Архит._материал._-_Шеина_Ч1

тов, фактур, используя различные способы навески кассет. Для изготовления металлических кассет подходят любые тонкокатаные металлические листы, как с покрытием, так и без него, а также листы из композитного материала.

Рисунок 262 – Объемные фасадные панели

Для отделки фасада и интерьера применя-

ется также экран из металлических реек.

Это навесная металлическая конструкция, включающая: реечные панели длиной 6 м, образующие наружную поверхность фасада; несущие профили длиной до 4 м; фиксаторы для надежного закрепления панелей на несущих профилях и элементы крепления в форме нарезных шпилек, закрепляемых в несущем слое стены. Рейки могут изготавливаться

из оцинкованной стали или с полимерным покрытием.

Металлический сайдинг – это длин-

ные легкие панели шириной 120…300 мм. Панели изготавливаются из оцинкованной стали, стали с полимерными покрытиями и алюминия различной цветовой гаммы.

В качестве полимерного покрытия ведущие производители рекомендуют полиэстер, PVF и ПУРАЛ.

Кроме того, используются также стальные двери и радиаторы (рисун-

ки 263, 264).

342

Рисунок 263 – Стальной радиатор

Рисунок 264 – Металлическая дверь. Корпус двери состоит из одного или двух листов оцинковки и элементов жесткости в виде балок и ребер.

Для внутренней обшивки створки обычно используются цельные листы металла толщиной от 1,5 до 3 мм, для лобовой обшивки – листы толщиной от 1,5 до 5 мм. Листы металла скрепляются между собой и с балками (ребрами) с помощью сварки

Арматурная сталь. Арматурная сталь, служит для изготовления арматуры железобетонных конструкций. Прочностные характеристики арматуры зависят от химического состава стали (содержания углерода, легирующих добавок) и характера её обработки (упрочнение стали в холодном состоянии волочением, вытяжкой, сплющиванием, термической обработкой и т.д.).

Горячекатаную стержневую арматурную сталь классов А-I и А-II изготав-

ливают из углеродистых сталей общего назначения (Ст3 и Ст5). Наиболее распространена арматурная сталь класса А-III, изготавливаемая из низколегированной кремнемарганцовистой стали (35ГС и 25Г2С). Для высокопрочной арматурной стали классов A-IV и A-V используют низколегированную сталь с добавками марганца, хрома, титана или циркония. Особая термообработка стержней позволяет получить термически упрочнённую арматурную сталь классов Ат-IV…Ат-VII.

Арматурную проволоку изготавливают из углеродистой стали с различным содержанием углерода (0,12…0,85 %). Требования к механическим свойствам арматурной стали устанавливаются соответствующими ГОСТ и техническим условиями (таблицы 63, 64).

Арматура железобетонных конструкций, неотъемлемая составная его часть, предназначенная для усиления бетона, воспринимающая растягивающие (реже – сжимающие) усилия. Применяется главным образом стальная гибкая арматура (в виде отдельных стержней или сварных сеток и каркасов); иногда – жёсткая арматура (прокатные двутавры, швеллеры и уголки).

Различают арматуру:

рабочую, устанавливаемую в железобетонных конструкциях в соответствии с расчётом;

монтажную;

распределительную, предназначенную для образования совместно с рабочей арматурой каркасов и сеток. Устанавливается по конструктивным соображениям (рисунок 265).

343

Таблица 63 – Характеристика стержневой арматурной стали

345

Таблица 64 – Механические свойства стальной арматурной проволоки из стали группы В

Допускается изготовление арматурной стали класса A-V (A800) из стали марок 22Х2Г2АЮ, 22Х2Г2Р и 20Х2Г2СР.

Арматурную сталь классов А-I, А-II и А-III применяют для ненапряженных конструкций, а арматурную сталь более высоких классов – для предварительно напряженных конструкций.

Проволока из стали с 0,0…0,8 % С обладает высокой прочностью (до 180 кгс/мм2), приобретаемой благодаря наклепу или термической обработке.

13.9 Производство стали

Сталь отличается от чугуна меньшим содержанием углерода, а также других примесей (Mn, Si, P, S). Передел чугуна в сталь заключается в удалении из него излишнего количества углерода и других примесей в пределах требований, предъявляемых к марке стали.

Наиболее широкое применение получили следующие способы производства жидкой стали:

конверторный (бессемеровский и томасовский) – расплавленный чугун продувается воздухом в поворачивающихся печах – конверторах;

мартеновский (плавка на поду отражательной печи) – наиболее распространенный способ.

электроплавка применяется для изготовления высококачественных и легированных сталей.

Различают кислый (бессемеровский) и основной (томасовский) способы получения стали. При кис-

лом способе применяют специальную печь – конвертор грушевидной формы, поворачивающийся на горизонтальной оси (рисунок 267).

Рисунок 267 – Схема конвектора: 1 - кожух; 2 - пояс; 3 - цапфа;

4 - сопло; 5 - воздушная коробка

346

Вместимость конвертора 15…30 т. Расплавленный чугун наливают в наклоненный конвертор, заполняя лишь часть его объема. Затем конвертор ставят вертикально и через отверстия в днище сквозь расплавленный чугун под давлением продувают воздух. При продувке чугуна воздухом протекают следующие реакции окисления:

2Fe + О2 = 2FeО 2FeО + Si = 2Fe + SiО2

FeО + Mn = Fe + MnО

FeО + C = Fe + CО

Вследствие выделения большого количества тепла от этих реакций тем- пература в конвертере достигает 1600…1650 ОС и сталь получается в жидком состоянии.

После того, как выгорает Si, Mn и С, снова начинает окисляться железо, поэтому продувку воздуха прекращают. Однако в стали остается некоторое количество закиси железа FeО, поэтому получение стали заканчивают раскислением, т.е. восстановлением FeО до железа. В качестве раскислителей применяют ферромарганец, алюминий и др., их вводят в конвертор или разливочный ковш. Образующиеся в результате реакции оксиды переходят в шлак.

Чугун, перерабатываемый в сталь, должен содержать минимальное количество серы и фосфора и повышенное количество кремния, выгорание которого в конверторе дает большое количество тепла. В результате получаются кислые шлаки, содержащие много SiO2. Чтобы эти шлаки не разрушали футе-

ровки, её приходится делать из кислых огнеупоров. Поэтому данный способ назван кислым. Содержание серы и фосфора в чугуне должно быть минимальным, потому что образующиеся кислые шлаки не способны их удерживать, и они полностью переходят в сталь. Получаемая бессемеровская сталь вследствие продувки воздухом имеет повышенное содержание азота и кислорода, а если исходный чугун содержит много серы и фосфора, то и высокое их содержание. Поэтому такую сталь нельзя использовать для конструкций, которые подвергаются непосредственному действию динамических (ударных) нагрузок.

Главное различие томасовского и бессемеровского способов в том, что при томасовском способе применяют чугун, содержащий не менее 1,6...2 % фосфора, но мало кремния. Для получения сильноосновных шлаков, способных удерживать фосфор, в конвертор перед заливкой жидкого чугуна забрасывают негашеную известь. Источником тепла при основном конверторном способе является окисление фосфора. Получение стали заканчивается раскислением. Получаемый шлак, благодаря наличию фосфорнокислых соединений, является прекрасным удобрением. Томасовский способ дает сталь такого же качества, как и бессемеровский, но она более загрязненная шлаковыми вклю-

347

чениями. Применяются эти стали с теми же ограничениями, что и бессемеровские.

Выплавку стали по мартеновскому способу ведут на поду пламенной отражательной печи, т.е. такой печи, рабочее пространство которой ограничено сводом, отражающим тепловой поток (рисунок 268). Это повышает температуру в рабочем пространстве печи, где сжигают подогретое горючее (большей частью газ).

Загрузку шихты и заливку чугуна на под печи производят через рабочие окна в передней стенке. Готовую сталь выпускают через отверстие, находящееся в задней стенке рабочего пространства печи.

Мартеновский способ позволяет получать стали разного качества, перерабатывая различные чугуны с добавкой чугунного и стального лома (скрапа) и даже железных руд. В зависимости от характера примесей в исходном сырье можно вести плавку в мартеновской печи как на кислом поду (кислый процесс), так и на основном (основной процесс).

В зависимости от состава шихты различают следующие разновидности мартеновского процесса:

скрап-процесс, шихта которого состоит из стального лома – скрапа

(60…75 %) и твердого чугуна (25…40 %);

рудный процесс – шихта состоит из жидкого чугуна, некоторого количества скрапа и железной руды;

скрап-рудный процесс – шихта состоит из жидкого чугуна и скрапа примерно в равных количествах.

Мартеновская сталь отличается от конверторной более высоким качеством, а в сравнении со сталью, полученной электроплавкой, имеет более низкую себестоимость.

Для получения стали электроплавкой наиболее широко применяются дуговые электропечи прямого подогрева, в которых высокая температура создается в результате образования электрических дуг между угольными электродами и расплавленным металлом. Процесс получения стали в электропе-

чах включает два периода (рисунок 269). В первый период расплавляется шихта из стального лома, известняка и руды и окисляются примеси (Si, Mn, Р и С). После этого печь наклоняют и сливают шлак.

На второй стадии металл раскисляется. Производят раскисление стали введением в печь ферросилиция и алюминия. При получении легированных сталей в этот период вводят в расплавленный металл легирующие добавки. В электропечах получают стали точно заданного химического состава с незначительным содержанием S, P и О2. Недостатком этого процесса является низ-

кая производительность и высокая себестоимость стали. Более экономичный и производительный способ – дуплекс-процесс, при котором жидкий чугун перерабатывается в сталь в двух основных конверторах, а затем сталь в электропечах доводят до заданного химического состава.

13.10 Коррозия металлов и способы защиты

Коррозия металла – это разрушение, распространяющееся с поверхности внутрь и вызываемое химическими или электрохимическими процессами, возникающими при взаимодействии между сооружением и окружающей средой. При этом металл теряет блеск, поверхность его становится неровной, изъеденной.

Различают следующие виды коррозии:

химическую, не сопровождающуюся появлением электрического тока. Она протекает в отсутствии электролита и вызвана реакцией металла с сухими газами и жидкими неэлектролитами (бензин, масла). Во время коррозии на поверхности металла (алюминия, свинца, олова, никеля, хрома) появляется пленка оксидов, которая в большинстве случаев является защитной;

электрохимическую, сопровождающуюся появлением электрического тока. Она протекает в присутствии и под действием электролита (растворы солей, влажный воздух, кислород, природная вода). При такой коррозии ионы металла покидают решетку металлического каркаса и переходят в раствор. Процесс растворения металла будет происходить до полного его разрушения, так как равновесное состояние в уравнении: металл + ион водорода

=ион металла + атом водорода в силу ряда причин наступить не может.

Взависимости от окружающей среды чаще всего имеют место следующие виды электрохимической коррозии:

атмосферная, протекающая при воздействии атмосферы на металл; подводная, протекающая при погружении металла в воду; почвенная, протекающая при взаимодействии металла с почвой;

коррозия от блуждающих токов встречается там, где ток, отходящий от подземных кабелей и рельсов трамвайных или железнодорожных путей, проходит по другим металлическим конструкциям (трубы и металлические каркасы подземных сооружений).

По характеру коррозионных разрушений различают сплошную, избирательную и межкристаллитную коррозию. Сплошную коррозию подразделяют: на равномерную и неравномерную. При равномерной коррозии разрушение металла протекает с одинаковой скоростью по всей поверхности. При

равномерной коррозии разрушение металла протекает с неодинаковой скоростью на различных участках его поверхности. Избирательная коррозия охватывает отдельные участки поверхности металла. Её подразделяют на поверхностную, точечную, сквозную и коррозию пятнами. Межкристаллитная коррозия проявляется внутри металла, при этом разрушаются связи по границам кристаллов, составляющих металл.

Для предохранения металлов от коррозии применяют различные способы их защиты: герметизацию металлов от агрессивной среды, уменьшение загрязнённости окружающей среды, обеспечение нормальных температурновлажностных условий, нанесение долговечных антикоррозионных покрытий. Обычно с целью защиты металлов от коррозии их покрывают лакокрасочными материалами (грунтовками, красками, эмалями, лаками), защищают кор- розионно-стойкими тонкими металлическими покрытиями (оцинковывание, алюминиевые покрытия и др.). Кроме этого, металл от коррозии защищают легированием, т.е. путём плавления его с другим металлом (хром, никель и др.) и неметаллом.

13.11 Способы обработки металлов

При выполнении строительно-монтажных работ применяют различные способы обработки металлов: механическую, термохимическую и сварку.

К основным способам производства металлических работ относится механическая горячая и холодная обработка металлов давлением.

Холодную обработку металлов подразделяют на слесарную и обработку металлов резанием. Слесарная обработка состоит из следующих технологических операций: разметки, рубки, резки, отливки, сверления, нарезки. Резание осуществляют путём снятия металлической стружки режущим инструментом (точение, строгание, фрезерование).

Виды горячей механической обработки: прокатка, ковка, штамповка,

волочение и прессование. Получение изделий этими способами называют обработкой металлов давлением в пластическом состоянии, т.е. металлы нагревают до определенных температур, после чего им придают соответствующие формы и размеры с помощью давящего на металл инструмента.

350

Среди различных методов пластической обработки прокатка занимает особое положение, поскольку данным способом производят изделия, пригодные для непосредственного (в состоянии поставки) использования в строительстве и

351