Лекція 23. Тема 3.8 Сортамент рейок, балок і швелерів.

Лекція 23.

Тема 3.8  Сортамент рейок, балок і швелерів.

Основним готовим продуктом рейкобалочних станів є рейки і балки. До інших профілів, що прокатуються на цих станах, відносяться: швелери, трамвайні рейки, шпунти, (палі), кутова, кругла і квадратна, сталі.

Найбільш важливими зі всіх профілів є рейки, до якості яких пред'являють вищі вимоги. Залізничні рейки були вперше прокатані в Англії в 1825 році. Найбільш інтенсивний розвиток виробництва рейок почався в кінці минулого століття. Це пояснюється бурхливим зростанням залізничного будівництва і відкриттям способів виробництва литого металу - бессемерівського процесу в 1855 р., мартенівського в 1864 р. і томасовського в 1878-1879 рр.

Розміри рейок характеризуються вагою 1 погонного метру.  Профіль рейки є несиметричним і складається з масивної головки, підошви з тонкими фланцями і шийки.

З тих пір, як почали прокатувати рейки, форма і розміри їх безперервно змінювалися. З розвитком залізниць відбувається також вага рейок. Наприклад, з 1900 р. до теперішнього часу вага рейки змінилася з 30 кг/пог. м до 75 кг/пог. м і намічений перехід до ще важчих рейок.

Важливою характеристикою профілю рейки є розподіл металу по його перетину. Останнім часом прагнуть до більш рівномірного розподілу металу по перетину, що необхідно перш за все для запобігання поперечним зламам рейок.

Зростання вантажонапруженості залізниць, збільшення ваги рухомого складу і швидкості руху зажадали того, щоб зменшети вагу рейок і поліпшети якість рейок. Рейки повинні бути достатньо міцними, щоб чинити опір значним динамічним діям рухомого потягу. Вони повинні мати вищу міцність в стиках, що піддаються найбільшим ударним навантаженням. Рейки повинні бути зносостійкими і при цьому не повинні бути крихкими, особливо в зимовий час при низьких температурах. Всі ці високі вимоги до якості рейок   забезпечуються в даний час відповідною вагою 1 погонного метру і хімічним складом рейкової сталі, а також застосуванням термічної обробки рейок.

В наш час залізничні рейки прокатують головним чином з мартенівської сталі. З бессемерівської сталі прокатують лише невелику частину рейок. В даний час ведуться роботи по виготовленню високостійких залізничних рейок з вакуумованої і легованої сталі із застосуванням відповідної термічної обробки.

Окрім залізничних рейок на рейкобалочних станах прокатують трамвайні рейки, що відрізняються від звичайної залізничної рейки наявністю жолоба в головці, а також тоншою шийкою і широкою підошвою.

Двотаврові балки  є широко поширеним будівельним профілем. Існуючий сортамент балок нормального типа містить балки з № 10 до 60, тобто з висотою їх від 100 до 600 мм. На рейкобалочних станах прокатують балки висотою від 180 до 600 мм. В даний час на  рейкобалочних станах освоюється прокатування балок заввишки 650-700 мм.

Двотаврові балки застосовують в конструкціях, що працюють головним чином на вигин. Отже, при даній площі перетину балки, розподіл металу між стінкою і полицями повинен бути таким, при якому момент опору матимеме  найбільшу величину.

Балки нормального типа мають надмірну товщину стінки в порівнянні з тією, яка необхідна для забезпечення міцності, і порівняно малу ширину полиць.

В даний час прокатують балки полегшеного типа, які мають тоншу стінку і менший ухил полиць. Прокатування таких балок забезпечує економію металу до 15% до їх ваги. Окрім цих балок, освоюють прокатування балок з ще тоншою стінкою. Тонкостінні балки застосовують в тих випадках, коли балка несе легке навантаження, наприклад в міжетажних перекриттях. За умовами місцевої стійкості і роботи на сколювання найменша товщина стінки може бути прийнята рівною 11 від висоти балки. Основна перевага тонкостінних профілів - велика економія металу, що досягає 30%.

Останнім часом все більше розширюється виробництво широкополочних балок з паралельними полицями і із заввишки до 1000 мм і більш. Застосовувати двотаврові балки як стрижні колон вигідно при однаковій стійкості перетину щодо обох осей. Це досягається шляхом збільшення ширини полиць. Тому оптимальна широкополочна двотаврова балка повинна мати ширину полиць, рівну висоті балки. Проте найбільший розмір полиць звичайно рівний 300 мм, а в деяких випадках 420 мм.

Існуючий сортамент швелерів включає швелери висотою від 50 до 400 мм. На рейкобалочних станах прокатують швелери висотою від 180 до 400 мм.

Балки і швелери прокатують переважно з киплячої сталі: Ст.0, Ст.3, Ст.4, Ст.5. Для прокатування корозійностійких балок застосовують низьколеговану сталь СХЛ-2.

У зв'язку з будівництвом гідроелектростанцій і різних гідротехнічних споруд значно збільшилася потреба в шпунтах різної форми і розмірів, а також в коритах, зетових і плоских шпунтах, що прокатуються на рейкобалочних станах. Наприклад, для зведення сталевих протифільтраційних завіс навколо фундаментів гідротехнічних споруд застосовують корита і зетові шпунти, для будівництва осередкових перемичок, стримуючих могутній натиск води, плоскі шпунти.

Рисунок 8. Шпунти.

Кутова сталь, що прокатується на рейкобалочних станах, має розміри від 140 X 140 до 230 X 230 мм, а кругла і квадратна від 100 до 225 мм.

Контрольні питання.

1.Складіть розвернутий кластер по темі 3.8 «Сортамент рейок, балок і швелерів» на форматі А4.