Бетон плохо переносит растягивающие и изгибающие нагрузки, поэтому в железобетонные конструкции закладывают арматурный прокат — стальные стержни с рифленым профилем. От того, насколько грамотно выстроено производство арматуры, напрямую зависит несущая способность фундаментов, плит перекрытий, мостов и колонн. В статье ЗАО «ТФД «Брок Инвест Сервис и К» разбирает технологию изготовления арматуры: сырье, способы производства арматуры, этапы техпроцесса и контроль качества.
Из чего делают арматуру: сырье и материалы
Основное сырье для изготовления арматурного проката — стальной лом и чугун из железной руды. Современные заводы работают по электросталеплавильной схеме: лом плавится в электродуговой печи при температуре свыше 1500°C, после чего жидкая сталь разливается на МНЛЗ в квадратную заготовку сечением 100×100–150×150 мм. Кроме стали, в строительстве применяется композитная арматура (стеклопластик, базальт), но основная доля рынка приходится на стальной прокат, технологию которого мы и рассматриваем.
Марки стали для производства арматуры
Выбор марки стали определяется требуемым классом прочности. В отечественной практике применяются:
- Ст3сп, Ст3пс — углеродистые стали для арматуры класса А240 (гладкий профиль) монтажного и распределительного назначения;
- Ст5сп, 35ГС, 25Г2С — низколегированные марки для классов А400 и А500С, наиболее массовых на стройплощадке;
- 20ХГ2Ц, 23Х2Г2Т, 22Х2Г2АЮ — легированные стали для высокопрочной арматуры А600–А1000 в преднапряженных конструкциях;
- Ст3Гпс с термомеханическим упрочнением — позволяет получить класс А500С без дорогих легирующих добавок.
Добавление ванадия, ниобия или титана повышает предел текучести и улучшает свариваемость арматурного проката — это особенно важно для сварных каркасов.
Требования к заготовкам
Заготовка — исходный квадратный брус, из которого формируется арматурный профиль. По ГОСТ 380-2005 и ГОСТ 535-2005 к ней предъявляются строгие требования:
- геометрия сечения с отклонением не более ±2 мм по стороне квадрата;
- отсутствие поверхностных дефектов — трещин, плен, закатов;
- стабильный химический состав в пределах допусков марки стали;
- однородная макроструктура без расслоений и усадочных раковин;
- длина заготовки 6, 9 или 12 м — под компоновку прокатного стана.
Скрытые дефекты сырья проявляются на стадии прокатки в виде трещин и разрывов профиля, поэтому входной контроль критичен.
Способы производства арматуры
Современная металлургия использует три основных способа производства арматуры, нередко комбинируя их в одной линии.
Горячая прокатка
Самый распространенный метод. Заготовка нагревается до 1100–1250 °C и пропускается через последовательность прокатных клетей: сечение уменьшается, длина растет, а на финишных клетях формируются продольные и поперечные ребра для сцепления с бетоном. Современный стан выдает 100–150 тонн арматуры в час, на мелких диаметрах (6–12 мм).
Холодная деформация (волочение и плющение)
Применяется для арматуры диаметром 3–10 мм — для сеток, легких каркасов и преднапряженных изделий. Технология включает волочение через калиброванные фильеры и плющение между профилированными валками. При холодной обработке металл наклепывается: растет предел текучести, снижается пластичность. Холоднодеформированная арматура классов В500С и Вр500 широко применяется в сварных сетках для дорожных покрытий и стяжек.
Термомеханическое упрочнение
Компромисс между прочностью и стоимостью. Сразу после чистовой клети горячий прокат принудительно охлаждается водой в установке термоупрочнения (УТО). Поверхностный слой превращается в мартенсит, сердцевина остаётся пластичной — феррито-перлитной. Двухслойная структура обеспечивает арматуре А500С прочность не хуже легированных марок при меньшем расходе ванадия и ниобия. Способ регулируется ГОСТ 10884-94 и считается основным для массовой арматуры в России.
Этапы производственного процесса
Промышленное изготовление арматуры — непрерывная линия, в которой каждый узел оборудования выполняет строго определенную задачу.
Подготовка и сортировка сырья
Стальной лом проходит магнитную сепарацию, шреддерное измельчение и сортировку по химическому составу. Заготовки с МНЛЗ либо подаются «горячим всадом» в нагревательную печь, либо складируются на холодильниках. На торце каждой заготовки выбивается номер плавки и марка стали.
Нагрев заготовок
Нагрев ведется в методических печах с шагающим подом или в индукционных установках. Заготовка проходит три зоны: предварительный нагрев (до 600 °C), основной (до 1100 °C) и томильную (1200–1250 °C), где температура выравнивается по сечению. Перепад температур между ядром и поверхностью более 50 °C приводит к раскатным трещинам, поэтому равномерность критична.
Прокатка на стане
Раскаленная заготовка поступает на непрерывный прокатный стан с 18–24 клетями в трех группах: черновой, промежуточной и чистовой. В черновой группе сечение уменьшается со 150×150 мм до 60×60 мм, в промежуточной — до 25–30 мм, в чистовой формируется арматурный профиль диаметром 6–40 мм. Финишные валки с гравированной поверхностью создают ребра — продольные и серповидные поперечные.
Термическая обработка и охлаждение
Сразу после чистовой клети прокат идет через установку термического упрочнения — серию водяных форсунок, охлаждающих поверхность со скоростью 1000–2000 °C/с. Раскаленное ядро самопроизвольно отпускает закаленный поверхностный слой (самоотпуск). Окончательное охлаждение арматурный прокат проходит на реечном холодильнике — до 80–100 °C на спокойном воздухе.
Нарезка, маркировка и упаковка
Нарезка на мерные длины (обычно 11,7 м) выполняется холодными ножницами или дисковыми пилами. Арматура диаметром до 12 мм сматывается в бухты по 1,5–3 тонны. Маркировка — рельефные обозначения завода и класса прочности — наносится прямо в процессе прокатки и повторяется через каждые 1–1,5 м. Финальная упаковка — увязка прутка в пакеты по 3–5 тонн с биркой: номер партии, плавки и сертификата.
Полный сортамент готового стального проката представлен в разделе арматуры — подобрать нужный диаметр, класс прочности и длину под проект можно за несколько минут.
Контроль качества арматуры на производстве
Готовая арматура должна выдерживать проектные нагрузки десятилетиями, поэтому контроль качества пронизывает весь техпроцесс.
ГОСТы и стандарты
Производство арматуры в России регулируют ключевые стандарты:
- ГОСТ 34028-2016 — основной действующий стандарт на арматурный прокат для ЖБК, заменивший ГОСТ 5781 и ГОСТ Р 52544 (параллельно для специальных объектов может применяться восстановленный ГОСТ 5781-82) ;
- ГОСТ 10884-94 — термомеханически упрочненная арматура классов Ат400С–Ат1200;
- ГОСТ 7566-2018 — приемка, маркировка, упаковка, транспортировка и хранение металлопродукции;
- ГОСТ 12004-81 — методы испытания стали на растяжение;
- ГОСТ 14019-2003 — методы испытания на изгиб;
- ГОСТ 31938-2022 — неметаллическая композитная арматура.
Каждая партия проката сопровождается сертификатом качества с указанием химсостава, механических свойств и геометрии профиля.
Методы проверки: испытания на растяжение, изгиб, геометрия
От каждой плавки отбираются образцы для следующих испытаний:
- Испытание на растяжение. Образец 500–700 мм закрепляется в разрывной машине; фиксируются предел текучести (σт), временное сопротивление разрыву (σв), относительное удлинение (δ5). Для А500С: σт ≥ 500 МПа, σв ≥ 600 МПа, δ5 ≥ 14 %.
- Испытание на изгиб в холодном состоянии. Стержень оборачивается вокруг оправки диаметром 3–5d на 180°. На образце не должно появиться трещин и расслоений.
- Контроль геометрии профиля. Штангенциркулем и шаблонами проверяются высота ребер, шаг поперечных выступов, угол наклона, площадь сечения — по допускам ГОСТ 34028-2016.
- Ультразвуковой и вихретоковый контроль выявляют внутренние дефекты — расслоения и неметаллические включения.
- Химический анализ на квантометре подтверждает соответствие марки стали.
Заключение
Производство арматуры — высокотехнологичный процесс, объединяющий металлургию, прокатное оборудование и термическую обработку. От качества сырья, точности нагрева, режима прокатки и грамотного охлаждения зависит, какую нагрузку выдержит железобетонная конструкция через 30, 50 или 100 лет эксплуатации.
|
Способ |
Сущность процесса |
Получаемые классы прочности |
Типичное применение |
|
Горячая прокатка |
Деформация нагретой до 1100–1250 °C заготовки в клетях прокатного стана с формированием рифленого профиля |
А240, А400, А500С |
Несущие каркасы, фундаменты, плиты, колонны |
|
Холодная деформация (волочение, плющение) |
Протяжка прутка через фильеру или прокатка в холодном состоянии с наклепом металла |
В500С, Вр500, Вр-I |
Сварные сетки, стяжки полов, легкие каркасы |
|
Термомеханическое упрочнение |
Принудительное водяное охлаждение проката сразу после чистовой клети с самоотпуском за счёт тепла ядра |
Ат500С, Ат600, Ат800, Ат1000 |
Массовое строительство, мостовые конструкции, преднапряженные балки |
|
Легирование при горячей прокатке |
Введение легирующих добавок в жидкую сталь перед прокаткой |
А600, А800, А1000 |
Преднапряженные ЖБИ, сейсмостойкие объекты |
Специалисты ЗАО «ТФД «Брок Инвест Сервис и К» помогут подобрать арматурный прокат, оптимальный по соотношению цена — качество — надежность именно для вашего проекта. Доставка приобретенного товара осуществляется по всей России.