, изменение температуры в процессе прокатки и охлаждение после ее завершения) контролировать и обеспечивать минимальные допуски на таком профиле весьма сложно. А если в дополнение заказ оговаривает предельные отклонения в их минусовом поле относительно диапазонов, оговоренных в стандарте (например, для того, чтобы получить на выходе большее количество погонных метров профиля при том же тоннаже), это ведет к повышенным затратам и преждевременному износу прокатного инструмента.
Изготовление уголка стального на профилегибочных агрегатах
Как и горячекатаный, гнутый уголок выпускается в соответствии с международными и государственными стандартами, основными из которых являются:
- ДСТУ 8808 «Профили стальные гнутые. Технические условия» (в части допусков и размеров уголок стальной гнутый равнополочный должен соответствовать ДСТУ 2254, неравнополочный - ДСТУ 2255);
- ДСТУ 8541 «Прокат стальной повышенной прочности» (гнутый уголок сортамент должен иметь также в соответствии с ДСТУ 2254 и ДСТУ 2255);
- EN 10162 «Холоднокатаные стальные профили. Технические условия. Размеры и допуски».
Следует подчеркнуть, что ДСТУ 8541 (он в 2018 году заменил ранее действовавший в Украине ГОСТ 19281) используется как для горячекатаных изделий, так и для гнутых.
Указанные нормативные документы оговаривают требования к гнутым изделиям, полученным из листовой или рулонной углеродистой и легированной стали (горячекатаной, горячекатаной травленной или холоднокатаной) путем холодного профилирования на профилегибочных агрегатах (ПГА). Соответственно, полуфабрикатом для изготовления гнутого уголка является не квадратная или прямоугольная заготовка (как в случае с горячекатаным изделием), а листовой прокат. Также, в отличие от горячей прокатки, при производстве конечного изделия путем холодного профилирования отсутствует какое-либо высокотемпературное влияние, что позволяет лучше контролировать размеры продукции.
Химический состав и уровень механических свойств изделия обеспечиваются исходным прокатом. При этом на выходе из ПГА можно получать сразу гнутые профили с защитным металлическим (цинковым, алюмоцинковым и т.д.) или лакокрасочным покрытием – для этого достаточно подобрать соответствующий полуфабрикат перед его формоизменением.
При профилировании толщина полуфабриката остается неизменной, меняется только форма. Это позволяет получить более эффективный в части металлоемкости профиль - без локальных наплывов, с более точными допусками в сравнении с горячекатаными уголками. При этом следует отметить, что внешняя сторона гнутого профиля не имеет ярко выраженного ребра – зона изгиба имеет закругление (см. рисунок). Чем большая толщина исходного листа или полосы, используемых при гибке, тем больше радиус такого закругления, что уменьшает полезную площадь полки готового изделия.
Уголок холодногнутый будет несколько хуже себя вести при экстремальных скручивающих и изгибающих нагрузках, однако в других применениях, где такие воздействия отсутствуют, он гораздо эффективнее горячекатаного в виду меньшей металлоемкости, большей точности изготовления и «более демократичной» цены.
Форма профиля равнополочных уголков, полученных прокаткой и гибкой:
Уголок гнутый (ДСТУ 2254/ ГОСТ 19771) Уголок горячекатаный (ДСТУ 2251/ ГОСТ 8509)
Применение горячекатаных и гнутых профилей
Как уже было отмечено выше, гнутые и катаные варианты уголков, выполненные из одной и той же марки стали, имеют одинаковые механические свойства (предел текучести, временное сопротивление, относительное удлинение и т.д.). В первом случае они достигаются путем использования листового полуфабриката с уже заданными характеристиками, во втором – путем применения регламентируемых параметров горячей прокатки в процессе получения профиля.
Таким образом, в решении о конкретном использовании уголков идентичных размеров и марки стали, но произведенных по разным технологиям, «краеугольным камнем» являются не уровень механических свойств и химический состав их материала. Ключевыми показателями являются форма и сечение профиля, а также те нагрузки, которые он будет воспринимать при эксплуатации (постоянные, переменные долговременные, переменные кратковременные, эпизодические и т.д.). Для подобных расчетов инженеры-проектировщики используют специальные программные комплексы, позволяющие учесть все нюансы работы конструктивного элемента и подобрать размеры изделия, которые гарантируют надежность и долговечность использования металлоконструкции в целом. Кроме того, порядок и правила подобного проектирования регулируются государственными строительными нормами и другими стандартами.
В строительной отрасли горячекатаный уголок будет лучшим выбором для тех применений, где присутствуют значительные изгибающие моменты. Он, вероятно, безальтернативен при создании несущих металлоконструкций в многоэтажном строительстве и мостостроении. В свою очередь, холодногнутые профили как основные несущие конструкции используются в каркасах малоэтажных промышленных и гражданских строений, сельскохозяйственных и других построек. Уголок, полученный путем профилирования, также востребован в изготовлении фасадных систем, внутренних перегородок, прогонов, ограждений и других основных и вспомогательных конструкций.
Помимо сферы строительства, горячекатаные и гнутые равнополочные и неравнополочные уголки используются в:
- Машиностроении - при изготовлении грузовых и пассажирских вагонов, корпусов станков и другого промышленного оборудования, кузовов легковых и грузовых автомобилей и пр.;
- Мебельной промышленности;
- Декоре и ландшафтном дизайне;
- Быту и сельском хозяйстве.
Во всех перечисленных применениях, если проект допускает выбор между катаным и гнутым профилем, холодногнутый уголок может быть приоритетнее благодаря соотношению веса и прочностных характеристик. Использование более легкого уголка металлического гнутого позволяет снизить металлоемкость отдельных элементов и конструкции в целом до 20-30% в сравнении с более тяжелым горячекатаным вариантом. А если учесть гораздо большую вариативность размеров изделий, полученных на профилегибочных станках и агрегатах, проектировщики и конечные пользователи имеют большую свободу при создании сооружений и конструктивных элементов оптимальной формы и сечений, с минимальными отходами и затратами.
Метинвест-СМЦ предлагает своим клиентам широкий сортамент горячекатаных и холодногнутых стальных уголков. На нашем сайте вы можете ознакомиться с ассортиментом данной продукции и оформить заказ. Наши специалисты готовы ответить на любые вопросы и помочь с выбором подходящего варианта. Для этого достаточно просто написать нам или позвонить по телефону 0800-30-30-70.
