ПРОФИЛЬ ШАХТНОЙ КРЕПИ

Полезная модель относится к прокатному производству, а именно, к созданию профиля шахтной крепи для горных выработок повышенной прочности и может быть использована для крепления подготовительных и очистных выработок металлическими рамами, раскрепления горно-шахтного оборудования, а также, в строительных и машиностроительных металлоконструкциях.
Известен профиль шахтной крепи, состоящий из днища, стенок и фланцев с криволинейными верхней и нижней поверхностями, а внутренняя поверхность профиля расположена эквидистантно его внешней поверхности (RU 2055988, MПK6 E21D 11/14, 1996 г.).
Недостатком известного профиля шахтной крепи является высокая стоимость и низкая технологичность его изготовления. Это обусловлено очень сложным геометрическим профилем. В процессе прокатки профиля происходит интенсивный износ калибров валков, что приводит к частой перевалке клетей, их переточки и настройки стана в целом.
Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому положительному результату является специальный взаимозаменяемый профиль шахтной крепи горных выработок, содержащий в поперечном сечении днище, боковые стенки и фланцы, по крайней мере часть внутренней и наружной линии днища, по крайней мере одна из боковых стенок выполнены в виде фрагмента косого конического сечения прямого кругового конуса (RU 2136406, МПК6 В21В 1/08, 1999 г).
Недостатком известного профиля является высокий разброс механических характеристик по элементам профиля и низкий уровень потребительских свойств готового проката, таких как: пятикратное удлинение и предел прочности при разрыве. Кроме того, известный профиль не обеспечивает высокой надежности металлических конструкций, необходимой при эксплуатации в условиях продольного неосесимметричного сжатия, кручения или изгиба, вызывающих упруго-пластические деформации.
Задачей заявляемой полезной модели является обеспечение высокой надежности при эксплуатации профиля для крепи горных выработок за счет повышенных прочностных характеристик при сохранении пластических характеристик по всем элементам профиля.
Поставленная задача достигается тем, что профиль шахтной крепи для горных выработок, содержащий в поперечном сечении днище, боковые стенки и фланцы, согласно полезной модели, поверхностный слой по контуру всех элементов профиля на глубину 0,3-0,5 мм выполнен с величиной ферритного зерна 0,019-0,026 мм, а внутренний слой всех элементов профиля имеет ферритное зерно 0,027-0,037 мм.
Предлагаемый стальной профиль шахтной крепи горных выработок отличается от известного тем, что поверхностный слой по контуру всех элементов профиля на глубину 0,3-0,5 мм выполнен с величиной ферритного зерна 0,019-0,026 мм, а внутренний слой всех элементов профиля имеет ферритное зерно 0,027-0,037 мм.
Техническим результатом настоящей полезной модели является обеспечение высокой надежности при эксплуатации профиля шахтной крепи горных выработок за счет повышенных прочностных характеристик при сохранении пластических характеристик и равномерности их распределения по всем элементам профиля.
Служебные и механические свойства, которые обеспечиваются настоящей полезной моделью и полностью удовлетворяют требованиям ГОСТ 18662-83 «Профили горячекатаные СВП для крепи горных выработок» и ГОСТ 535-2005 «Прокат сортовой и фасонный из стали углеродистой обыкновенного качества», следующие:
- временное сопротивление разрыву -
не менее 490 Н/мм<sup>2</sup>;
- предел текучести -
не менее 295 Н/мм<sup>2</sup>;
- относительное пятикратное удлинение -
не менее 20%;
- кривизна профиля в горизонтальной
и вертикальной плоскостях -
не более 1%;
- не допускается скручивание профиля вдоль продольной оси.
2
2
Достижение указанного технического результата обеспечивается тем, что полезная модель имеет в поверхностном слое на глубину не менее 0,3 мм по контуру всех элементов профиля величину ферритного зерна не более 0,26 мм для обеспечения повышенного уровня предела прочности на уровне 600 Н/мм, что в свою очередь не допускает скручивания профиля вдоль продольной оси. Величина ферритного зерна поверхностного слоя не более 0,026 мм на глубину не более 0,5 мм по контуру всех элементов профиля обеспечивает получение предела текучести на уровне 345 Н/мм, что в свою очередь обеспечивает отсутствие кривизны профиля в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Величина зерна не менее 0,027 мм внутреннего слоя и не менее 0,019 мм в поверхностном слое по контуру всех элементов профиля позволяет достигать относительного пятикратного удлинения 30% при сохранении высокого уровня прочности по всем элементам профиля. Величина зерна внутреннего слоя всех элементов профиля более 0,037 мм приведет к снижению прочностных характеристик профиля и, соответственно, к появлению кривизны профиля в горизонтальной и вертикальной плоскостях, что не допустимо.
На рисунке показана форма профиля шахтной крепи для горных выработок, состоящего в поперечном сечении из днища 1, боковых стенок 2 и фланцев 3, имеющих по всему контуру профиля поверхностный слой на глубину 0,3-0,5 мм с величиной ферритного зерна 0,019-0,026 мм, а внутренний слой всех элементов профиля - ферритное зерно 0,027-0,037 мм.
Такая равномерная мелкозернистая структура по всем элементам профиля получена с помощью термомеханической обработки в потоке непрерывного стана 450 среднесортного цеха. Кроме того, получены высокие пластические характеристики при сохранении прочностных характеристик и равномерность их распределения по сечению специального взаимозаменяемого профиля для крепи шахтных выработок из углеродистых марок сталей.
Применение предложенного профиля шахтной крепи обеспечивает высокую надежность металлических конструкций при эксплуатации в условиях продольного неосесимметричного сжатия, кручения или изгиба.
В настоящее время специальный взаимозаменяемый профиль пользуется высоким спросом в горнорудной и угольной отрасли.