СПЕЦПРОФИЛЬ

Полезная модель относится к шахтным металлургическим крепям, а именно к специальным взаимозаменяемым профилям,
Известен спецпрофиль, содержащий прямолинейное днище, наклонные боковые стенки, расположенные под углом к оси симметрии профиля, фланцы, высота которых превышает толщину боковых стенок, причем днище спецпрофиля выполнено толщиной, равной высоте фланцев и составляет 3,9-4,4 толщины боковых стенок профиля (АС 1348527, опубл 30.10.878 г, бюл №40).
Целью данного профиля является повышение несущей способности, надежности работы крепи, за счет уменьшения нормальных напряжений в сечении, а недостатками данного профиля является высокий разброс механических характеристик по элементам профиля.
Известен спецпрофиль, содержащий прямолинейное днище, наклонные боковые стенки с углом наклона к оси симметрии спецпрофиля, равным углу, образованному продолжением средних линий боковых стенок профиля и осью симметрии при пересечении этих линий в центре изгиба сечения спецпрофиля, прямолинейное днище, выполненное шириной, равной высоте фланцев, при чем толщина днища и высота фланцев составляет 3,1-3,8 толщины боковых стенок спецпрофиля, а радиус кривизны внутренней цилиндрической поверхности сопряжения боковых стенок и днища спецпрофиля составляет 1,2-1,5 радиуса кривизны внешней цилиндрической поверхности, а внешняя боковая стенка фланцев выполнена с углом наклона к оси симметрии на 4-10 градуса (АС 1659669, опубл.30.06.91 г, бюл. №24).
Целью данного профиля было продолжение повышения несущей способности за счет увеличения суммарной равнодействующих предельных напряжений во фланцах и управления усилием податливости, а недостатком данного профиля также является нестабильность механических характеристик по элементам профиля и, в связи с этим, низкий уровень потребительских характеристик готового проката.
Известен профиль шахтной крепи, содержащий в поперечном сечении днище, боковые стенки и фланцы, где все элементы профиля по контуру имеют поверхностный слой на глубину 0,3-0,5 мм с ферритным зерном 0,019-0,026 мм, а внутренний слой всех элементов профиля имеет ферритное зерно 0.027-0,037 мм. (Патент 103763, RU, опубл 27.04.2011 г).
Недостатком данного профиля являются увеличенные коэффициенты использования несущей способности материала при изгибе в плоскости крепи
Наиболее близким к заявляемому является унифицированный спецпрофиль - специальный взаимозаменяемый профиль унифицированный (СВПУ), отличающийся повышенным сопротивлением к скручиванию и изгибу в главной плоскости (К.Е Залесский, В.Б. Длейменов, Рациональные профили металлической шахтной крепи, Горный информационно-аналитический бюллетень, 2008 г, №7 стр. 317-326). Из геометрических параметров профилей СВПУ, представленных в талб. 1 вышеназванного источника, видно, что днище (d) и высота фланцев (h) равны между собой и составляют от 2,8 (таблица 1, номер профиля 33б) до 3,6 (таблица 1, номер профиля 18а) толщины боковых стенок профиля (d1)
Недостатком известных профилей является разброс эксплуатационных характеристик по элементам профиля, а с этим не обеспечивается надежность металлических конструкций в условиях несимметричного сжатия, а так же кручения или изгиба.
Задачей полезной модели является повышение прочностных характеристик спецпрофиля при сохранении пластических характеристик по всем его элементам за счет мелкозернистой структуры по всем элементам профиля, а также снижение расхода металла за счет уменьшения толщины боковых стенок.
Поставленная задача решается тем, что спецпрофиль, содержащий наклонные боковые стенки, прямолинейное днище толщиной, равной высоте фланцев, и составляющее от 2,8 толщины боковых стенок профиля, при этом, внутренний и наружный поверхностные слои элементов спецпрофиля имеют ферритное зерно, где глубина поверхностного слоя для днища и фланцев составляет в пределах 0,02-0,05 их толщины и высоты соответственно, а для боковых стенок- 0,05-0,12 их толщины, при этом, отношение толщины днища и высоты фланцев к толщине боковых стенок увеличино до 4,5.
Технический результат достигается тем, что наличие поверхностного слоя с ферритным зерном для фланцев и днища с глубиной в пределах от 0,02-0,05 их толщины и высоты соответственно, а для боковых стенок- 0,05-0,12 их толщины, позволяет достичь одинаково высоких прочностных и пластических свойств у готового профиля по всем его элементам, а также увеличить соотношение толщины днища и высоты фланцев к толщине боковых стенок спецпрофиля до 4,5, что позволяет делать боковые стенки спецпрофиля тоньше, сохраняя при этом прочностные эксплуатационные характеристики.
При величине поверхностного слоя с ферритным зерном для днища и фланцев на глубину менее 0,02 их толщины и высоты соответственно, а для боковых стенок - на глубину менее 0,05 их толщины, достигаются прочностные характеристики, но ухудшаются пластические, что ведет к снижения эксплуатационных свойств изделия в условиях кручения и изгиба.
При величине поверхностного слоя с ферритным зерном для днища и фланцев на глубину более 0,05 их толщины и высоты соответственно, а для боковых стенок - на глубину более 0,12 их толщины, снижаются прочностные характеристики профиля, что ведет к снижению его эксплуатационных свойств
При соотношении толщины днища и высоты фланцев к толщине боковых стенок спецпрофиля более 4,5 возникает опасность снижения прочности боковых стенок за счет уменьшения их толщины, что снижает эксплуатационные характеристики спецпрофиля.
Полезная модель поясняется чертежом, где на фиг. представлен общий вид спецпрофиля, где 1 - днища спецпрофиля толщиной d, 2 - фланцы спецпрофиля высотой h, 3 - боковые стенки спецпрофиля толщиной h1.
Заявленная глубина поверхностного слоя с ферритным зерном по всем элементам профиля получена с помощью термомеханической обработки в потоке непрерывного стана 450 среднесортного цеха. Получены высокие пластические характеристики при сохранении прочностных характеристик и равномерность их распределения по сечению спецпрофиля для крепи шахтных выработок из углеродистых марок сталей.
Применение предложенного спецпрофиля обеспечивает надежность металлических конструкций при эксплуатации в условиях несимметричного сжатия, кручения или изгиба.