專利名稱：屈強比≤0.8的熱軋u型鋼板樁用鋼及其生產方法
技術領域：
本發明涉及一種鋼板樁用鋼及其生產方法，具體屬于屈強比小于0. 8的熱軋U型 鋼板樁用鋼及其生產方法。
背景技術：
鋼板樁于20世紀初在歐洲開始生產，1903年，日本首次通過進口在三井本館的擋 土施工中采用，基于鋼板樁特殊的使用性能，1923年，日本在關東大震災修復工程中大量進 口采用。由于鋼板樁具有較大的市場潛力和發展前景，1931年，日本于國內開始生產。鋼板 樁有冷彎薄壁輕型和熱軋型，由于前者具有較大的加工、使用局限性，因而，熱軋鋼板樁成 為鋼板樁產品發展的主流。鋼板樁具有很多的獨特功能和優勢，因而它的用途非常廣泛，比如在永久性結構 建筑上，可用于碼頭、卸貨場、提防護岸、護墻、檔土墻、防波提、導流提、船塢、閘門等等；在 臨時性結構物上，可用于封山、臨時擴岸、斷流、建橋圍堰、大型管道鋪設臨時溝渠開挖的擋 土、擋水、擋沙墻等；在抗洪搶險上，可用于防洪、防塌方、防塌陷、防流沙等。鋼板樁是用作 護岸、岸壁和港口、河流的固定設施。1995年，日本發生了兵庫縣南部地震。地震中，各種基 礎設施受到了嚴重的損壞，包括港口和河流的設備。損害也成為了機遇，此后，有關基礎設 施在抗震的安全性方面受到了人們的重視，鋼板樁作為固定設施在抗震性能方面沒有受到 重視。因此為了提高固定設施的抗震性，就要求熱軋鋼板樁具有較低的屈強比。在嚴酷的變 形負荷下，熱軋鋼板樁的塑性變形一致性是關鍵，而提高塑性變形性能的有效方法是降低 鋼的屈強比。屈強比越低，材料從開始塑性變形到最終斷裂所需要的形變量越大，因而提高 了其塑性變形能力，可有效緩解因過載而產生的應力集中，使建筑構件吸收較多的地震能。 反之若屈強比過高則會導致由于局部大變形而造成的超載失穩。從這個角度出發，屈強比 越低就越安全，因此開發低屈強比熱軋鋼板樁已是當務之急。歐洲最新熱軋鋼板樁標準BS EN 1993-5 :2007和美標A 572/A 572M-07中規定了 鋼板樁的型號、鋼板樁的抗拉強度及屈服強度等指標。日本標準JIS A 5528:2006和中國 國家標準GB/T20933-2007同樣也只是給出了熱軋鋼板樁的化學成分、截面參數、抗拉強度 及屈服強度等指標。

發明內容
本發明的目的在于解決上述在此技術領域用鋼存在的不足，提供一種屈強比小于 0.8、用作護岸、岸壁和港口、河流固定設施，尤其用于固定建筑物防震及抗震救助固定建筑 物的熱軋U型鋼板樁用鋼及其生產方法。實現上述目的的技術措施屈強比小于0. 8的熱軋U型鋼板樁用鋼，其化學成分及重量百分比為C 0. 12 0. 20%,Mn 1.0 1.8%、Si 0. 22 0. 50%、P 彡 0. 02%、S 彡 0. 02%、Als 0.01 0.06%、 V 0.02 0. 18%, Ca 0. 001 0. 008%，其余為Fe及不可避免的雜質。
其在于Ca的重量百分比為0. 002 0. 005%。一種屈強比小于的熱軋鋼板樁用鋼的方法，其步驟1)進行冶煉控制其出鋼溫度在1640 1660°C ；2)進行轉爐精煉控制其精煉時間在30 55分鐘；在開始轉爐精煉時，按照60 120公斤/噸鋼加入鋁錳鐵合金；3)在轉爐精煉結束前5 10分鐘時按照3 5米/噸鋼開始加入Al線；4)在轉爐精煉結束前2. 5 7分鐘時按照3 10米/噸鋼開始加入Si-Ca線；5)進行連鑄控制澆鑄溫度在1575 1585°C，并電磁攪拌始終；連鑄坯的動態壓 下量為0. 5 4% ；6)將連鑄坯加熱到1150 1250°C ；7)進行軋制控制每道次壓下率在10 20 %，控制粗軋累計壓下率為50 80 %， 控制精軋累計壓下率為25 45%。本發明中每個合金元素的作用及機理C :C是決定鋼強度的主要元素，是形成珠光體的主要物質，碳化物在鋼中的形態 和多少決定鋼的硬度和強度，即隨著C含量的增加鋼的強度、硬度增加，而鋼的塑性和韌性 下降。所以C含量不宜太高，而碳是提高強度最有效的元素，C含量不宜過低。因此，將C含 量控制在0. 12 0. 20%范圍內。Mn :Mn主要固溶于鐵素體中以提高材料的強度，其又是良好的脫氧劑和脫硫劑， 含有一定量的錳可以消除或減弱鋼因硫引起的脆性，從而改善鋼的加工性能。但當錳含量 較高時，有使鋼晶粒粗化的傾向，冶煉澆鑄和軋后冷卻不當時，容易使鋼產生白點，因此Mn 含量不易太高，故Mn含量控制在1.0 1.8%范圍內。Si :Si在鋼中不形成碳化物，是以固溶體的形態存在于鐵素體或奧氏體中，顯著 提高鋼的彈性極限、屈服強度和屈強比，故Si含量盡不宜過高，故控制在0. 22 0. 50%范 圍內。S、P :S、P是強烈的裂紋敏感性元素，因而應盡可能的低，S含量過高，會形成大量 的MnS，MnS在鋼液凝固時易在晶界析出，在熱軋時被軋成帶狀夾雜，降低了鋼材的延展性 及韌性，因此S含量越低越好，S含量控制在< 0. 020%。P能夠提高低溫脆性轉變溫度，使 鋼的低溫沖擊性能大幅下降，因此一般要求P彡0. 020%。V:釩的碳氮化物在鐵素體中以細小彌散的形式均勻析出，可顯著提高材料的抗拉 強度而屈服強度增加不明顯，有效降低了材料的屈強比。Als =Al是用作煉鋼時的脫氧定氮劑，Al與鋼中的N形成細小難熔AlN質點，這些 細小彌散分布的難熔化合物起阻抑作用，進而細化鐵素體晶粒，Al的含量過低，細化鐵素體 晶粒作用不明顯，Al的含量過高，會使鋼液的流動性降低，形成的大量Al2O3會在水口處結 瘤，從而堵塞水口。因此將Als含量控制在0.01 0.06%范圍內。Ca =Ca既可以脫氧也可以脫硫，可以凈化鋼液，提高鋼的純凈度，使鋼中的MnS球 化，發揮材料的潛能，同時Ca可以增加C在晶界的偏聚，從而降低S的偏聚，有效減少了由 于S的偏聚對沖擊性能的影響，此外微量的鈣可以阻止有害組織魏氏體的生成，但其含量 過高時，易形成粗大的非金屬夾雜物。故Ca含量控制在0.001 0.008%范圍內。本發明通過優化成分及生產工藝，屈強比小于0. 8，晶粒度彡6級，有效提高了熱軋鋼板樁作為固定設施的抗震性，是用作護岸、岸壁和港口、河流等固定設施，尤其用于固 定建筑物防震的鋼種，其生產工藝簡單，利于推廣。
具體實施例方式實施例1屈強比小于0.8的熱軋U型鋼板樁用鋼，其化學成分及重量百分比為C 0. 12%, Mn 1. 0%,Si 0. 22%, P ^ 0. 02%, S ^ 0. 02%, Als 0. 01%, V 0. 02%, Ca 0· 001%，其余
為Fe及不可避免的雜質。 生產屈強比小于0.8的熱軋U型鋼板樁用鋼的方法，其步驟1)進行冶煉控制其出鋼溫度在1640 1650°C ；2)進行轉爐精煉控制其精煉時間在30分鐘；在開始轉爐精煉時，按照60公斤/ 噸鋼加入鋁錳鐵合金；3)在轉爐精煉結束前5分鐘時按照3米/噸鋼開始加入Al線；4)在轉爐精煉結束前2. 5分鐘時按照3米/噸鋼開始加入Si-Ca線；5)進行連鑄控制澆鑄溫度在1575 1585°C，并電磁攪拌始終；連鑄坯的動態壓 下量為0.5% ；6)將連鑄坯加熱到1150 1165°C ；7)進行軋制控制每道次壓下率在10%，控制粗軋累計壓下率為50%，控制精軋 累計壓下率為25%。實施例2屈強比小于0.8的熱軋U型鋼板樁用鋼，其化學成分及重量百分比為C 0. 145%, Mnl. 2%, Si 0. 28%, P ^ 0. 02%, S ^ 0. 02% , Als 0. 019%, V 0. 093%, Ca 0.0025%，其
余為Fe及不可避免的雜質。生產屈強比小于0.8的熱軋U型鋼板樁用鋼的方法，其步驟1)進行冶煉控制其出鋼溫度在1650 1665°C ；2)進行轉爐精煉控制其精煉時間在40分鐘；在開始轉爐精煉時，按照75公斤/ 噸鋼加入鋁錳鐵合金；3)在轉爐精煉結束前6. 5分鐘時按照4. 5米/噸鋼開始加入Al線；4)在轉爐精煉結束前4分鐘時按照5米/噸鋼開始加入Si-Ca線；5)進行連鑄控制澆鑄溫度在1575 1585°C，并電磁攪拌始終；連鑄坯的動態壓 下量為1.5% ；6)將連鑄坯加熱到1170 1185°C ；7)進行軋制控制每道次壓下率在12%，控制粗軋累計壓下率為60%，控制精軋 累計壓下率為30%。實施例3屈強比小于0.8的熱軋U型鋼板樁用鋼，其化學成分及重量百分比為C 0. 165%, Mnl. 45%, Si 0. 36%, P ^ 0. 02%, S ^ 0. 02% , Als 0. 038%, V 0. 12%, Ca 0. 0046%，其
余為Fe及不可避免的雜質。生產屈強比小于0.8的熱軋U型鋼板樁用鋼的方法，其步驟
1)進行冶煉控制其出鋼溫度在1650 1660°C ；2)進行轉爐精煉控制其精煉時間在50分鐘；在開始轉爐精煉時，按照93公斤/ 噸鋼加入鋁錳鐵合金；3)在轉爐精煉結束前7分鐘時按照4. 0米/噸鋼開始加入Al線；4)在轉爐精煉結束前5分鐘時按照6. 5米/噸鋼開始加入Si-Ca線；

5)進行連鑄控制澆鑄溫度在1575 1585°C，并電磁攪拌始終；連鑄坯的動態壓 下量為2.5% ；6)將連鑄坯加熱到1185 1200°C ；7)進行軋制控制每道次壓下率在15%，控制粗軋累計壓下率為70%，控制精軋 累計壓下率為36%。實施例4屈強比小于0.8的熱軋U型鋼板樁用鋼，其化學成分及重量百分比為C 0. 186%, Mnl. 6%,Si 0. 42%,P ^ 0. 02%,S ^ 0. 02%,Als 0. 049%,V 0. 156%,Ca 0. 006%，其余
為Fe及不可避免的雜質。生產屈強比小于0.8的熱軋U型鋼板樁用鋼的方法，其步驟1)進行冶煉控制其出鋼溫度在1645 1650°C ；2)進行轉爐精煉控制其精煉時間在48分鐘；在開始轉爐精煉時，按照110公斤 /噸鋼加入鋁錳鐵合金；3)在轉爐精煉結束前8. 5分鐘時按照4. 5米/噸鋼開始加入Al線；4)在轉爐精煉結束前6分鐘時按照8米/噸鋼開始加入Si-Ca線；5)進行連鑄控制澆鑄溫度在1575 1585°C，并電磁攪拌始終；連鑄坯的動態壓 下量為3.2% ；6)將連鑄坯加熱到1205 1220°C ；7)進行軋制控制每道次壓下率在18%，控制粗軋累計壓下率為75%，控制精軋 累計壓下率為42%。實施例5屈強比小于0.8的熱軋U型鋼板樁用鋼，其化學成分及重量百分比為C 0.2%,Mn 1. 8%,Si 0. 5%, P ^ 0. 02%, S ^ 0. 02% ,Als 0. 06%,V 0. 18%,Ca 0. 008%，其余為 Fe
及不可避免的雜質。生產屈強比小于0.8的熱軋U型鋼板樁用鋼的方法，其步驟1)進行冶煉控制其出鋼溫度在1650 1660°C ；2)進行轉爐精煉控制其精煉時間在55分鐘；在開始轉爐精煉時，按照120公斤 /噸鋼加入鋁錳鐵合金；3)在轉爐精煉結束前10分鐘時按照5米/噸鋼開始加入Al線；4)在轉爐精煉結束前7分鐘時按照10米/噸鋼開始加入Si-Ca線；5)進行連鑄控制澆鑄溫度在1575 1585°C，并電磁攪拌始終；連鑄坯的動態壓 下量為3.2% ；6)將連鑄坯加熱到1235 1250°C ；7)進行軋制控制每道次壓下率在20%，控制粗軋累計壓下率為80%，控制精軋累計壓下率為45%。上述實施例的產品鋼經檢測，其力學性能結果見下表1表1:產品的性能檢驗
權利要求
屈強比小于0.8的熱軋U型鋼板樁用鋼，其化學成分及重量百分比為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％，其余為Fe及不可避免的雜質。
2.如權利要求1所述的屈強比小于0.8的熱軋U型鋼板樁用鋼，其特征在于Ca的重 量百分比為0. 002 0. 005% ο
3.—種生產權利要求1所述的屈強比小于0. 8的熱軋U型鋼板樁用鋼的方法，其步驟1)進行冶煉控制其出鋼溫度在1640 1660°C；2)進行轉爐精煉控制其精煉時間在30 55分鐘；在開始轉爐精煉時，按照60 120 公斤/噸鋼加入鋁錳鐵合金；3)在轉爐精煉結束前5 10分鐘時按照3 5米/噸鋼開始加入Al線；4)在轉爐精煉結束前2.5 7分鐘時按照3 10米/噸鋼開始加入Si-Ca線；5)進行連鑄控制澆鑄溫度在1575 1585°C，并電磁攪拌始終；連鑄坯的動態壓下量 為0. 5 4% ；6)將連鑄坯加熱到1150 12500C；7)進行軋制控制每道次壓下率在10 20%，控制粗軋累計壓下率為50 80%，控 制精軋累計壓下率為25 45%。
全文摘要
本發明屬于屈強比小于0.8的熱軋U型鋼板樁用鋼及其生產方法，其化學成分及重量百分比為C 0.12～0.20％、Mn 1.0～1.8％、Si 0.22～0.5％、P≤0.02％、S≤0.02％、Als 0.01～006％、V 0.02％～0.18％、Ca 0.001～0.008％，其余為Fe及不可避免的雜質，其生產方法，步驟進行冶煉；進行轉爐精煉；在轉爐精煉結束前5-10分鐘時按照3-5米/噸鋼開始加入Al線；在轉爐精煉結束前2.5～7分鐘時按照3-10米/噸鋼開始加入Si-Ca線；進行連鑄；將連鑄坯加熱到1150-1250℃；進行軋制。
文檔編號B21B37/16GK101845587SQ20101014777
公開日2010年9月29日 申請日期2010年4月9日 優先權日2010年4月9日
發明者任安超, 吉玉, 吳杰, 周劍華, 朱敏, 桂美文, 熊建良 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司