Фасонный металлопрокат: отличия и варианты использования

Все, кто видел это фото, восхищаются отвагой строителей и мастерством неизвестного фотографа. Но мало кто обращает внимание на, возможно, самую важную деталь сюжета. Без нее, скорее всего, не было бы ни снимка, ни подобной стройки. Речь о балке, на которой сидят рабочие. Это элемент несущей конструкции небоскреба, который сегодня является частью Рокфеллер-центра. Общая высота строения – 259 метров.

Такие высокие здания в США и по всему миру появились благодаря тому, что в начале ХХ века в строительстве начали активно применять металлопрокат. А несущими элементами небоскребов вместо кирпича стали металлоконструкции. И собирались они, в том числе, из балок – одного из основных видов крупносортного фасонного металлопроката.

Фасонный металлопрокат — это одна из разновидностей сортового проката. Но у него есть свои особенности и сферы применения.

Чем отличается фасонный прокат от профилей простой формы? Есть очень простой ответ. Если касательная к любой точке контура сечения проката не пересекает ни одну его часть, то это обычный сортовой прокат. А вот в фасонном прокате из-за его сложной формы такие касательные пересекают его сечение.

В свою очередь, у фасонного проката также существует две основных классификации.

По форме различают:

• угловой;
• тавровый;
• балочный;
• корытный (например, шпунт Ларсена);
• зетовый (Z-профили);
• профили специального назначения и др.

По промышленному назначению:

• профили общего назначения (равнополочные и неравнополочные уголки, двутавровые балки/двутавры, швеллеры);
• профили специального назначения (рельсы, шпунты, спецпрофили, полособульбы и др.).

Характеристики фасонных металлоизделий

Уголок, двутавр и швеллер относят к одной группе металлопроката не только из-за сечения, характеризующегося пересекающимися продольными планками. У них есть и другие объединяющие характеристики:

• материал заготовки — конструкционная, низколегированная или углеродистая сталь;
• метод производства — горячекатаный, холоднокатаный, гнутья или сварной;
• назначение изделия — принимать и перераспределять на себя постоянную и переменную внешнюю нагрузку.

Материал для будущего фасонного проката выбирают в зависимости от требований к конечной металлопродукции. Так, для построек, находящихся в условиях сурового климата или сооружений, на которые будут воздействовать большие механические нагрузки, выбирают профили из низколегированной стали. А для конструкций, возводимых в местах с агрессивной средой, чаще всего используют прокат из углеродистой оцинкованной стали.

Фасонный профиль, который получается после обработки, являет собой готовый эксплуатации продукт, в отличии от сортового и плоского металлопроката, представляющего собой промежуточную заготовку для других видов изделий из металла.

Особенности производства фасонного проката

Весь стальной прокат производится из полуфабрикатов: листы и рулоны – из слябов, трубы – из круглой трубной заготовки, а длинномерный прокат – из блюмов и квадратной заготовки.

Если углубиться в технологию производства фасонного проката, можно найти интересную особенность: на некоторых металлургических предприятиях мира есть машины непрерывного литья заготовок (МНЛЗ), которые сразу выпускают заготовку сложной многогранной формы – так называемую балочную заготовку или «собачью кость» (полуфабрикат в разрезе напоминает это лакомство для собак). По этой форме понято, какие именно изделия будут изготовлять из нее на прокатных станах – широкополочные двутавровые балки. Это позволяет существенно снизить затраты энергии и времени на выпуск металлопроката.

Остальные виды фасонного проката производят из блюмов и квадратов различных сечений. Из сталеплавильных цехов полуфабрикаты отправляют в прокатные цеха. Там его нагревают и начинают обжатия, чтобы придать нужную форму.

Например, на меткомбинате «АЗОВСТАЛЬ» деформация начинается на двухвалковой реверсивной клети 1000.

Обработанный полуфабрикат, в котором уже угадывается форма будущего изделия, поступает для дальнейшей прокатки на трехклетьевой прокатный стан «800», который состоит из двух клетей «трио» и чистовой «дуо». Окончательно сформованную продукцию режут на мерные длины, охлаждают, правят и направляют на окончательную отделку и приемку.

Наиболее распространенные марки стали, которые используются при производстве фасонного проката, — S235JR, S355J2, S420M, Ст3сп, Ст5пс, 09Г2С, 10ХСНД и 15ХСНД. Они определяются в соответствии с требованиями к конструкциям, в которых используется такая металлопродукция. Например, низколегированные марки стали обеспечивают высокую прочность и стабильную эксплуатацию как при высоких, так и низких температурах.

Особенности, позволяющие отличать виды фасонных профилей

Кроме внешнего вида, каждый из типов металлопроката отличает еще и его особенности применения.

• Двутавровую балку чаще всего используют в качестве несущего элемента легких сооружений, которые должны выдерживать большие переменные нагрузки — мосты, эстакады, шахты.
• Швеллер стальной выступает эффективным опорным элементом в конструкциях, которые должны быть устойчивыми к нагрузкам на сжатие и разрыв, например, в каркасах крыш. Его используют при постройке сооружений с многочисленными состыковочными элементами. Он обеспечивает надежное соединение деталей и распределяет полученную нагрузку, передавая ее на основу строения.
• Уголок стальной является универсальным фасонным металлопрокатом, чаще всего применяемым при создании малогабаритных объектов, которые подвергаются динамическим нагрузкам — железнодорожный транспорт, трамваи, автомобили.

Назначение

Сортовой стальной прокат практически не применяется в «сыро» виде без обработки, а идет на производство или обработку. Из него делают изделия сложной формы, с гнутыми и сварными элементами, штампуют мелкие детали, сгибают и иными способами обрабатывают на станках. Получается, что почти во всех случаях это полезная заготовка, продающаяся по небольшой цене.

Профиль (еще одно название фасонного металлопроката) предназначен, в первую очередь, для создания каркасов различного рода, так как он очень прочен за счет наличия ребер жесткости. Он также хорошо подходит для металлоконструкций и армирования, а большие типоразмеры идут на укрепление ответственных объектов, например, мостов.

Минимизация затрат на закупку металлопроката

Решение одной и той же строительной задачи возможно с применением различных видов металлопроката. Особенно это актуально для конструкций, к которым не предъявляются высокие требования. У нас в каталоге вы сможете найти большой сортамент фасонного металлопроката разной ценовой категории, что поможет не только минимизировать затраты, но и сэкономить время. Еще одним способом минимизировать затраты является закупка металлопроката немерной длины, имеющего небольшую стоимость, и самостоятельно выполнить его нарезку на элементы необходимой длины. Этот метод особенно хорош для тех, кто располагает инструментом, способным выполнить эту задачу. Однако наилучшим способом сэкономить считается тот, при котором не придется регулярно дополнительно тратиться на ремонт построенного объекта. Для этого просто нужно один раз закупить высококачественные материалы, постройка из которых будет отличаться долгим сроком службы.

Название

Сортовой прокат достаточно часто называют простым стальным прокатом или простым черным металлопрокат. Во избежание путаницы, это неофициальное название лучше не использовать. Точно так же есть «прозвище» и у фасонного варианта, его нередко называют «фигурным», однако и это название лучше не применять.

Причина в том, что классификация сортамента происходит по сечению проката. Сортовой вариант в сечении имеет максимально простую фигуру – линию (стальной лист), прямоугольник, круг, квадрат, шестигранник. Иными словами, любая касательная, проведенная к линии контура, должна не пересекаться с самой плоскостью сечения. У фасонного варианта в сечении появляется какая-либо фигура, в которой подобное правило не работает (например, представьте сечение двутавра или швеллера).

Сортовой и фасонный металлопрокат нужно подбирать по назначению.

Виды сортового проката

Сортовой прокат бывает простым и фасонным.

Простой сортовой прокат

Этот металлопрокат делят на несколько категорий в зависимости от качества поверхности:

• Готовые для использования без обработки.
• Предназначенные для термической обработки под давлением.
• Для обработки механическими способами.

К простому сортовому прокату относятся металлические элементы, имеющие элементарную форму поперечного сечения без полости.

Сортамент простого сортового проката:

• Стальной квадрат. Прут с квадратным сечением. Служит для создания различных точных конструкций. Для производства используется углеродистая или легированная сталь. Размеры варьируются от 6 до 200 мм.
• Стальной круг. Самый популярный продукт этой линии. Пруты имеют круглое сечение, диаметр которого составляет от 5 до 200 мм. Прокат изготавливают из низколегированной и углеродистой стали, реже – из высоколегированной. Изделия используются на различных производствах: тяжёлое машиностроение, строительство, судостроение, в производстве ограждений, сеток, арматуры, для ковки.
• Стальной шестигранник. Пруток шестиугольного сечения с равными сторонами. Изготавливается из углеродистой или легированной стали. Служит полуфабрикатом для изготовления крепежа, метизов, шурупов. А также используется в строительстве, для изготовления бытовой, промышленной техники, станков, в пищевой, автомобильной, машиностроительной промышленности.
• Стальная полоса. Прокат всевозможных габаритов с прямоугольным сечением. Получают по технологии горячего катания или холодного деформирования. Изделие используется для получения различных деталей, может выступать как заготовка для производства инструментов, и как основа для сложных конструкций.
• Проволока. Производится при помощи методов горячей или холодной протяжки. Сечение бывает круглым, квадратным или овальным. Сырьё для изготовления: чугун, никель, низкоуглеродистые стали, титан, алюминий, медь, цинк, никель. Пружинные виды применяются для изготовления амортизаторов, пружин, крепежа, гвоздей. Вязальные — для скрепления деталей, заготовок, армирования ж/б конструкций.

Поверхность

Так как сортовой металлопрокат используется в качестве заготовок, то у него может быть различное качество готовой поверхности, предназначенное под дополнительную обработку или готовое. Этот фактор можно узнать из маркировки.

3ГП говорит о том, что изделия можно резать и обрабатывать холодным способом. 2ГП сигнализирует о необходимой обработке горячим способом и давлением. Наконец, 1ГП указывает на уже обработанную поверхность, которую можно больше не трогать. Фасонный профиль выпускается только с последним вариантом обработки поверхности, так как представляет по сути уже готовое изделие сложной формы, которое не надо дополнительно изменять.

Сортовой прокат – особенности, плюсы и сфера использования

Основной признак – правильная геометрическая форма сечения. В эту группу металлопроката входит:

• Круг.

Горячекатаная разновидность имеет диаметр от 5,0 до 270,0 мм, больший размер изготавливается под заказ. Применяется в строительстве, машиностроении, для производства крепежей, как заготовка для обработки холодным методом. Чтобы повысить точность параметров и качество поверхности, подвергают холодному деформированию.

Диаметр холоднокатаных и тянутых кругов составляет от 3,0 до 100,0 мм, их применяют без обработки и подвергают термообработке, используют в машиностроении, при производстве техники для дома, промышленного оборудования.

• Квадрат.

Производится методом горячей прокатки, размер сторон колеблется от 8,0 до 200,0 мм. Из квадрата делают крепежные детали, подвергают холодной деформации. Калиброванные изделия характеризуются точными размерами и высококачественной поверхностью, параметры сторон составляют 3,0 — 100,0 мм. Сфера применения – автомобилестроение, производство оборудования, дизайн помещений.

• Шестигранник.

Имеет шестигранное поперечное сечение. Его размер равняется диаметру вписанного круга, диапазон составляет от 8,0 до 103,0 мм. Из шестигранника изготавливают болты, гайки и другие крепежные детали.

• Полоса.

В поперечном разрезе имеет форму прямоугольника. Изготавливается из разных марок стали, используется для производства разнообразных изделий – рессор, декора, режущего инструмента. Ширина варьирует от 10,0 до 200,0 мм, толщина – от 4,0 до 80,0 мм.

Общими преимущественными характеристиками сортовой металлопродукции является:

• широкое применение в виде заготовки для кованых и других изделий;
• стойкость к воздействию коррозии;
• податливость обработке – резке, ковке, гибке.

Применение простого сортового проката

Стальной сортовой прокат используются во всех областях жизнедеятельности человека. Без него невозможны многие технологические процессы и производства. Из него производят валы, шестерёнки, оси, крепёж и другие виды деталей и механизмов. Из него делают заготовки для других металлургических продуктов и поковок.

Фасонный прокат

К этому типу относятся длинномерные пустотелые элементы из металла. Они востребованы в гражданском и промышленном строительстве, а также практически во всех областях промышленности и производства. Поперечное сечение изделий имеет сплошную невыпуклую геометрическую фигуру.

Сортамент фасонного проката:

Угловой профиль. Г-образные стальные профили с равными или разными сторонами. Используются в строительстве для возведения различных конструкций, а также укрепления стен и перекрытий. Применяют материал и в машиностроительной отрасли, при строительстве вагонов и судов.

Стальной швеллер. Прокат с П-образным профилем. У него основная сторона длиннее боковых. Используется для создания каркасов и конструкций, для перекрытий кровельных прогонов. Его часто комбинируют с бетоном для создания стойких конструкций.

Двутавр. Балочный профиль с Н-образной формой. Бывает стандартным, широкополочным и колонным. Грани полок могут быть параллельными или наклонными. Характеризуются высокой прочностью. Двутавры выдерживают очень высокие вертикальные и горизонтальные нагрузки. Для изготовления используются углеродистые, низколегированные стали. Применяется при сооружении и устройстве подвесных путей, шахт, мостов, балконов. Изделия связывают и укрепляют конструкции, используются в качестве основы для дверных и оконных проёмов.

Виды фасонного металлопроката

Арматура применяется в строительстве и конструировании железобетонных сооружений. Она служит усиливающим элементом, например, в бетонной платформе, такой элемент называют — арматурный каркас. В зависимости от типа конструкции арматуру делают кольцевой формы, серповидной или смешанной. Их различие заключается в форме элементов на поверхности железного прута, от которых изменяется сцепление с бетоном. Все три вида арматуры одинаково распространены в строительстве, поэтому каждый, скорее всего, их встречал в повседневной жизни.

Двутавровая балка используется в строительстве и машиностроении. Она представляет из себя объединение двух металлических тавров в виде буквы «Н». Инженеры разработали двутавр так, что он в десятки раз прочнее и жёстче металлического бруска квадратного сечения, не склонен к прогибам. О надёжности двутавровых балок говорит знаменитая фотография «Обед на небоскрёбе», где строители сидят на этой самой балке. Хотя о надёжности этого продукта можно и не говорить, ведь он уже многие десятилетия почти без проблем и инцидентов используется в строительстве мостов и многометровых небоскрёбов.

Двутавр сваривается из двух тавров или уголков — зависит от технологии изготовления, — а сталь выбирает производитель, согласно необходимым показателям качества, прочности и жёсткости двутавра. Длина таких балок варьируется от полуметра до 13 метров, а по прочности они делятся на три класса: класс высокой точности, класс повышенной и класс обычной точности. Ассортимент двутавровых балок удивляет разнообразием, их можно подобрать под любой тип конструкции и любой длины.

Швеллеры многие десятилетия применяются в строительстве и других сферах промышленности, они представляют собой балку с сечением в виде буквы «П». Швеллер изготавливается либо горячей прокаткой, либо сгибанием полосы металла, у такого швеллера будут тонкие боковые полки. Швеллеры из алюминия и других цветных металлов производят методом прессования. Ассортимент данных металлических продуктов настолько широк, что его разделяют на виды:

• Стальной, производящийся по заданной уникальной форме и длине;
• Гнутый;
• Перфорированный;
• С уклоном граней.

Все эти виды швеллеров отличаются по значениям прочности и весу, по цене и качеству, поэтому конструкторам не составит труда подобрать наиболее подходящий швеллер для своего сооружения.

Наиболее распространенные марки стали, которые используются при производстве фасонного проката, — S235JR, S355J2, S420M, Ст3сп, Ст5пс, 09Г2С, 10ХСНД и 15ХСНД.

Металлические уголки используются как в промышленности и строительстве, так и в быту и создании произведений искусства. Этот продукт металлопроката лидирует по продажам среди всех остальных подвидов. Уголок в строительстве берёт основную нагрузку и заменяет металлическую балку, что позволяет значительно сэкономить на материалах для конструкции. Уголки производят разных размеров, из разных материалов и для разных целей: от мелких мебельных, до крупных для удержания, например, толстых деревянных балок, горячей прокаткой или холодной, из стали с низким содержанием углерода или с высоки, с одинаковым размером граней или с разным. Уголки делают из стали с нержавеющим покрытием или из цветных металлов.