19.8. Сортамент стального проката

Прокатом называют детали и изделия, изготовленные способом прокатки. Сортаментом называют совокупность профилей (форм поперечного сечения изделий) и размеров изделий. Прокатка метал­ла происходит при прохождении его между двумя валками прокат­ного стана, вращающимися в противоположные стороны, при этом металл под давлением валков обжимается, вследствие чего умень­шается толщина полосы и увеличиваются ее ширина и длина. Путем прокатки изготовляют листы, квадратный и круглый профили, швеллеры, рельсы, балки и др.

Основную массу прокатных стальных изделий прокатывают в горячем состоянии при температуре 900—1250°С (горячая прокат­ка) и небольшую часть — в холодном состоянии (холодная прокатка).

Прокатка — один из самых распространенных способов обра­ботки металлов давлением. Им обрабатывается около 75% всей выплавляемой стали. Стальной прокат широко применяется в стро­ительстве зданий, сооружений, мостов, на железнодорожном транс­порте, в других отраслях производства.

Стальной прокат разделяют на четыре основные группы: листо­вая сталь, сортовая сталь, специальные виды стали и трубы.

Листовую сталь разделяют на два основных вида: тонколисто­вую — листы толщиной меньше 4 мм и толстолистовую — листы толщиной больше 4 мм. Эта сталь имеет разнообразное примене­ние.

Сортовую сталь (рис. 19.9) разделяют на два вида: первый — профили общего назначения: лента, полосовая, квадратная и угло­вая сталь, проволока (различного профиля), швеллеры, двутавровые балки и др.; второй — профили специального назначения: шпунты, рельсы и др. Среди всей прокатной продукции наибольшую часть составляет сортовая сталь (около 50%).

Рис. 19.9. Сортамент прокатных сталей:

а — равнобокий уголок; б — неравнобокий уголок; в — швеллер; г — двутавр; д — подкрановый рельс; е —круглая; ж — квадратная; з — полосовая; и — шпунтовая свая; к — листовая; л — рифленая; м — волнистая

К специальным видам проката относятся периодические профи­ли (попеременное поперечное сечение по длине проката), гнутые профили, цельнокатаные колеса, бандажи и др. К периодическим профилям проката относится, в частности, применяемая в железобе­тоне арматурная сталь. Гнутые профили изготовляют из ленты или листа толщиной 0,2—20 мм; они весьма широко применяются в строительстве — в оконных переплетах, в строительных конструк­циях и др.

Стальные трубы. Выпускаются бесшовные и сварные стальные трубы, причем наиболее быстро увеличивается производство свар­ных труб.

19.9. Алюминий и его сплавы

Из группы цветных металлов наибольшее распространение по­лучили алюминий и его сплавы. Как и железо, он является метал­лом, добываемым из недр земли в виде соответствующих руд, по­ступающих на переработку. Алюминий — серебристо-белый металл с температурой плавления 660,4°С, плотностью 2,7 г/см³, пределом прочности 127 МПа, твердостью 245 МПа. По распро­страненности в земной коре он занимает первое место среди метал­лов и третье (после кислорода и кремния) среди всех элементов, а именно — содержание алюминия в земной коре составляет 8,45% мас., тогда как содержание железа 4,85% мас. Он химически весьма активен и поэтому всегда в природе находится только в виде сое­динений. Свыше 200 минералов в земной коре содержат в своем со­ставе алюминий. Почти половина из них — алюмосиликаты, в осо­бенности полевые шпаты, на долю которых приходится более половины массы земной коры, а также нефелин, цеолиты, слюды и другие минералы. Кроме того,алюмосиликаты содержатся во вто­ричных породах, образовавшихся вследствие выветривания пер­вичных с переходом их в каолинитAl₂O₃∙2SiO₂∙2H₂О, бокситAl₂O₃∙2H₂О. Одной из важных алюминиевых руд является алунит. Важнейшие соединения алюминиевых руд: криолитNa₃AlF₆, бок­сит и латерит.

Получают алюминий из чистого оксида алюминия, выделяемого из обезвоженных прокаливанием бокситов и других руд. Для этого оксид алюминия (иногда называемый глиноземом) подвергают электролизу в расплавленном состоянии и при высокой температуре (около 1000°С) и большой силе тока. Для понижения температуры плавления добавляют минерал криолит и получают криолитоглино-земный расплав. В результате: 2Al₂O₃= 4Al(на катоде) + 3О₂(на аноде). Электролиз выполняют в ванне (рис. 19.10), катодом служит ее графитовая подина. Собранный на катоде (на дне ванны) алюминий периодически выпускают из ванны. В целом производство алюминия яв­ляется трудоемким и сложным.

Рис. 19.10. Схема электролитической ванны для получения алюминия:

1 —графитовая подина-катод; 2 — графитовые аноды; 3 — расплав элект­ролита; 4 — расплавленный алюминий

Для повышения механической прочности в алюминий вводят легиру­ющие добавки — Mg,Mn,Cu,Si,Zn, т. е. переводят чистый алюминий в сплавы. В качестве конструкционных материалов чаще используют именно сплавы. Их разделяют на деформируе­мые, характеризуемые своей высокой пластичностью и прочностью, и ли­тейные — для изготовления из них различных отливок. Среди деформируемых сплавов — дюралюми-ны, содержащие добавки меди, магния, марганца, кремния, железа. К литейным относят сплавы, содержащие до 7% кремния и именуе­мые силуминами или до 10% магния и отличающиеся высокой кор­розионной стойкостью. Марки технического алюминия: АД, АД1; марки высокопрочного: В-95, В-96.

Алюминиевые сплавы применяют в различных отраслях про­мышленности, а также в промышленном и гражданском строите­льстве, в том числе при возведении подъемно-транспортных соо­ружений, мостов, сборных домов, труб, профилей любого сечения, для изготовления оконных и дверных алюминиевых бло­ков, фасадов зданий, витражей, защитных рольставень, карнизов и т. д.