RSS
Поиск
RSS
Главная страница
Ассоциация «РосМетиз»
Премия Ассоциации
Мероприятия
Журнал «Метизы»
Информационный портал
Проекты метизных производств
Все Новости
Интервью, обзоры, анализ
Мониторинг
Антидемпинговые Расследования
Рейтинг метизного рынка
Виртуальный музей
Контакты
Система рассылок
Карта сайта

Проблемы производства и применения холоднодеформированной арматуры

<< назад
Полный текст



Бондаренко В. И., к.т.н., НИИЖБ, филиал ФГУП НИЦ «Строительство»

Конкуренция на строительном рынке порождает необходимость снижения себестоимости и сокращения сроков строительства, для чего нужны эффективные строительные материалы и современные технологии изготовления строительных конструкций, обеспечивающие надежность и долговечность сооружений. Особое место среди строительных материалов занимает прокат периодического профиля для армирования железобетонных конструкций, который является основным несущим элементом изделий, воспринимающим растягивающие напряжения. При этом прокат должен удовлетворять требованиям строителей как по сортаменту, так и по эксплуатационным характеристикам.
Оптимальным по эксплуатационным показателям в настоящее время является свариваемый прокат с серповидным периодическим профилем и нормативным пределом текучести ≥ 500 Н/мм2 как термомеханически упрочненный, так и холоднодеформированный. В европейских странах уже полностью перешли на производство и применение такого проката.
В России, начиная с 1997года, также осуществляется переход на унифицированную свариваемую арматуру с физическим или условным пределом текучести 500 Н/мм2.
В странах Европы, да пожалуй, и в большинстве стран мира, арматуру диаметрами от 4,0 до 12,0 мм в промышленных масштабах уже более 50 лет применяют в основном холоднодеформированную.
Не считая проволоки класса Вр-1, такую арматуру диаметрами 6,0-10,0 мм у нас начали изготавливать лишь в 80-х годах прошлого столетия на предприятиях стройиндустрии только для армирования своих же изделий.
Доля холоднодеформированной арматуры в общем объеме потребления этого класса прочности в РФ ничтожно мала и составляет не более 5%. Такое отставание объясняется отсутствием горячекатаного проката (катанки) из рядовых марок стали с необходимыми свойствами и размерами и гарантированной технологии ее переработки в холоднодеформированную арматуру.
Применение арматуры класса прочности 500 МПа за счет более высокого предела текучести и, соответственно, более высоких расчетных сопротивлений, позволяет сократить расход стали на армирование железобетонных конструкций на 10-15% в сравнении с арматурой класса А400. По отдельным конструкциям экономия металла может достигать до 25% при одновременных повышении надежности и исключения хрупких разрушений арматуры.
Исследованиями установлено, что применения в строительстве арматурной стали без предварительного напряжения с пределом текучести 600 Н/мм2, а при определенных условиях и более прочной позволяет получить еще больший экономический эффект.
Учитывая сказанное, перед металлургами и изготовителями холоднодеформированного проката стоят следующие задачи:
- отработка технологии получения подката (катанки) для изготовления свариваемого холоднодеформированного арматурного проката классов прочности 500 и 600 с необходимыми размерами и заданными эксплуатационными свойствами;
- разработка стабильной технологии изготовления свариваемого холоднодеформированного арматурного проката классов прочности 500 МПа и 600 МПа с нормированными характеристиками из рядовых марок стали.
Заметный вклад в технологию производства х/д проката с повышенными прочностными и пластическими свойствами внесли сотрудники институтов и инженерно-технические работники предприятий-изготовителей, которые не только теоретически обосновали возможность получения проката с заданными свойствами, но и реализовали свои разработки на практике.
В 1980-1985 годах сотрудниками лаборатории арматуры НИИЖБ при активном участии д.т.н. Фетисова В. П. на орловском сталепрокатном заводе (ОСПаЗ) впервые была разработана технология производства холоднодеформированной проволоки периодического профиля с нормированным пределом текучести > 600 Н/мм2 (класс Врп-1) и освоено ее массовое производство [1].
Дальнейшие исследования Фетисова В. П. [2] подтвердили возможность производства х/д проката из рядовых марок стали повышенной прочности (s0,2 > 600 Н/мм2) с относительными удлинениями при максимальной нагрузке (Аgt) не менее 2,5 %.
В последние годы в связи с активным ростом строительства и объемов производства х/д проката интерес к совершенствованию технологии его изготовления заметно повысился как в России, так в странах СНГ.
В Украине группой под руководством вед. науч. сотр. национальной металлургической академии к.т.н. Ивченко А. В., проведены теоретические изыскания и целенаправленные эксперименты по изучению влияния легирующих элементов в стали и знакопеременного изгиба готового проката на изменчивость его прочностных и пластических свойств.
На Белорусском металлургическом заводе (ФГУП«БМЗ») инженеры Колос С. Н. и Зиновенко А. В. разработали и внедрили в производственный процесс сквозную технологию изготовления х/д проката по австрийским (ONORM B 4200) и немецким (DIN 488) нормам диаметрами 6,0-12,0 мм.
В ОАО «ММК-Метиз» Коломиец А. Б. совместно с сотрудниками лаборатории арматуры НИИЖБ разработали нормативную и технологическую документацию на производство х/д проката диаметрами 6,0-10,0 мм, включая технические условия на подкат и прокат (патент RU 2333059 C1). В настоящее время завод производит и успешно реализует до 5 тыс. т проката в год.
Киреев Е. М. с коллегами по работе в ООО «ПК А и М» разработали, апробировали в производственных условиях и запатентовали (патент RU 2302916 С1) способ производства арматурной проволоки, который обеспечивает высокие прочностные и пластические свойства проката. Разработанный способ успешно реализуется при изготовлении арматурной проволоки класса Вр-1 и холоднодеформированного проката класса В500С.
Как видно из представленного краткого обзора, немалое количество творческих коллективов стремится изготавливать х/д прокат с эксплуатационными свойствами на уровне требований Евронорм. Как показывает опыт сертификационный испытаний, лишь те изготовители, которые получают подкат со своих металлургических предприятий по совместно разработанным техническим условиям и те, которые в состоянии производить селекцию подката, изготавливают прокат с требуемыми прочностными и пластическими свойствами.
Те же изготовители, которые вынуждены покупать подкат на металлобазах, не во всех случаях получают прокат с требуемыми свойствами, и во всех случаях не получают подкат нужного размера.
Причина перечисленных проблем кроется в нецелесообразности для «большой металлургии» производить подкат нужного размера и свойств, а так же в технологии изготовления проката на импортных станах.
Поскольку в нашей стране никто не производил оборудование для прокатки холоднодеформированной арматуры, мы вынуждены приобретать его за границей.
Первый стан для производства холоднодеформированной арматуры был закуплен в Германии в 1983 году и установлен на харьковском ДСК-1. В дальнейшем аналогичные станы были приобретены другими производителями, которые работают как на предприятиях стройиндустрии, так и на заводах по изготовлению товарной холоднодеформированной арматуры и изделий из нее.
Конструкция практически всех закупленных станов предусматривает фиксированную величину деформации катанки между первой и второй ступенями тянущего барабана, как правило, 28%, и, для получения проката с заданными размерами, во вторую клеть необходимо подавать заготовку на 28% больше конечного размера по весовой площади поперечного сечения.
Экспериментально установлено, что при суммарной деформации более 18-22%, в зависимости от свойств проката из рядовых марок стали, искусственным старением (одностадийный знакопеременный изгиб в двух или трех плоскостях) удается увеличить относительное удлинение при максимальной нагрузке до 3,0% (по действующим нормам значение Agt ≥ 2,5% должно быть обеспечено с вероятностью не менее 0,9) не представляется возможным.
Зависимость изменения механических и пластических свойств заготовки после ЗПИ от степени суммарной деформации представлена на графике (рис. 1).

Рис. 1 Зависимость изменения механических и пластических свойств заготовки от степени суммарной деформации

В такой ситуации изготовители холоднодеформированной арматуры вынуждены поступаться либо критерием анкеровки fR, то есть не выдавливать нормируемый периодический профиль, тем самым уменьшая степень деформации, либо снижать пластичные свойства готовой продукции (требуемые прочностные свойства достигают за счет увеличения степени суммарной деформации при использовании подката большего размера).
Описанная выше ситуация на рынке металлопроката является основной проблемой при производстве холоднодеформированного проката в России, да и в странах СНГ. Не менее важной проблемой является отсутствие стабильной технологии передела, позволяющей получать заданные свойства проката при изготовлении его из рядовых марок стали.
На наш взгляд решить основную проблему можно за счет договоренности с металлургическими мини-заводами, для которых объемы подката для перетяжки на арматуру соизмеримы с их производственной программой.
Для решения второй проблемы необходимо, как говорилось об этом ранее, консолидировать усилия творческих коллективов, возможно под эгидой «Росметиз», и разработать номограммы технологических процессов для изготовления холоднодеформированного проката классов прочности 500 МПа и 600МПа различных диаметров, включая промежуточные, из подката различных марок стали и свойств в исходном состоянии.
Однако не достаточно сделать хорошую арматуру, ее надо достойно реализовать, реализовать с экономическим эффектом, превышающим добавленную стоимость передела.
Достичь такого экономического эффекта можно лишь используя все преимущества холоднодеформированного проката, то есть высокие значения прочностных свойств, возможность изготовления проката промежуточных диаметров и безотходность производства арматурных изделий из нее.
Как показал опыт изготовления холоднодеформированного проката на РУП «БМЗ» и исследования, проведенные в лаборатории арматуры НИИЖБ и ООО «ПК А и М», имеется практическая возможность изготавливать прокат с нормативным сопротивлением не только Rs.n > 500 Н/мм2, но и со значением Rs.n > 600 Н/мм2, при Agt > 2,5% и отношением временного сопротивления к условному пределу текучести >1,08, что соответствует требованиям, предъявляемым к термомеханически упрочненной арматуре классов А500С и Ат600С.
Казалось бы, такую арматуру можно применять наряду и взамен термомеханически упрочненной арматуры тех же классов прочности без пересчета армирования и изменения проектной документации. Однако разработчики СНиП по непонятным причинам снизили ее расчетное сопротивление по отношению к арматуре класса А500С на 5%, чем затормозили внедрение прогрессивного вида арматуры в строительное производство.
Пересматривать проектную документацию на железобетонные изделия из-за 5% экономии арматуры не всем по карману. Кстати в Европе холоднодеформированная арматура имеет одинаковое расчетное сопротивление с горячекатаной и термомеханически упрочненной одного класса прочности.
Сказанное является одной из проблем на пути массового внедрения холоднодеформированного проката в строительное производство. Считаю необходимым разработчикам СНиП внести изменение в численное значение расчетного сопротивления х/д проката (коэффициент надежности по арматуре изменить на 1,15). Имея в арсенале лишь горячекатаную или термомеханически упрочненную арматуру с четкой градацией диаметров по ГОСТ, не представляется возможным при пересчете конструкций на арматуру более высокого класса прочности получить расчетную экономию стали, так как при переходе с диаметра 12,0 мм на 10,0 мм площадь сечения снижается на 44%, с 10,0 мм на 8,0 мм – на 36%, с 8,0 мм на 6,0 мм – более 40% при увеличении расчетного сопротивления лишь до 20%. В таких случаях холоднодеформированная арматура является идеальным материалом, так как ее можно изготовить любого диаметра, с любой площадью поперечного сечения в строгом соответствии с проектной документацией. В этом случае без пересчета армирования не обойтись.
Целесообразность затрат на пересчет будет определяться экономическими соображениями. В настоящее время такая документация отсутствует, что также сдерживает объемы внедрения х/д проката в строительство. Отсутствие проектной документации на массовые железобетонные конструкции является очередной проблемой, которую необходимо решать сообща и как можно скорее.
После решения перечисленных проблем строительная индустрия России сможет сократить расход арматурной стали мелкого сорта на 15-20% без снижения качества строительства.
Литература
1. ТУ 14-4-1322-85 «Проволока из низкоуглеродистой стали холоднотянутая периодического профиля повышенной прочности для армирования железобетонных конструкций».
2. Фетисов В. П. Деформационное упрочнение углеродистой стали. – М.: «Мир», 2005. – 200 с.:ил.

Журнал «Метизы» 1-2009

 


Copyright © 2001-2012 SAA
Информационный портал о метизах
метизной промышленности и метизном рынке