Арматурний прокат класу міцності 600 мпа

Реферат: Арматурний прокат класу міцності 600 МПа, зварюваний для армування залізобетонних конструкцій, виконаний у вигляді стрижня періодичного профілю, на поверхні якого рівномірно розташовані два, три або чотири ряди похилих до поздовжньої осі виступів. Прокат сформований в моток шляхом холодної пластичної деформації круглої заготовки із сталі, що містить 0,19…0,28 % вуглецю і 0,9…1,6 % марганцю, має умовну межу текучості (σ0,2) не менше 2 2 600 Н/мм , тимчасовий опір (σв) не менше 670 Н/мм , відношення σ0,2/σв не менше 1,08 і повне відносне подовження при максимальному навантаженні (δmах) не менше 3 %. Добуток значень 2 σв (Н/мм ) та δmах (%) складає більше 2200. UA 107975 U (12) UA 107975 U UA 107975 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до будівництва та металургії, зокрема до арматурного прокату в мотках класу міцності 600 МПа зварюваного періодичного профілю з маловуглецевих економно легованих марок сталей, який отримано шляхом обробки металів тиском при температурі навколишнього середовища (холодна деформація), що призначений для армування ненапружуваних і напружуваних залізобетонних конструкцій. Цей прокат може бути використаний як арматурні елементи монолітних та збірних залізобетонних конструкцій, а також в конструктивних елементах будівель у вигляді окремих стрижнів, для армування автодоріг і покриттів аеродромів. Застосування арматурного прокату класу міцності 600 МПа (з межею текучості більше 600 2 Н/мм ) має піввікову історію. Однак постійно вдосконалюється його склад і технологія виробництва. З попереднього рівня техніки відомий арматурний прокат класу міцності 600 МПа за ГОСТ 5781 періодичного профілю у вигляді прямолінійних круглих стрижнів з двома рядами похилих виступів з низьколегованої сталі марки 20ХГ2Ц (0,19…0,26 % вуглецю, 0,4…0,7 % кремнію, 1,5…1,9 % марганцю, 0,9…1,2 % хрому). Даний прокат виготовлявся в гарячекатаному стані 2 діаметром від 10 до 32 мм, мав умовну межу текучості (σ 0,2) не менше 600 Н/мм , тимчасовий 2 опір (σв) не менше 900 Н/мм , відносне подовження (δ5) не менше 6 % і був призначені тільки для попередньо напружених залізобетонних конструкцій. Основними недоліками арматурного прокату із сталі 20ХГ2Ц була незадовільна зварюваність і висока його вартість через значний вміст марганцю та хрому. Також відомий арматурний прокат класу міцності 600 МПа за ГОСТ 10884 періодичного профілю у вигляді круглих стрижнів з двома рядами похилих виступів з низьколегованої сталі марок 25Г2С, 35ГС, 28С та 27ГС (не більш 0,32 % вуглецю, 0,6…2,3 % кремнію, 0,6…2,4 % марганцю). Даний прокат виготовляється в термомеханічно зміцненому стані діаметром від 6 до 2 40 мм, має умовну межу текучості (0,2) не менше 600 Н/мм , тимчасовий опір (в) не менше 800 2 Н/мм , відносне подовження (5) не менше 12 %. Прокат діаметрами 6, 8 і 10 мм виготовляють в мотках, а діаметрами 10…40 мм у вигляді прямолінійних стрижнів. Він призначається як для звичайних, так і для попередньо напружених залізобетонних конструкцій. Недоліки арматурного прокату за ГОСТ 10884 полягають у том, що його в сортаменті діаметром до 18 мм неможливо виготовляти в мотках в умовах діючих швидкісних прокатних станів металургійного виробництва. Прототипом пропонованої корисної моделі, як найбільш близьким за своєю технічною суттю та результату, що досягається, є арматурний прокат за НД (ГОСТ Р 52544—2006. Прокат арматурный свариваемый периодического профиля классов А500С и В500С для армирования железобетонных конструкций. Технические условия. М.: Стандартинформ, 2006. 20 с.) періодичного профілю у вигляді круглих стрижнів з двома, трьома або чотирма рядами похилих виступів зі сталі, що має в складі не більш 0,24 % вуглецю, до 0,95 % кремнію та до 1,7 % марганцю. Даний прокат виготовляється в холоднодеформованому стані діаметром від 6 до 12 2 мм та сформований у вигляді мотків, має умовну межу текучості (0,2) не менше 500 Н/мм , 2 тимчасовий опір (в) не менше 550 Н/мм , відношення 0,2/в не менше 1,05 та повне відносне подовження при максимальному навантажені (δmах) не менше 2,5 %. Він призначається для звичайних, ненапружених залізобетонних конструкцій. Недоліки арматурного прокату за прототипом полягають в тому, що він виготовляється тільки класу міцності 500 МПа в вузькому діапазоні розмірів тільки діаметром 6, 8, 10 та 12 мм, використовується тільки у звичайних залізобетонних конструкціях, що приводить до перевитрат сталі у будівництві. Пропонована корисна модель вирішує задачу отримання арматурного прокату в мотках класу міцності 600 МПа з рядових низьковуглецевих низьколегованих марок сталі в сортаменті від 4,0 до 18,0 мм, який виробляється шляхом холодної деформації з отриманням високого рівня міцності і пластичних властивостей, що приведе до зниження його собівартості, а також витрат при використані, як у звичайних, так і попередньо напружених залізобетонних конструкціях. Поставлена задача вирішується тим, що пропонований арматурний прокат класу міцності 600 МПа, зварюваний для армування залізобетонних конструкцій, виконують у вигляді стрижня періодичного профілю діаметром від 4,0 до 18,0 мм, на поверхні якого рівномірно розташовані два, три або чотири ряди похилих до поздовжньої осі виступів, згідно з корисною моделлю він сформований в моток шляхом холодної пластичної деформації круглої заготовки з рядових низьковуглецевих низьколегованих марок сталі, що містить 0,19…0,28 % вуглецю і 0,9…1,6 % 2 марганцю, має умовну межу текучості (0,2) не менше 600 Н/мм , тимчасовий опір (в) не менше 2 670 Н/мм , відношення 0,2/в не менше 1,08 і повне відносне подовження при максимальному 1 UA 107975 U навантаженні (mах) не менше 3 %, при цьому добуток значень в (Н/мм ) та mах (%) складає більше 2200. Стрижні діаметром від 4,0 до 10,0 мм мають крок по типорозміру через 0,5 мм, а далі до діаметра 18,0 мм крок через 1,0 мм. Технічним результатом пропонованої корисної моделі є отримання зварюваного арматурного прокату класу міцності 600 МПа у вигляді стрижня періодичного профілю діаметром від 4,0 до 18,0 мм для армування як звичайних, так і попередньо напружених залізобетонних конструкцій. Наявність такого прокату забезпечує зниження собівартості виробництва залізобетонних конструкцій за рахунок застосування продукції більшої міцності з рядових марок сталі і скорочення витрат самої переробки прокату в умовах заготовільних відділень арматурних цехів заводів залізобетоних виробів або в умовах будівельного майданчика. Останнє значно підвищує конкурентоспроможність продукції без шкоди для забезпечення якості та механічних властивостей. Досягнення технічного результату забезпечується набором відмінних ознак, а саме тим, що: - арматурний прокат виконують у вигляді стрижня періодичного профілю діаметром від 4,0 до 18,0 мм, що сформований в моток шляхом холодної пластичної деформації круглої заготовки; - арматурний прокат виконують з рядових низьковуглецевих низьколегованих марок сталі, що містить 0,19…0,28 % вуглецю і 0,9…1,6 % марганцю, а решта залізо і супутні домішки (кремній, сірка, фосфор та інші); 2 - арматурний прокат має умовну межу текучості (0,2) не менше 600 Н/мм , тимчасовий опір 2 (в) не менше 670 Н/мм , відношення 0,2/в не менше 1,08 і повне відносне подовження при 2 максимальному навантаженні (mах) не менше 3 %, при цьому добуток значень в (Н/мм ) та mах (%) складає більше 2200; - арматурний прокат виконують в вигляді стрижнів діаметром від 4,0 до 10,0 мм з кроком по типорозміру через 0,5 мм (діаметром 4,0; 4,5, 5,0; 5,5; 6,0; 6,5; 7,0; 7,5; 8,0; 8,5; 9,0; 9,5 і 10,0 мм), а далі до діаметра 18,0 мм має крок через 1,0 мм (11,0; 12,0; 13,0; 1,4,0; 15,0; 16,0; 17,0 і 18,0 мм). Всі відмітні ознаки корисної моделі є взаємопов'язаними і сприяють досягненню поставленої задачі. Так, якщо арматурний прокат виконують у вигляді стрижня періодичного профілю діаметром від 4,0 до 18,0 мм, що сформований в моток шляхом холодної пластичної деформації круглої заготовки, це дає можливість використовувати його в будівництві у вигляді окремих стрижнів без втрат при розкрою на відрізки потрібної довжини. Також наявність арматурного прокату широкого асортименту по типорозмірах з кроком по діаметру в 0,5 та 1,0 мм дозволяє проектантам використовувати в проектах стрижні найближчого діаметра за розрахунком без перевитрат металу. Разом це сприяє зниженню його витрати при виготовленні залізобетонних конструкцій. Якщо арматурний прокат виконують з рядових низьковуглецевих низьколегованих марок сталі, що містить 0,19…0,28 % вуглецю і 0,9…1,6 % марганцю, а решта залізо і супутні домішки (кремній, сірка, фосфор та інші) цe зменшує його собівартість відносно прокату із сталі, що містить хром та інші дорогі легуючі сполуки. Виконання арматурного прокату зі сталі з вмістом вуглецю менш 0,19 % і марганцю менше 0,9 % не забезпечує міцнісних властивостей прокату на рівні, що заявляються через недостатню кількість перлитной складової в структурі металу. Виготовлення прокату зі сталі з вмістом вуглецю понад 0,28 % і марганцю більше 1,6 % негативно позначається на його зварюваності. Якщо арматурний прокат має 2 2 умовну межу текучості (0,2) не менше 600 Н/мм , тимчасовий опір (в) не менше 670 Н/мм , відношення 0,2/в не менше 1,08 і повне відносне подовження при максимальному навантаженні (mах) не менше3 % він належить до прокату класу міцності 600 МПа та характеризується поєднанням високого рівня міцності и пластичності. Використання арматурного прокату 600 МПа замість 500 МПа дозволяє зменшити його витрати в будівництві на 15…20 %. Відношення 0,2/в не менше 1,08 і повне відносне подовження при максимальному навантаженні (mах) не менше 3 % свідчить про високий рівень пластичних властивостей, що в сукупності з показником, де добуток значень в (Н/мм) та mах (%) складає більше 2200 гарантує велику надійність цьому арматурному прокату при використанні. Вибір значення добутку в×mах величиною в 2200 продиктований встановленням 10 % перевищення (запасу) щодо результату, який дає добуток цих контрольованих показників при їх мінімальних значеннях згідно з вимогами корисної моделі. Отримання арматурного прокату класу міцності 600 МПа включає кілька поетапних технологічних переділів на металургійному та метизному виробництвах, що також сприяють досягненню поставленої задачі. На металургійному переділі проводять виплавку сталі та отримання квадратної заготовки за будь-якою із нині діючих технологій. Далі здійснюється гаряча прокатка заготовки в потоці безперервного стану із закінченням в інтервалі температур 2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2 UA 107975 U 5 10 15 20 25 від 950 до 1050 °C на круглу катанку діаметром 5,5-20 мм з подальшим водоповітряними охолодженням до среднемассовой температури 660-760 °C, а потім її формують в мотки, які охолоджуються на повітрі. На метизному переділі з цієї катанки шляхом холодної пластичної деформації виготовляють арматурний прокат періодичного профілю. Порівняльний аналіз пропонованої корисної моделі з прототипом дозволяє виявити відмінності, які полягають в тому, що арматурний прокат, який заявляється, має більш високий рівень міцнісних властивостей, його одержання досягається шляхом використання рядової низьколегованої сталі певного складу, а також конкретним набором операцій виготовлення, що забезпечує вигідний формат поставки (у мотках). Приклад отримання арматурного прокату класу міцності 600 МПа. Матеріалом для виробництва арматурного прокату класу міцності 600 МПа в мотках була гладка кругла катанка діаметром 12,0 мм із сталі 20Г2, отримана в умовах металургійного підприємства на безперервному дротовому стані МПС 250/150 з використанням двостадійного охолодження. Переробку катанки на арматуру діаметром 10,0 мм здійснювали в умовах метизного виробництва. Підготовку поверхні катанки (видалення окалини) проводили за прийнятою на виробництві технології. Формування періодичного профілю проводили в безприводній роликовій касеті типу CL 25B33 "Eurolls", встановленій перед тягнучим барабаном однократного волочильного стану. Нанесений періодичний профіль відповідав технічним умовам німецького стандарту DIN 488, який отримав поширення у світовій практиці. Виготовлення здійснювали за схемою - катанка Ø12 мм → волочіння в монолітній волоці на гладкий підкат Ø11,0 мм → профілювання в роликовій волоці на арматурний прокат Ø10,0 мм. Ступінь деформації становила 30 %. Оцінку зварюваності арматурного прокату здійснювали шляхом виготовлення та випробування зварних з'єднань (ГОСТ 10922) зразків арматури діаметром 10 мм дуговим і контактним зварюванням. Результати механічних випробувань катанки, арматурного прокату до зварювання і зварних з'єднань (ГОСТ 14098) представлені в таблиці. Результатами випробувань встановлено, що арматурний прокат в мотках класу 600 МПа перевершує рівень вимог ряду НД, в тому числі СТО АСЧМ 7-93 (Росія) для класу А600С і ONORM В4707 (Австрія) для класу В600А. Таблиця Продукція Катанка Ø12 мм Арматура Ø10 мм Зварні стики 0,2, Н/мм 458 750 766/735* 2 в, Н/мм 642 820 832/824 0,2/в mах, % 1,40 18,0 1,09 3,6 1,09/1,11 2 в × mах 2950 Клас міцності 400 600 600 *) - в чисельнику дугове зварювання, в знаменнику - контактна стикова 30 35 40 Застосування пропонованої корисної моделі дозволяє впровадити в будівництві арматурний прокат періодичного профілю в мотках класу міцності 600 МПа, якому притаманні високий рівень міцності та пластичних властивостей, корозійної стійкості, пожежостійкості та підвищеним опором циклічним навантаженням. При цьому, з сировини рядового складу можливо отримувати продукцію високої якості за НД провідних європейських держав - ONORM B420 (Австрія) класу міцності Bst 600, по DIN 488 (Німеччина) класу міцності Bst 600. Цей арматурний прокат призначений для зварних сіток, використання в якості арматурних елементів монолітних та збірних залізобетонних конструкцій, а також для армування підстав автодоріг і покриттів аеродромів. Крімтого, використання отриманої продукції на наступних переділах (у будівництві), знижує витрати металу при виробництві залізобетонних конструкцій на 10-20 %, забезпечує можливість виробляти довгомірні залізобетонні вироби (ригеля, автодорожні плити та ін.) необмеженої довжини. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 1. Арматурний прокат класу міцності 600 МПа, зварюваний для армування залізобетонних конструкцій, що виконаний у вигляді стрижня періодичного профілю, на поверхні якого рівномірно розташовані два, три або чотири ряди похилих до поздовжньої осі виступів, який відрізняється тим, що він сформований в моток шляхом холодної пластичної деформації круглої заготовки із сталі, що містить 0,19…0,28 % вуглецю і 0,9…1,6 % марганцю, має умовну 2 2 межу текучості (0,2) не менше 600 Н/мм , тимчасовий опір (в) не менше 670 Н/мм , відношення 3 UA 107975 U 5 0,2/в не менше 1,08 і повне відносне подовження при максимальному навантаженні (mах) не 2 менше 3 %, при цьому добуток значень в (Н/мм ) та mах (%) складає більше 2200. 2. Арматурний прокат за п. 1, який відрізняється тим, що виготовлений у вигляді стрижня діаметром від 4,0 до 18,0 мм з кроком по типорозміру через 0,5 мм до діаметра 10,0 мм, а далі до діаметра 18,0 мм з кроком за типорозмірами через 1,0 мм. Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4