[发明专利]屈强比≤0.8的热轧U型钢板桩用钢及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢板桩用钢及其生产方法，具体属于屈强比小于0.8的热轧U型钢板桩用钢及其生产方法。

背景技术

钢板桩于20世纪初在欧洲开始生产，1903年，日本首次通过进口在三井本馆的挡土施工中采用，基于钢板桩特殊的使用性能，1923年，日本在关东大震灾修复工程中大量进口采用。由于钢板桩具有较大的市场潜力和发展前景，1931年，日本于国内开始生产。钢板桩有冷弯薄壁轻型和热轧型，由于前者具有较大的加工、使用局限性，因而，热轧钢板桩成为钢板桩产品发展的主流。

钢板桩具有很多的独特功能和优势，因而它的用途非常广泛，比如在永久性结构建筑上，可用于码头、卸货场、堤防护岸、护墙、档土墙、防波堤、导流堤、船坞、闸门等等；在临时性结构物上，可用于封山、临时扩岸、断流、建桥围堰、大型管道铺设临时沟渠开挖的挡土、挡水、挡沙墙等；在抗洪抢险上，可用于防洪、防塌方、防塌陷、防流沙等。钢板桩是用作护岸、岸壁和港口、河流的固定设施。1995年，日本发生了兵库县南部地震。地震中，各种基础设施受到了严重的损坏，包括港口和河流的设备。损害也成为了机遇，此后，有关基础设施在抗震的安全性方面受到了人们的重视，钢板桩作为固定设施在抗震性能方面没有受到重视。因此为了提高固定设施的抗震性，就要求热轧钢板桩具有较低的屈强比。在严酷的变形负荷下，热轧钢板桩的塑性变形一致性是关键，而提高塑性变形性能的有效方法是降低钢的屈强比。屈强比越低，材料从开始塑性变形到最终断裂所需要的形变量越大，因而提高了其塑性变形能力，可有效缓解因过载而产生的应力集中，使建筑构件吸收较多的地震能。反之若屈强比过高则会导致由于局部大变形而造成的超载失稳。从这个角度出发，屈强比越低就越安全，因此开发低屈强比热轧钢板桩已是当务之急。

欧洲最新热轧钢板桩标准BS EN 1993-5：2007和美标A 572/A 572M-07中规定了钢板桩的型号、钢板桩的抗拉强度及屈服强度等指标。日本标准JIS A 5528：2006和中国国家标准GB/T20933-2007同样也只是给出了热轧钢板桩的化学成分、截面参数、抗拉强度及屈服强度等指标。

发明内容

本发明的目的在于解决上述在此技术领域用钢存在的不足，提供一种屈强比小于0.8、用作护岸、岸壁和港口、河流固定设施，尤其用于固定建筑物防震及抗震救助固定建筑物的热轧U型钢板桩用钢及其生产方法。

实现上述目的的技术措施：

屈强比小于0.8的热轧U型钢板桩用钢，其化学成分及重量百分比为：C 0.12～0.20％、Mn 1.0～1.8％、Si 0.22～0.50％、P≤0.02％、S≤0.02％、Als 0.01～0.06％、V 0.02～0.18％、Ca 0.001～0.008％，其余为Fe及不可避免的杂质。

其在于：Ca的重量百分比为0.002～0.005％。

一种屈强比小于的热轧钢板桩用钢的方法，其步骤：

1)进行冶炼：控制其出钢温度在1640～1660℃；

2)进行转炉精炼：控制其精炼时间在30～55分钟；在开始转炉精炼时，按照60～120公斤/吨钢加入铝锰铁合金；

3)在转炉精炼结束前5～10分钟时按照3～5米/吨钢开始加入Al线；

4)在转炉精炼结束前2.5～7分钟时按照3～10米/吨钢开始加入Si-Ca线；

5)进行连铸：控制浇铸温度在1575～1585℃，并电磁搅拌始终；连铸坯的动态压下量为0.5～4％；

6)将连铸坯加热到1150～1250℃；

7)进行轧制：控制每道次压下率在10～20％，控制粗轧累计压下率为50～80％，控制精轧累计压下率为25～45％。

本发明中每个合金元素的作用及机理：

C：C是决定钢强度的主要元素，是形成珠光体的主要物质，碳化物在钢中的形态和多少决定钢的硬度和强度，即随着C含量的增加钢的强度、硬度增加，而钢的塑性和韧性下降。所以C含量不宜太高，而碳是提高强度最有效的元素，C含量不宜过低。因此，将C含量控制在0.12～0.20％范围内。

Mn：Mn主要固溶于铁素体中以提高材料的强度，其又是良好的脱氧剂和脱硫剂，含有一定量的锰可以消除或减弱钢因硫引起的脆性，从而改善钢的加工性能。但当锰含量较高时，有使钢晶粒粗化的倾向，冶炼浇铸和轧后冷却不当时，容易使钢产生白点，因此Mn含量不易太高，故Mn含量控制在1.0～1.8％范围内。