RU2486972C2 - Method of rolling double-tee from low-alloy steel - Google Patents
Method of rolling double-tee from low-alloy steel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2486972C2 RU2486972C2 RU2011112589/02A RU2011112589A RU2486972C2 RU 2486972 C2 RU2486972 C2 RU 2486972C2 RU 2011112589/02 A RU2011112589/02 A RU 2011112589/02A RU 2011112589 A RU2011112589 A RU 2011112589A RU 2486972 C2 RU2486972 C2 RU 2486972C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wall
- profile
- section
- cross
- flexibility
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Metal Rolling (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к совершенствованию горячекатаных двутавровых профилей и к металлическим конструкциям промышленных и гражданских зданий с балочными перекрытиями и каркасами, а также к мостовым конструкциям из таких профилей.The present invention relates to the improvement of hot-rolled I-sections and to the metal structures of industrial and civil buildings with beam ceilings and frames, as well as to bridge structures from such profiles.
Известен двутавровый прокатный профиль Гост 26020-83 [1]. Сортамент горячекатаных двутавров с параллельными гранями полок. Примем этот профиль за аналог. В аналоге пропорции сечения не зависят от того, из какой стали прокатывается двутавровый профиль: малоуглеродистой или низколегированной.Known I-beam rolling profile GOST 26020-83 [1]. An assortment of hot-rolled I-beams with parallel flange faces. We will take this profile as an analogue. In an analogue, the section proportions do not depend on which steel the I-beam is rolled from: low carbon or low alloy.
Недостаток аналога в том, что гибкость стенки профиля (
I 100Б4-h=101,3 см, tп=3,25 см, tст=1,95 см, hст=94,8 см,
Известен двутавровый прокатный профиль для прокатных балок (из малоуглеродистой стали), предложенный К.К.Неждановым и разработанный с аспирантами [2, RU №2383401]. Примем этот профиль за прототип.Known I-beam rolling profile for rolling beams (from mild steel), proposed by K. K. Nezhdanov and developed with graduate students [2, RU No. 2383401]. We will take this profile as a prototype.
В прототипе разработан сортамент новых прокатных профилей из малоуглеродистой стали С255 (В Ст3 Сп5, Гост 27772-88).In the prototype, a range of new rolling profiles from low-carbon steel C255 was developed (B St3 Sp5, Gost 27772-88).
Однако двутавровые прокатные профили из низколегированной стали должны иметь другие параметры. Сортамент двутавровых профилей из низколегированной стали не разработан.However, I-shaped rolled sections of low alloy steel must have different parameters. The range of I-sections from low alloy steel has not been developed.
В настоящее время прокатные профили из малоуглеродистой и низколегированной стали имеют одинаковое очертание поперечного сечения, что ошибочно, так как гибкости стенки для профилей из легированных сталей имеют значение меньше, чем предельная гибкость стенки, а именно λст. пред=65.Currently, rolled profiles of mild and low alloy steel have the same cross-sectional shape, which is erroneous, since the wall flexibility for alloy steel profiles is less than the ultimate wall flexibility, namely, λ st. prev = 65.
По действующим нормам [2, с.27] устойчивость стенок балок не требуется проверять, если условная гибкость стенок
Для низколегированных сталей, например 12Г2Сгр1, ТУ 14-1-43 23-88, 09Г2С, 14Г2, 15ХСНД по Гост 19282-73* [2, с.64], с расчетным сопротивлением Rу=300 МПа при толщине t=20…40 мм и модулем упругости Е=206000 МПа приведенная гибкость
С некоторым запасом назначим предельную гибкость стенки двутаврового прокатного профиля равной λст пред=65.With a certain margin, we assign the ultimate flexibility of the wall of the I-beam rolling profile to λ st pre = 65.
Оптимальное распределение материала по сечению балкиOptimum distribution of material over the beam
Значительное снижение материалоемкости двутаврового прокатного профиля может быть достигнуто оптимальным распределением металла по сечению балок. Поставим задачу прокатать балку наибольшей прочности, то есть с максимальным моментом сопротивления max Wx из заготовки площадью поперечного сечения А см2.A significant reduction in the material consumption of the I-beam rolling profile can be achieved by the optimal distribution of metal over the cross section of the beams. We set the task to roll the beam of greatest strength, that is, with a maximum resistance moment max W x from the workpiece with a cross-sectional area of A cm 2 .
Очевидно, что уменьшение толщины стенки tст приводит к увеличению высоты балки h и увеличению момента сопротивления Wx. Материал сечения должен быть оптимально распределен между стенкой и поясами балки. Введем коэффициент K, определяющий материалоемкость стенки.Obviously, a decrease in wall thickness t article leads to an increase in the height of the beam h and an increase in the moment of resistance W x . The cross-sectional material should be optimally distributed between the wall and the girdle of the beam. We introduce the coefficient K, which determines the material consumption of the wall.
Тогда
Введем постоянный коэффициент гибкости стенки:We introduce a constant coefficient of wall flexibility:
ОтсюдаFrom here
Тогда расстояние между центрами тяжести поясов hцц будет зависеть только от коэффициента материалоемкости стенки К:Then the distance between the centers of gravity of the belts h cc will depend only on the coefficient of material consumption of the wall K:
Площадь поперечного сечения двух поясовCross sectional area of two belts
Пренебрегая собственными моментами инерции поясов балки, запишем главным момент инерции (см. фиг.1)Neglecting our own moments of inertia of the beam belts, we write down the moment of inertia as the main one (see Fig. 1)
Поделив (6) на 0,5·hцц, найдем момент сопротивления Wx на высоте центров тяжести поясов:Dividing (6) by 0.5 · hcc , we find the moment of resistance W x at the height of the centers of gravity of the belts:
Итак, момент сопротивления зависит только от материалоемкости K стенки. Определим экстремум Wx, взяв производную по K.So, the moment of resistance depends only on the material intensity K of the wall. We define the extremum W x by taking the derivative with respect to K.
Отсюда K=0,5.Hence K = 0.5.
Следовательно, при K=0,5 материалоемкость стенки составляет 50% от материалоемкости всего сечения балки.Therefore, at K = 0.5, the wall material consumption is 50% of the material consumption of the entire beam section.
Тогда оптимальная высота сечения равнаThen the optimal section height is
Этой высоте соответствует наибольший момент сопротивления, равныйThis height corresponds to the greatest moment of resistance equal to
и соответствующая гибкость стенкиand corresponding wall flexibility
Подставив (12) в (11), получим Wx в зависимости от А и tст Substituting (12) in (11), we obtain W x depending on A and t article
и соответствующую минимальную площадь сечения балкиand corresponding minimum beam cross-sectional area
или в зависимости от гибкости стенкиor depending on the flexibility of the wall
Из (11) и (12) получимFrom (11) and (12) we obtain
легко убедиться, что радиус ядра сечения r в этом случае будет равенit is easy to verify that the radius of the core of the cross section r in this case is equal to
r=h/3.r = h / 3.
Проанализируем материалоемкость и гибкость стенки аналога. Например, для двутавров с высотой сечения 100 см по Гост 26020-83.Let us analyze the material consumption and flexibility of the analog wall. For example, for I-beams with a section height of 100 cm according to GOST 26020-83.
Анализ показывает, что материалоемкость стенки отличается от оптимальной Л=0,5, а гибкость стенки для низколегированной стали меньше предельной величины λст пред=65.The analysis shows that the material consumption of the wall differs from the optimal L = 0.5, and the flexibility of the wall for low alloy steel is less than the limiting value λ st before = 65.
Таким образом, имеются резервы для снижения материалоемкости профиля.Thus, there are reserves to reduce the material consumption of the profile.
Технологическая задача изобретения - максимальное снижение материалоемкости двутаврового прокатного профиля, при его прокате, путем оптимального распределения материала между поясами и стенкой профиля, обеспечивающего достижение моментом сопротивления сечения профиля относительно главной оси Х своего максимального значения.The technological task of the invention is the maximum reduction in the material consumption of the I-beam rolling profile, when it is rolled, by the optimal distribution of material between the belts and the wall of the profile, ensuring that the moment of resistance of the section of the profile relative to the main axis X reaches its maximum value.
Технологическая задача по реализации способа распределения стали по сечению двутаврового профиля, содержащего полки с параллельными гранями и соединяющую их стенку, решена следующим образом.The technological task of implementing the method of distribution of steel over the cross-section of the I-beam profile, containing shelves with parallel faces and connecting their wall, is solved as follows.
Отличие в том, что при прокате на прокатном стане двутаврового профиля гибкость стенки балки назначают предельной для данной низколегированной марки стали, обеспечивающей устойчивость стенки без ребер жесткости. Блюм разогревают до температуры 600…650°C и обжимают его в клети валками на прокатном стане с четырех сторон, деформируют сечение в двутавровый профиль, содержащий полки с параллельными гранями и стенку, монолитно соединяющую полки, с образованием двутавра, при прокате из низколегированной стали (например, 12Г2Сгр1, ТУ14-1-4323-88, расчетным сопротивлением Rу=300 МПа и толщине проката 20…40 мм)The difference is that when rolling on a rolling mill of an I-profile, the flexibility of the beam wall is assigned as the limit for this low-alloy steel grade, which ensures the stability of the wall without stiffeners. The bloom is heated to a temperature of 600 ... 650 ° C and squeezed in a cage by rolls on a rolling mill on four sides, the section is deformed into an I-beam profile containing shelves with parallel faces and a wall that integrally joins the shelves, with the formation of an I-beam, when rolled from low alloy steel ( for example, 12G2Sgr1, TU14-1-4323-88, with design resistance R y = 300 MPa and a thickness of 20… 40 mm)
Площадь сечения профиля при прокате распределяют по сечению в следующей пропорции: 50% - на стенку профиля и по 25% на каждый из поясов.The section cross-sectional area during rental is distributed over the cross-section in the following proportion: 50% on the profile wall and 25% on each of the belts.
Толщину стенки профиля определяют из уравненияThe wall thickness of the profile is determined from the equation
где А - площадь поперечного сечения профиля;where A is the cross-sectional area of the profile;
λст - предельная гибкость стенки профиля, обеспечивающая устойчивость ее без постановки ребер жесткости.λ st - the ultimate flexibility of the profile wall, ensuring its stability without stiffening ribs.
Высоту стенки находят из формулы hст=λст·tст, где ширину полки и толщину ее назначают такой, чтобы отношение ширины полки к ее толщине не превышало предельное отношение, обеспечивающее местную устойчивость плоского пояса.The wall height is found from the formula h article = λ article · t article , where the width of the shelf and its thickness are assigned such that the ratio of the width of the shelf to its thickness does not exceed the limit ratio that ensures local stability of the flat belt.
Главный момент инерции профиля определяют по формулеThe main moment of inertia of the profile is determined by the formula
где b - ширина полки профиля;where b is the width of the profile shelf;
h - высота поперечного сечения профиля.h is the height of the cross section of the profile.
Момент сопротивления вычисляют по формуле
На фиг.1 показано поперечное сечение двутаврового прокатного профиля. Полки имеют ширину b. Толщина полки tп. Высота сечения профиля равна h. Стенка имеет высоту hст. Толщина стенки равна tст.Figure 1 shows a cross section of an I-beam rolling profile. Shelves have a width b. The thickness of the shelf t p The profile section height is h. The wall has a height of h Art . The wall thickness is equal to t Art .
Площадь сечения каждой из полок равна Ап=b·tп.The cross-sectional area of each of the shelves is equal to A p = b · t p .
Площадь сечения стенки равна Аст=hст·tст.The cross-sectional area of the wall is equal to A st = h st · t article
Площадь всего сечения равна А=2Ап+Аст.The total cross-sectional area is A = 2A p + A st .
Пример конкретной реализацииConcrete implementation example
Повысим прочность двутавра I100Б4 по ГОСТ 26020-83 [1]. Основные размеры профиля и его характеристики приведены в табл.1.We will increase the strength of the I-beam I100B4 in accordance with GOST 26020-83 [1]. The main dimensions of the profile and its characteristics are given in table 1.
Вычисления производим в следующей последовательности.The calculations are performed in the following sequence.
1. По формуле 12 находим необходимую толщину стенки нового двутаврового профиля при заданной его площади сечения А=400,6 см2 и предельной гибкости стенки
2. Находим площадь сечения стенки Аст=0,5А.2. We find the cross-sectional area of the wall A article = 0.5A.
3. Затем высоту стенки
4. Фактическую площадь сечения стенки Аст ф=hст·tст.4. The actual cross-sectional area of the wall A article f = h article · t article
5. Находим площадь сечения полки Ап=0,25·А.5. We find the cross-sectional area of the shelf And p = 0.25 · A.
6. Определяем толщину полки
7. Затем фактическую площадь сечения полки Апф=bп·tп.7. Then the actual cross-sectional area of the shelf A pf = b p · t p .
8. Определяем высоту сечения балки h=hст+2tп.8. Determine the height of the beam section h = h st + 2t p .
9. Фактическую площадь сечения А=2Апф+Аст.9. The actual cross-sectional area A = 2A pf + A Art .
10. Определяем главный момент инерции
11. Момент сопротивления сечения
Например, по сортаменту для двутавра I100Б4 площадь сечения А=400,6 см2. Назначаем гибкость стенки λст пред=65.For example, according to the assortment for the I100B4 double tee, the cross-sectional area A = 400.6 cm 2 . Assign the flexibility of the wall λ st pre = 65.
1. Находим необходимую толщину стенки нового двутаврового профиля при заданной его площади сечения и гибкости стенки1. Find the required wall thickness of the new I-beam at a given cross-sectional area and wall flexibility
2. Находим площадь сечения стенки Аст=0,5А=200,3 см2.2. We find the cross-sectional area of the wall A article = 0.5A = 200.3 cm 2 .
3. Затем высоту стенки
4. Фактическую площадь сечения стенки Астф=hст·tст=113,8·1,76=200,288 см2.4. The actual cross-sectional area of the wall A stf = h st · t st = 113.8 · 1.76 = 200.288 cm 2 .
5. Находим площадь сечения полки Ап=0,25·А=0,25·400,6=100,15 см2.5. We find the cross-sectional area of the shelf And p = 0.25 · A = 0.25 · 400.6 = 100.15 cm 2 .
Оставляем ширину полки bп=32, тогдаLeave the width of the shelf b p = 32, then
6.
7. Затем фактическую площадь сечения полки Апф=bп·tп=32·3,13=100,16 см2.7. Then the actual cross-sectional area of the shelf is A pf = b p · t p = 32 · 3.13 = 100.16 cm 2 .
8. Определяют высоту сечения балки8. Determine the height of the beam
9. h=hст+2tп=113,8+2·3,13=120,06 см.9. h = h st + 2t p = 113.8 + 2 · 3.13 = 120.06 cm.
10. Фактическая площадь сечения А=2Апф+Аст=2·100,16+113,8·1,76=400,608 см2.10. The actual cross-sectional area A = 2A pf + A st = 2 · 100.16 + 113.8 · 1.76 = 400.608 cm 2 .
11. Определяют главный момент инерции
12. Было Jx=655400 см4 (100%).12. It was J x = 655400 cm 4 (100%).
13. Момент сопротивления
14. Было Wx=12940 см3 (100%).14. It was W x = 12940 cm 3 (100%).
Список литературыBibliography
1. Двутавры стальные горячекатаные с параллельными гранями полок. Сортамент. Гост 26020-83. Переиздание. Октябрь 1998, 9 с.1. Hot-rolled steel I-beams with parallel flange faces. Assortment. GOST 26020-83. Reissue. October 1998, 9 p.
2. СНиП 11-23-81. Стальные конструкции, Госстрой СССР, Москва, 1999, 96 с.2. SNiP 11-23-81. Steel structures, Gosstroy of the USSR, Moscow, 1999, 96 p.
3. Васильченко В.Т. и др. Справочник конструктора металлических конструкций, Киев, «Будiвельник», 1980, 288 с.3. Vasilchenko V.T. et al. Handbook of the designer of metal structures, Kiev, Budivelnik, 1980, 288 pp.
4. Писаренко Г.С. и др. Справочник по сопротивлению материалов, Киев, «Наукова думка», 1975, 704 с.4. Pisarenko G.S. et al. Handbook of resistance to materials, Kiev, “Naukova Dumka”, 1975, 704 pp.
5. Нежданов К.К., Нежданов А.К., Эйдлин A.M. Двутавровый прокатный профиль. Патент России №2383401, B21B 1/08 (2006.01). Заявка №2007 136405/02. Публикация заявки 10.04.2009. Опубликовано 10.03.2010. Бюл. №7.5. Nezhdanov K.K., Nezhdanov A.K., Eidlin A.M. I-beam rolling profile. Russian patent No. 2383401, B21B 1/08 (2006.01). Application No. 2007 136405/02. Publication of the application 10.04.2009. Published on March 10th, 2010. Bull. Number 7.
Claims (1)
где A - площадь поперечного сечения профиля;
λст пред - предельная гибкость стенки профиля, обеспечивающая ее устойчивость без промежуточных ребер жесткости;
причем высоту стенки hст определяют из уравнения
hст=λст пред·tст,
где полку прокатывают такой, чтобы отношение ширины полки к ее толщине не превышало предельное отношение, обеспечивающее местную устойчивость плоского пояса, а главный момент инерции профиля Jx определяют по формуле
где b - ширина полки двутаврового профиля;
h - высота поперечного сечения двутаврового профиля,
а максимальный момент сопротивления определяют по формуле:
Wx=2Jx/h. A method of rolling a profile of an I-section from low alloy steel with a design resistance of R y = 300, including heating the bloom 20-40 mm thick to a temperature of 600-650 ° C and crimping it in a stand with rolls on a rolling mill on four sides, deformation into an I-profile having shelves with parallel faces as flat belts and a wall integrally connecting them, characterized in that the wall of the rolled profile with maximum flexibility, equal to the ratio of height to wall thickness it does not exceed the flexibility limit value λ article before, with stavlyayuschey 65 and ensures stability of the walls without intermediate ribs, the profile transformed during hot rolling by crimping its rollers and forced area distribution over the cross section in a proportion of 50% in the profile wall and by 25% for each of the flat belt, wherein a thickness profile wall t Art determined from the equation
where A is the cross-sectional area of the profile;
λ st limit - the ultimate flexibility of the profile wall, ensuring its stability without intermediate stiffeners;
moreover, the wall height h article is determined from the equation
h article = λ article before · t article
where the shelf is rolled so that the ratio of the width of the shelf to its thickness does not exceed the limit ratio, which provides local stability of the flat belt, and the main moment of inertia of the profile J x is determined by the formula
where b is the width of the flange of the I-beam profile;
h is the height of the cross section of the I-beam profile,
and the maximum moment of resistance is determined by the formula:
W x = 2J x / h.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011112589/02A RU2486972C2 (en) | 2011-04-01 | 2011-04-01 | Method of rolling double-tee from low-alloy steel |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011112589/02A RU2486972C2 (en) | 2011-04-01 | 2011-04-01 | Method of rolling double-tee from low-alloy steel |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011112589A RU2011112589A (en) | 2012-10-10 |
RU2486972C2 true RU2486972C2 (en) | 2013-07-10 |
Family
ID=47079139
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011112589/02A RU2486972C2 (en) | 2011-04-01 | 2011-04-01 | Method of rolling double-tee from low-alloy steel |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2486972C2 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU801909A1 (en) * | 1977-11-16 | 1981-02-07 | Tsarenko Anatolij | Double t-shape profile |
WO1984004263A1 (en) * | 1983-05-04 | 1984-11-08 | Nippon Steel Corp | Method and apparatus for rolling flanged section |
EP0348913A2 (en) * | 1988-06-27 | 1990-01-03 | Kawasaki Steel Corporation | Rolling method of H-shaped steels |
SU1692693A1 (en) * | 1989-05-03 | 1991-11-23 | Днепропетровский Металлургичй Институт | Double t-section |
RU2383401C2 (en) * | 2007-10-01 | 2010-03-10 | ГОУ ВПО Пензенский государственный университет архитектуры и строительства | Double-t rolled section |
-
2011
- 2011-04-01 RU RU2011112589/02A patent/RU2486972C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU801909A1 (en) * | 1977-11-16 | 1981-02-07 | Tsarenko Anatolij | Double t-shape profile |
WO1984004263A1 (en) * | 1983-05-04 | 1984-11-08 | Nippon Steel Corp | Method and apparatus for rolling flanged section |
EP0348913A2 (en) * | 1988-06-27 | 1990-01-03 | Kawasaki Steel Corporation | Rolling method of H-shaped steels |
SU1692693A1 (en) * | 1989-05-03 | 1991-11-23 | Днепропетровский Металлургичй Институт | Double t-section |
RU2383401C2 (en) * | 2007-10-01 | 2010-03-10 | ГОУ ВПО Пензенский государственный университет архитектуры и строительства | Double-t rolled section |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2011112589A (en) | 2012-10-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Abambres et al. | Residual stresses in steel members: a review of available analytical expressions | |
Belskiy et al. | Distribution of linear pressure of thin-sheet rolling across strip width | |
RU2486972C2 (en) | Method of rolling double-tee from low-alloy steel | |
RU2383401C2 (en) | Double-t rolled section | |
RU2304479C2 (en) | Method for enhancing carrying capability of cylindrical tube at bending | |
RU2623558C2 (en) | Method of circular pipe reshaping | |
Tide | Evaluation of steel properties and cracking in “k”-area of W shapes | |
US20120244372A1 (en) | Method for producing hot rolled hollow sections having a rectangular cross-section and small edge radii | |
JP2018030153A (en) | Cold tandem rolling mill and cold rolled steel sheet manufacturing method | |
RU2460603C2 (en) | Method for obtaining oval-section pipe working in bending from cylindrical round-section pipe | |
RU2306995C2 (en) | Bent channel shaping method | |
RU2288045C1 (en) | Symmetrical complex-contour shapes rolling method | |
RU2515781C1 (en) | Method to produce metal rhombic profiles | |
RU2148449C1 (en) | Method for profiling equal-flange angles | |
Mazur et al. | Investigation and numerical modeling of the process of cold rolling HSLA steels | |
RU2776314C1 (en) | Rail rolling method (variants) | |
RU2490079C2 (en) | Roll pass design system | |
Koinov et al. | Influence of bending efforts of working rolls on widening of the thin steel strip during hot rolling | |
RU2071849C1 (en) | Method of making roll-formed different-flange channels | |
RU2332274C1 (en) | Method of moulding varietal roll-formed shapes | |
RU2307334C1 (en) | Method of testing steel | |
JP6152835B2 (en) | Steel strip temper rolling equipment and temper rolling method | |
RU2299773C1 (en) | Closed shape forming method | |
Konin | Calculations of compressed rods considering experiments over last 100 years | |
SU1676691A1 (en) | Method for rolling i-sections with wavy web |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130522 |