ПРОВЕДЕНИЕ ОПЫТНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ СОЗДАННЫХ МЕТАЛЛОКОМПОЗИТНЫХ ТЕРМОУПРОЧНЕННЫХ АРМАТУРНЫХ ПРОКАТ КЛАССА А500С В УСЛОВИЯХ АО «УЗМЕТКОМБИНАТ»

АННОТАЦИЯ

В статье приведены результаты опытно-производственных испытаний созданных металлокомпозитных термоупрочненных арматурных прокат класса А500С, проведенных в производственных условиях АО «Узметкомбината». Показано, что по значению предела прочности при растяжении σ_т, и предела текучести σ_в разработанный термоупрочненный арматурный прокат класса А500С имеет наилучшие значения σ_т=566 Н/мм², σ_в=661 Н/мм², и соответствуют ГОСТ 34028-2016 по классу прочности А500С.

ABSTRACT

The article presents the results of pilot production tests of the created metal-composite heat-strengthened reinforcing bars of class A500C carried out in the production conditions of JSC "Uzmetkombinat". It is shown that in terms of the tensile strength σ_т, and the yield strength σ_в from the developed heat-strengthened reinforcing bars of class A500C have the best values ​​σ_т=566 N/mm², σ_в=661 N/mm², and correspond to State Standard 34028-2016 for strength class A500C.

Ключевые слова: термоупрочнение, арматура, металлокомпозиты, физикомеханические свойства, предел прочности, предел текучести, относительное удлинение.

Keywords: thermal strengthening, reinforcement, metal composites, physical and mechanical properties, tensile strength, yield strength, relative elongation.

ВВЕДЕНИЕ

В мировых странах и в том числе в Узбекистане в различных отраслях промышленности, особенно в машиностроении, химической, нефтехимической отраслях, электротехнике и в стройиндустрии проводятся исследования в области разработки многофункциональных композиционных материалов на основе полимерных и металлических композитов [1-17].

В последние годы на проведение исследований в области разработки металлических композиционных материалов и изделий из них, в том числе арматурных прокатов А500С на основе местного и вторичного сырья, уделяется особое внимание [18-21].

В настоящее время в мире арматура класса А500С из-за своих улучшенных физико-механических и технологических, а также выигрышных технических особенностей, по сравнению с остальными классами получила широкое распространение. В этом аспекте, разработка нового поколения арматурного проката класса A500C на основе местного сырья, обеспечивающего комплекс эксплуатационных свойств: стойкость против коррозии, механическая прочность, пластичность, огнестойкость и свариваемость для строительства высотных зданий и снижение металлоемкости конструкций имеет особое значение.

В мире проводятся научно-исследовательские работы по созданию новых ассортиментов арматурных прокатов периодического профиля, которые являются основным несущим элементом железобетонных конструкций, воспринимающим растягивающие напряжения с новой микроструктурой и химическим составом, отвечающих требованиям внутреннего и внешнего рынка. В связи с этим, с целью определения эффективных составов и оптимальных технологических процессов и режимов изготовления арматурного проката класса А500С, применяемых для изготовления арматурного проката периодического профиля, исследование физико- химических и эксплуатационных свойств, а также разработка технологии производства металлокомпозитного термоупрочненного арматурного проката класса А500С на основе местного сырья имеет важное значение.

На основе анализа имеющихся работ следует отметить, что вопросы опытно-производственных испытаний нами созданных эффективных составов и оптимальных технологических процессов, и режимов изготовления металлокомпозитных термоупрочненных арматурных прокат класса А500С на основе местного сырья не были проведены в производственных условиях АО «Узметкомбинат» [14-21]. В данной работе рассматривается определенный круг вопросов, связанный с решением этой проблемы.

Целью данной работы является проведение опытно-производственных испытаний созданных металлокомпозиционных термоупрочненных арматурных прокатов класса А500С в условиях АО «Узметкомбината»

Объектами исследования являются сталь марки Ст3сп, ферросплавы, кокс, молотый кварцит, шпат плавиковый, известь, ванадий, марганец и титан.

Методы исследования. В проведение данной работы применены современные методы физико-химического анализа, в том числе ИК- спектроскопия, элементный анализ, металлографический микроскоп Olympus СІХ100, толщиномер ультразвуковой CTS 30А, а также другие стандартные методы анализа.

Результаты исследования и их анализ. 10 декабря 2021 года в СПЦ-2 АО «Узметкомбинат» осуществлен выпуск 1-ой опытной партии высокопрочных металлокомпозитных арматур (арматурный прокат) класса А500С через четырехсекционную двухниточную термоустановку «ТЕРМТАЙМ». Оборудование установлено на правой стороне стана за чистовой клетью №33 и предназначено для термоупрочнения арматурных профилей №10х2, 12x2, 14x2, 16+25 на классы прочности A500C-A800C.

Для выпуска опытной партии арматурного проката класса А500С и горячего испытания оборудования «ТЕРМТАЙМ» были выбраны периодические профили №12 и №16.

C технологической целью определения механических, эксплуатационных свойств опытной партии периодического профиля №12, образцы проката были порезаны по 500 мм на растяжение и по 300 мм на изгиб в холодном состоянии до 1800. Механическое испытание проката осуществлено в центральной лаборатории комбината (ЦЛК).

Испытания на растяжение проводились согласно стандарта ГОСТ 34028-2016 и по стандарту ГОСТ 12004, который ссылается на стандарт ГОСТ 1497. В свою очередь, также ссылается на ISO 6892-1, при этом стандарт ISO 6892-1 регламентирует требования на проведение испытаний на растяжение. В требованиях указаны два метода проведения испытаний метод А (основан на регулировании скорости деформации п.10.3) и метод В (основан на скорости изменения напряжения п.10.4).

Результаты механических свойств, определенные при растяжении образцов периодического профиля №12 и № 16 приведены в таблицах №1 и №2.

Таблица 1

Результаты механических испытаний образцов профиля№ 12 изготовленного металлокомпозитного термоупрочненного проката арматурной стали класса А500C

Примечание: Н - начало, С - середина, К - конец, σ_т - предел текучести, σ_в - предел прочности, δ₅ - относительное удлинение

Основные механические свойства такие, как предел текучести, предел прочности и относительное удлинение определены на универсальной испытательной машине UF-1000kN в ЛФМИ ЦЛК. А испытание на изгиб проводилось на оборудовании для испытаний на изгиб GW-40B. Результаты испытаний на изгиб представлены на рисунке 1.

Таблица 2

Результаты механического испытания образцов профиля №16 изготовленного металлокомпозитного термоупрочненного проката арматурной стали класса А500C

Рисунок 1. Образцы арматурного проката после испытания на изгиб

Как видно из рисунка 1, образцы арматурного проката профили №12 и №16 выдержали испытание (нет трещин и разрушения) на изгиб до параллельности сторон в холодном состоянии. Таким образом, в результате экспериментальных исследований нами выявлено, что механические показатели термоупрочненных периодических профилей №12 и №16, полученных в режиме 4 и 3-А, соответствуют ГОСТ 34028-2016 по классу прочности А500С.

Расчет фактического экономического эффекта от внедрения эффективного состава и технологии изготовления, а также оптимальных технологических режимов разработанного металлокомпозитного термоупрочненного арматурного проката класса А500С на основе местного сырья, применяемого в строительной отрасли промышленности, производили методом сравнения результатов работы существующих на рынке арматурных прокатов на основе местного сырья.

Разработаны и внедрены профили арматурных прокатов №12, №16 на основе разработанного металлокомпозитного термоупрочненного арматурного проката класса А500С в условиях АО «Узметкомбинат», позволившие повысить прочность и уменьшить энергозатраты, благодаря чему увеличивается долговечность и надежность строительных конструкций, зданий, различных типов фундаментов, мостов и сооружений, а также снижаются затраты потребляемой мощности при производстве арматурных прокатов. Разработанные металлокомпозитные термоупрочненные арматурные прокаты класса A500C обеспечивают экономичное использование энергетических ресурсов и увеличивают долговечность металлических конструкций в 2-2,5 раза. АО «Узметкомбинат» за год изготавливают 400.000 тонн арматурных профилей класса А500С.

Общий экономический эффект от внедрения разработанного эффективного состава и технологии изготовления металлокомпозитного термоупрочненного арматурного проката класса A500C в AO «Узметкомбинат» составляет за 1 тонну 2.241.918,8 сум, а за 400.000 тонн 896.767.520.000 сум.

Таким образом, общий экономический эффект от внедрения разработанного эффективного состава и технологии изготовления металлокомпозитного термоупрочненного арматурного проката класса А500С в АО «Узметкомбинат» составил 896.767.520.000 сум. в год. Долевой экономический эффект от внедрения результатов при изготовлении металлокомпозитного термоупрочненного арматурного проката класса A500C составил 269.030.256.000 сум. в год.

Выводы.

Проведены опытно-производственные испытания и внедрены разработанные составы и технология получения профилей арматурных прокатов №12, №16 в производственных условиях АО «Узметкомбинат».

Разработан стандарт предприятия (ТУ) и технологический регламент на получение металлокомпозитного термоупрочненного арматурного проката класса А500С на основе местного сырья в условиях АО «Узметкомбинат».

Установлено, что по физико-механическим свойствам, по значению предела прочности при растяжении σ_т и предела текучести σ_в разработанный термоупрочненный арматурный прокат класса А500С имеет наилучшие значения σ_т=566 Н/мм², σ_в=661 Н/мм² и соответствует ГОСТ 34028-2016 по классу прочности А500С.

Список литературы:

1. . Machine-building anti-corrosion composite polymeric materials and coatings based on local raw materials and production waste. S. S. Negmatov, N. S. Abed, S. U. Sultanov and U. K. Kochkarov. E3S Web of Conf., 401 (2023) 05042 DOI: https://doi.org/10.1051/e3sconf/202340105042.
2. . Thermodynamic compatibility and structural characteristics of interpenetrating polymer vibration damping systems for engineering purposes. Soyibjon Negmatov, Nodira Abed, Tulkin Ulmasov and Burkhon Khaminov. E3S Web of Conf., 401 (2023) 05095. DOI: https://doi.org/10.1051/e3sconf/202340105095.
3. . Sanjar Sultanov, Komila Negmatova, Soyibjon Negmatov, Nodira Abed, Madina Babakhanova, Muxabat Matsharipova, Gulshan Valiyeva, Olloberdi Madraximov, Nilufar Umirova, Muxiba Babakhanova, Azizbek Nasriddinov; Anti-corrosion coating for engineering purposes. AIP Conf. Proc. 16 June 2022; 2432 (1): 050016. https://doi.org/10.1063/5.0090796.
4. . Olim Eshkobilov, Soyibjon Negmatov, Nodira Abed, Giyas Gulyamov. Investigation of the process of electrification of composite polymer coatings in the case of frictional interaction with the fibrous mass. AIP Conf. Proc. 16 June 2022; 2432 (1): 050009. https://doi.org/10.1063/5.0089709.
5. . Sergienko, V.P., Bukharov, S.N., Anisovich, A.G., N.S. Abed, A.Ya. Grigoriev. The Effect of a High-Frequency Electromagnetic Field on Dynamic Mechanical and Tribotechnical Characteristics of Frictional Composites with a Thermosetting Polymer Matrix. J. Frict. Wear 42, 401–407 (2021). https://doi.org/10.3103/S106836662106009X.
6. Bukharov, S.N., Tuleiko, A.S., Sergienko, V.P., Abed, N.S., Alexiev, A.R. (2021). Advanced Sound Absorbing Materials to Reduce Noise and Improve the Environmental Situation in Production Facilities and Transportation. In: Karabegović, I. (eds) New Technologies, Development and Application IV. NT 2021. Lecture Notes in Networks and Systems, vol 233. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-030-75275-0_50.
7. Engineering composite materials for the cotton processing industry. Nodira Abed, Оlim Eshkobilov, Giyas Gulyamov, Malokhat Tuhtasheva. E3S Web of conference 264, 05053 (2021) https://doi.org/10.1051/e3sconf/202126405053.
8. Features of contact interaction of composite polymer materials with raw cotton in the process of friction..  Eshkobilov O.Kh., Negmatov S.S., Abed N.S., Gulyamov G. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, Volume 1030(1) (2021), DOI: 10.1088/1757-899X/1030/1/012172.
9. Abed Negmatova, N. S., Negmatov, S. S., Gulyamov, G., & Negmatov, J. N. (2012). Antifriction Wear-Resistant Composite Materials and Details Made from them for Working Bodies of Cotton Machines and Mechanisms. Advanced Materials Research, 616–618, 2005–2008. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amr.616-618.2005.
10. Abed-Negmatova, N., Negmatov, J., Gulyamov, G., Yuldashev, A., Eminov, S., Bozorboev, S., Aripova, A., Negmatov, S., & Xojimuradov, D. (2011). Composite Polymer Materials and the Details Made of them for Cotton Machines and Mechanisms. Advanced Materials Research, 413, 535–538. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amr.413.535.
11. N. S. Abed-Negmatova, G. Gulyamov, S. S. Negmatov, D. M. Hodzhikariev, J. N. Negmatov, Sh. Sh. Eminov, Sh. Bozorbaev, A. Aripova, M. I. Negmatova. Durability of composite polymer materials working in contact with pulp. AIP Conf. Proc. 11 July 2012; 1459 (1): 283–285. https://doi.org/10.1063/1.4738470.
12. Musabekov, D., Abed-Negmatova, N., Gulyamov, G., Shernaev, A., Khodjimuradov, D., & Negmatov, S. (2011). Effective Composite Materials for Friction Pairs of Working Bodies of Cotton Machines. In Advanced Materials Research (Vol. 413, pp. 548–550). Trans Tech Publications, Ltd. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amr.413.548.
13. S. S. Negmatov, A. N. Shernaev, G. Gulyamov, N. S. Abed-Negmatova, M. M. Saidov, D. H. Musabekov, Sh. S. Negmatov, M. I. Negmatova. Wear-resistant polymer composite filled with finely dispersed wood and carbon/graphite powders. AIP Conf. Proc. 11 July 2012; 1459 (1): 329–331. https://doi.org/10.1063/1.4738486.
14. Файзуллаев Дж.С. Расчет технологических параметров охлаждения катанки в устройстве для производства катанки диаметром 12 мм с заданной структурой и механическими свойствами в условиях стана 300 АО «Узметкомбинат» // Композиционные материалы, 2021, №4, - С. 191-193.
15. Файзуллаев Дж.С., Негматова К.С., Пирматов Р.Х., Негматов С.С., Икрамова М.Э. Влияние ванадия на механические и эксплуатационные свойства свариваемой арматурной стали класса А500С // Композиционные материалы, 2022, №2, - С. 68-72.
16. Файзуллаев Дж.С., Негматова К.С., Пирматов Р.Х., Негматов С.С., Икрамова М.Э., Камолов Т.О. Методы исследования физико-механических свойств металлокомпозитного термоупрочненного арматурного проката класса А500С // Композиционные материалы, 2022, №2, - С. 156-159.
17. Файзуллаев Дж.С., Негматова К.С., Пирматов Р.Х., Негматов С.С., Икрамова М.Э., Камолов Т.О. Разработка химического состава получения термически упрочненной стержневой арматурой стали марки А500С и исследование механических свойств // Universum: технические науки: электрон. научн. журн. Файзуллаев Д.С. [и др.]. 2022. 6(99). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/13998.
18. С.С. Негматов, М.М. Якубов, А.А. Абдукадыров, Ж.С. Файзуллаев А.М. Сайназаров, Ш.А. Мухамеджанова. Усовершенствование технологии производства меди и повышение ее эффективности путем вовлечения и переработки техногенных отходов на АО «Алмалыкский ГМК» / Международная научно-техническая конференция // Композиционные материалы на основе техногенных отходов и местного сырья: состав, свойства и применение. – Ташкент, 16-17 сентября 2021, - С. 17-20.
19. П.А. Витязь, Л.П. Пилиневич, М. Каршиев, Д.С. Файзуллаев, В. Куликовская, Г.Б. Мельникова, А.Е. Соломянский, С.А. Чижик. Разработка технологии получения композиционных многофункциональных пористых проницаемых материалов (ППМ) с высокими эксплуатационными свойствами с анизотропной поровой структурой методом порошковой металлургии / Международная научно-техническая конференция // Композиционные материалы на основе техногенных отходов и местного сырья: состав, свойства и применение. – Ташкент, 16-17 сентября 2021, - С. 197-198.
20. Ж.С. Файзуллаев, С.С. Негматов, К.С. Негматова, Р.Х. Пирматов, Н.С. Абед, М.Э. Икрамова. Исследование физико-химических и технологических свойств композиционных высокопрочных арматур класса А500С / Республиканская научно-техническая конференция // Новые композиционные материалы: получение и применение в различных отраслях промышленности. – Ташкент, 15-16 сентября 2022, - С. 236-238.
21. Ж.С. Файзуллаев, С.С. Негматов, К.С. Негматова, Р.Х. Пирматов, Н.С. Абед, М.Э. Икрамова Исследование процесса термоупрочнения и сравнительный анализ прокатанной арматуры класса А500С по ГОСТ 535-2005 / Республиканская научно-техническая конференция // Прогрессивные технологии получения композиционных материалов на основе местного и вторичного сырья. – Ташкент, 14-15 сентября 2023, - С. С. 163-164.