Гнутый сортовой профиль

Изобретение относится к продукции прокатного производства, в частности - к холодногнутым сортовым профилям. Гнутый сортовой профиль выполнен в виде швеллера или уголка из двух полосовых холоднокатаных заготовок, имеет полки и участки изгиба. На кромках полок выполнены «замки», образованные изогнутыми внутрь профиля на 180° кромками внешней полосы. Расширяются потребительские свойства гнутых профилей при их удешевлении. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к продукции прокатного производства и может быть использовано при изготовлении холодногнутых сортовых профилей.

Гнутые профили могут иметь самую различную конфигурацию поперечного сечения и изготавливаться из разных по своим свойствам горяче- и холоднокатаных полосовых заготовок. Сортамент сортовых гнутых профилей регламентируется соответствующими стандартами и техническими условиями, а наиболее распространенные из этих профилей приведены, например, в справочнике под ред. И.С.Тришевского «Производство и применение гнутых профилей проката», М.: Металлургия, 1975, с.454-491. Наиболее часто сортовые гнутые профили изготавливаются из горячекатаной полосовой стали, так как холоднокатаные полосы имеют максимальную толщину 4 мм (ГОСТ 3580).

Известен гнутый профиль швеллерного типа, у которого на его стенке выполнены перегибы с образованием углубления внутри профиля и с просечками, выдавленными также внутрь профиля, и с просечками, выдавленными наружу профиля (см. а.с. СССР №1750776, кл. B21D 5/06, опубл. В БИ №28, 1992 г.). Однако этот профиль выполнен однослойным, что ограничивает его потребительские свойства.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является гнутый швеллерный профиль по пат. РФ №2113306, кл. B21D 5/00, опубл. В БИ №17, 1998 г.

Этот профиль толщиной 0,8...3,5 мм содержит участки изгиба и полки и характеризуется наличием на этих участках впадин в форме цилиндра, направленных внутрь профиля, причем параметры впадин определяются толщиной швеллера. Известный профиль также выполнен однослойным, имеет сравнительно небольшую толщину, что ограничивает его потребительские свойства.

Технической задачей настоящего изобретения является расширение потребительских свойств гнутых швеллерных и уголковых профилей с одновременным их удешевлением.

Для решения этой задачи гнутый сортовой профиль, имеющий полки и участки изгиба, в отличие от ближайшего аналога выполнен в виде швеллера или уголка из двух полосовых холоднокатаных заготовок, на кромках полок которого выполнены «замки», образованные изогнутыми внутрь профиля на 180° кромками внешней полосы; толщина полос может быть разной, а полосовые заготовки - выполняться из разных марок сталей, причем величина временного сопротивления σ_в наружной полосы - быть меньше, чем внутренней.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в изготовлении профиля двухслойным, что позволяет использовать для его производства холоднокатаную полосовую заготовку разной толщины (т.е. максимальная толщина профиля может достигать 8 мм), выполненную из сталей с различными свойствами (например, из коррозионностойкой и жаропрочной сталей), что значительно расширяет диапазон потребительских (эксплуатационных) свойств профилей.

Кроме того, наличие двух замковых соединений на кромках полок профилей повышает их сопротивление как изгибу, так и продольному скручиванию.

Такие профили могут изготавливаться на существующих профилегибочных агрегатах (например, (2÷8)×(100÷600)) с некоторым дополнительным их оснащением (установка второго разматывателя рулонных полос). Предлагаемый профиль показан на чертеже. Профиль шириной В и высотой Н содержит стенку 1, полки 2, места изгиба 3, замковые соединения 4 и выполнен из двух полосовых заготовок - внутренней 5 и наружной 6, суммарная толщина которых (т.е. толщина профиля): S=S₁+S₂. Внутренний радиус изгиба r между полками и стенкой принимается в соответствии с нормами для той стали, из которой изготовлен внутренний слой 5 профиля. Величина радиуса изгиба r' кромок профиля (наружной полосы) равна половине толщины S₁ внутреннего слоя 5. Величина Δl замкового соединения будет определяться величиной r' и маркой стали, загибаемой на 180° полосы.

Опытную проверку заявляемого гнутого профиля осуществляли в ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат».

С этой целью были изготовлены гнутый равнополочный швеллер 160×100×7 мм, состоящий из двух полос (внутренняя - из ст.09Г2 с S₁=4 мм, наружная - из ст.3 кп с S₂=3 мм), а также неравнополочный гнутый уголок 120×100×8 мм, также двухслойный (внутренняя полоса - ст.45 с S₁=4 мм, наружная ст.08 с S₂=4 мм). Заготовка для обоих профилей - холоднокатаная, причем величина σ_в наружного слоя была меньше, чем у внутреннего. Кромки полок профилей были выполнены с замковыми соединениями.

Геометрия полученных профилей полностью соответствовала требованиям ГОСТ 8278 и ГОСТ 19772. Жесткость профилей сравнивалась с профилями тех же размеров но изготовленных только из одной стали: швеллер - из ст.09Г2, уголок - из ст.45. Испытания на продольный изгиб и скручивания предлагаемых профилей и известных показали, что прочностные характеристики двухслойного швеллера (у него σ_в ст.3 кп - 430 МПа) были больше в среднем на 17% (сопротивление изгибу) и 23% (сопротивление скручиванию) у предлагаемого профиля. Аналогичные характеристики у двухслойного уголка (σ_в ст.08 - 380 МПа, ст.45-620 МПа) и у известного (σ_в ст.45-620 МПа) были практически одинаковыми.

После механических испытаний целостность двухслойных профилей не нарушалась.

Швеллерный профиль, выбранный в качестве ближайшего аналога (см. выше), в опытах не испытывался из-за его малой толщины (максимум - 3,5 мм). Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной цели и его преимущества перед известным объектом. Это преимущество заключается как в расширении потребительских свойств (см. выше), так и в удешевлении, когда один из слоев профиля изготавливается из менее дорогой стали, но с сохранением уровня прочностных его характеристик.

По данным технико-экономических исследований, проведенных в ОАО «ММК», производственные затраты на изготовление предлагаемых двухслойных гнутых профилей могут быть снижены на 10...15% (при использовании разных марок стали для них), а экономия металла за счет повышения их прочностных характеристик - не менее 5%.

ПРИМЕРЫ КОНКРЕТНОГО ВЫПОЛНЕНИЯ

1) Гнутый швеллерный профиль с Н=100, В=160 и S=7 мм (см. чертеж) выполнен из двух полосовых холоднокатаных заготовок с S₁=4 мм (ст.09Г2) и S₂=3 мм (ст.3кп). Величины радиусов изгиба: r=10 мм, r'=1,5 мм; величина Δl=8 мм.

2) Гнутый неравнополочный уголок 120×100×8 мм (S=8 мм) выполнен из холоднокатаных полосовых заготовок с S₁=S₂=4 мм (наружный слой - ст.08, внутренний - ст.45). Величины радиусов изгиба: r=8 мм, r'=2 мм; величина Δl=8 мм.

1. Гнутый сортовой профиль, имеющий полки и участки изгиба, отличающийся тем, что он выполнен в виде швеллера или уголка из двух полосовых холоднокатаных заготовок, на кромках полок которого выполнены замки, образованные изогнутыми внутрь профиля на 180° кромками внешней полосовой холоднокатаной заготовки.

2. Профиль по п.1, отличающийся тем, что он выполнен из полосовых холоднокатаных заготовок разной толщины.

3. Профиль по п.1, отличающийся тем, что он выполнен из полосовых холоднокатаных заготовок разных марок сталей.

4. Профиль по п.1, отличающийся тем, что он выполнен из полосовых холоднокатаных заготовок, у которых величина временного сопротивления σ_в наружной полосовой холоднокатаной заготовки меньше, чем внутренней.