專利名稱：屈強(qiáng)比≤0.8的熱軋u型鋼板樁用鋼及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋼板樁用鋼及其生產(chǎn)方法，具體屬于屈強(qiáng)比小于0. 8的熱軋U型 鋼板樁用鋼及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
鋼板樁于20世紀(jì)初在歐洲開(kāi)始生產(chǎn)，1903年，日本首次通過(guò)進(jìn)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(guān)東大震災(zāi)修復(fù)工程中大量進(jìn) 口采用。由于鋼板樁具有較大的市場(chǎng)潛力和發(fā)展前景，1931年，日本于國(guó)內(nèi)開(kāi)始生產(chǎn)。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(chǎn)品發(fā)展的主流。鋼板樁具有很多的獨(dú)特功能和優(yōu)勢(shì)，因而它的用途非常廣泛，比如在永久性結(jié)構(gòu) 建筑上，可用于碼頭、卸貨場(chǎng)、提防護(hù)岸、護(hù)墻、檔土墻、防波提、導(dǎo)流提、船塢、閘門(mén)等等；在 臨時(shí)性結(jié)構(gòu)物上，可用于封山、臨時(shí)擴(kuò)岸、斷流、建橋圍堰、大型管道鋪設(shè)臨時(shí)溝渠開(kāi)挖的擋 土、擋水、擋沙墻等；在抗洪搶險(xiǎn)上，可用于防洪、防塌方、防塌陷、防流沙等。鋼板樁是用作 護(hù)岸、岸壁和港口、河流的固定設(shè)施。1995年，日本發(fā)生了兵庫(kù)縣南部地震。地震中，各種基 礎(chǔ)設(shè)施受到了嚴(yán)重的損壞，包括港口和河流的設(shè)備。損害也成為了機(jī)遇，此后，有關(guān)基礎(chǔ)設(shè) 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(shè)施在抗震性能方面沒(méi)有受到 重視。因此為了提高固定設(shè)施的抗震性，就要求熱軋鋼板樁具有較低的屈強(qiáng)比。在嚴(yán)酷的變 形負(fù)荷下，熱軋鋼板樁的塑性變形一致性是關(guān)鍵，而提高塑性變形性能的有效方法是降低 鋼的屈強(qiáng)比。屈強(qiáng)比越低，材料從開(kāi)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(guò)載而產(chǎn)生的應(yīng)力集中，使建筑構(gòu)件吸收較多的地震能。 反之若屈強(qiáng)比過(guò)高則會(huì)導(dǎo)致由于局部大變形而造成的超載失穩(wěn)。從這個(gè)角度出發(fā)，屈強(qiáng)比 越低就越安全，因此開(kāi)發(fā)低屈強(qiáng)比熱軋鋼板樁已是當(dāng)務(wù)之急。歐洲最新熱軋鋼板樁標(biāo)準(zhǔn)BS EN 1993-5 :2007和美標(biāo)A 572/A 572M-07中規(guī)定了 鋼板樁的型號(hào)、鋼板樁的抗拉強(qiáng)度及屈服強(qiáng)度等指標(biāo)。日本標(biāo)準(zhǔn)JIS A 5528:2006和中國(guó) 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T20933-2007同樣也只是給出了熱軋鋼板樁的化學(xué)成分、截面參數(shù)、抗拉強(qiáng)度 及屈服強(qiáng)度等指標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決上述在此技術(shù)領(lǐng)域用鋼存在的不足，提供一種屈強(qiáng)比小于 0.8、用作護(hù)岸、岸壁和港口、河流固定設(shè)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(chǎn)方法。實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)措施屈強(qiáng)比小于0. 8的熱軋U型鋼板樁用鋼，其化學(xué)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(zhì)。
其在于Ca的重量百分比為0. 002 0. 005%。一種屈強(qiáng)比小于的熱軋鋼板樁用鋼的方法，其步驟1)進(jìn)行冶煉控制其出鋼溫度在1640 1660°C ；2)進(jìn)行轉(zhuǎn)爐精煉控制其精煉時(shí)間在30 55分鐘；在開(kāi)始轉(zhuǎn)爐精煉時(shí)，按照60 120公斤/噸鋼加入鋁錳鐵合金；3)在轉(zhuǎn)爐精煉結(jié)束前5 10分鐘時(shí)按照3 5米/噸鋼開(kāi)始加入Al線；4)在轉(zhuǎn)爐精煉結(jié)束前2. 5 7分鐘時(shí)按照3 10米/噸鋼開(kāi)始加入Si-Ca線；5)進(jìn)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(dòng)態(tài)壓 下量為0. 5 4% ；6)將連鑄坯加熱到1150 1250°C ；7)進(jìn)行軋制控制每道次壓下率在10 20 %，控制粗軋累計(jì)壓下率為50 80 %， 控制精軋累計(jì)壓下率為25 45%。本發(fā)明中每個(gè)合金元素的作用及機(jī)理C :C是決定鋼強(qiáng)度的主要元素，是形成珠光體的主要物質(zhì)，碳化物在鋼中的形態(tài) 和多少?zèng)Q定鋼的硬度和強(qiáng)度，即隨著C含量的增加鋼的強(qiáng)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(qiáng)度最有效的元素，C含量不宜過(guò)低。因此，將C含 量控制在0. 12 0. 20%范圍內(nèi)。Mn :Mn主要固溶于鐵素體中以提高材料的強(qiáng)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(dāng)錳含量 較高時(shí)，有使鋼晶粒粗化的傾向，冶煉澆鑄和軋后冷卻不當(dāng)時(shí)，容易使鋼產(chǎn)生白點(diǎn)，因此Mn 含量不易太高，故Mn含量控制在1.0 1.8%范圍內(nèi)。Si :Si在鋼中不形成碳化物，是以固溶體的形態(tài)存在于鐵素體或奧氏體中，顯著 提高鋼的彈性極限、屈服強(qiáng)度和屈強(qiáng)比，故Si含量盡不宜過(guò)高，故控制在0. 22 0. 50%范 圍內(nèi)。S、P :S、P是強(qiáng)烈的裂紋敏感性元素，因而應(yīng)盡可能的低，S含量過(guò)高，會(huì)形成大量 的MnS，MnS在鋼液凝固時(shí)易在晶界析出，在熱軋時(shí)被軋成帶狀?yuàn)A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(zhuǎn)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(xì)小彌散的形式均勻析出，可顯著提高材料的抗拉 強(qiáng)度而屈服強(qiáng)度增加不明顯，有效降低了材料的屈強(qiáng)比。Als =Al是用作煉鋼時(shí)的脫氧定氮?jiǎng)?，Al與鋼中的N形成細(xì)小難熔AlN質(zhì)點(diǎn)，這些 細(xì)小彌散分布的難熔化合物起阻抑作用，進(jìn)而細(xì)化鐵素體晶粒，Al的含量過(guò)低，細(xì)化鐵素體 晶粒作用不明顯，Al的含量過(guò)高，會(huì)使鋼液的流動(dòng)性降低，形成的大量Al2O3會(huì)在水口處結(jié) 瘤，從而堵塞水口。因此將Als含量控制在0.01 0.06%范圍內(nèi)。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(fā)揮材料的潛能，同時(shí)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(duì)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(guò)高時(shí)，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(nèi)。本發(fā)明通過(guò)優(yōu)化成分及生產(chǎn)工藝，屈強(qiáng)比小于0. 8，晶粒度彡6級(jí)，有效提高了熱軋鋼板樁作為固定設(shè)施的抗震性，是用作護(hù)岸、岸壁和港口、河流等固定設(shè)施，尤其用于固 定建筑物防震的鋼種，其生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，利于推廣。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1屈強(qiáng)比小于0.8的熱軋U型鋼板樁用鋼，其化學(xué)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(zhì)。 生產(chǎn)屈強(qiáng)比小于0.8的熱軋U型鋼板樁用鋼的方法，其步驟1)進(jìn)行冶煉控制其出鋼溫度在1640 1650°C ；2)進(jìn)行轉(zhuǎn)爐精煉控制其精煉時(shí)間在30分鐘；在開(kāi)始轉(zhuǎn)爐精煉時(shí)，按照60公斤/ 噸鋼加入鋁錳鐵合金；3)在轉(zhuǎn)爐精煉結(jié)束前5分鐘時(shí)按照3米/噸鋼開(kāi)始加入Al線；4)在轉(zhuǎn)爐精煉結(jié)束前2. 5分鐘時(shí)按照3米/噸鋼開(kāi)始加入Si-Ca線；5)進(jìn)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(dòng)態(tài)壓 下量為0.5% ；6)將連鑄坯加熱到1150 1165°C ；7)進(jìn)行軋制控制每道次壓下率在10%，控制粗軋累計(jì)壓下率為50%，控制精軋 累計(jì)壓下率為25%。實(shí)施例2屈強(qiáng)比小于0.8的熱軋U型鋼板樁用鋼，其化學(xué)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(zhì)。生產(chǎn)屈強(qiáng)比小于0.8的熱軋U型鋼板樁用鋼的方法，其步驟1)進(jìn)行冶煉控制其出鋼溫度在1650 1665°C ；2)進(jìn)行轉(zhuǎn)爐精煉控制其精煉時(shí)間在40分鐘；在開(kāi)始轉(zhuǎn)爐精煉時(shí)，按照75公斤/ 噸鋼加入鋁錳鐵合金；3)在轉(zhuǎn)爐精煉結(jié)束前6. 5分鐘時(shí)按照4. 5米/噸鋼開(kāi)始加入Al線；4)在轉(zhuǎn)爐精煉結(jié)束前4分鐘時(shí)按照5米/噸鋼開(kāi)始加入Si-Ca線；5)進(jìn)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(dòng)態(tài)壓 下量為1.5% ；6)將連鑄坯加熱到1170 1185°C ；7)進(jìn)行軋制控制每道次壓下率在12%，控制粗軋累計(jì)壓下率為60%，控制精軋 累計(jì)壓下率為30%。實(shí)施例3屈強(qiáng)比小于0.8的熱軋U型鋼板樁用鋼，其化學(xué)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(zhì)。生產(chǎn)屈強(qiáng)比小于0.8的熱軋U型鋼板樁用鋼的方法，其步驟
1)進(jìn)行冶煉控制其出鋼溫度在1650 1660°C ；2)進(jìn)行轉(zhuǎn)爐精煉控制其精煉時(shí)間在50分鐘；在開(kāi)始轉(zhuǎn)爐精煉時(shí)，按照93公斤/ 噸鋼加入鋁錳鐵合金；3)在轉(zhuǎn)爐精煉結(jié)束前7分鐘時(shí)按照4. 0米/噸鋼開(kāi)始加入Al線；4)在轉(zhuǎn)爐精煉結(jié)束前5分鐘時(shí)按照6. 5米/噸鋼開(kāi)始加入Si-Ca線；

5)進(jìn)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(dòng)態(tài)壓 下量為2.5% ；6)將連鑄坯加熱到1185 1200°C ；7)進(jìn)行軋制控制每道次壓下率在15%，控制粗軋累計(jì)壓下率為70%，控制精軋 累計(jì)壓下率為36%。實(shí)施例4屈強(qiáng)比小于0.8的熱軋U型鋼板樁用鋼，其化學(xué)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(zhì)。生產(chǎn)屈強(qiáng)比小于0.8的熱軋U型鋼板樁用鋼的方法，其步驟1)進(jìn)行冶煉控制其出鋼溫度在1645 1650°C ；2)進(jìn)行轉(zhuǎn)爐精煉控制其精煉時(shí)間在48分鐘；在開(kāi)始轉(zhuǎn)爐精煉時(shí)，按照110公斤 /噸鋼加入鋁錳鐵合金；3)在轉(zhuǎn)爐精煉結(jié)束前8. 5分鐘時(shí)按照4. 5米/噸鋼開(kāi)始加入Al線；4)在轉(zhuǎn)爐精煉結(jié)束前6分鐘時(shí)按照8米/噸鋼開(kāi)始加入Si-Ca線；5)進(jìn)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(dòng)態(tài)壓 下量為3.2% ；6)將連鑄坯加熱到1205 1220°C ；7)進(jìn)行軋制控制每道次壓下率在18%，控制粗軋累計(jì)壓下率為75%，控制精軋 累計(jì)壓下率為42%。實(shí)施例5屈強(qiáng)比小于0.8的熱軋U型鋼板樁用鋼，其化學(xué)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(zhì)。生產(chǎn)屈強(qiáng)比小于0.8的熱軋U型鋼板樁用鋼的方法，其步驟1)進(jìn)行冶煉控制其出鋼溫度在1650 1660°C ；2)進(jìn)行轉(zhuǎn)爐精煉控制其精煉時(shí)間在55分鐘；在開(kāi)始轉(zhuǎn)爐精煉時(shí)，按照120公斤 /噸鋼加入鋁錳鐵合金；3)在轉(zhuǎn)爐精煉結(jié)束前10分鐘時(shí)按照5米/噸鋼開(kāi)始加入Al線；4)在轉(zhuǎn)爐精煉結(jié)束前7分鐘時(shí)按照10米/噸鋼開(kāi)始加入Si-Ca線；5)進(jìn)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(dòng)態(tài)壓 下量為3.2% ；6)將連鑄坯加熱到1235 1250°C ；7)進(jìn)行軋制控制每道次壓下率在20%，控制粗軋累計(jì)壓下率為80%，控制精軋累計(jì)壓下率為45%。上述實(shí)施例的產(chǎn)品鋼經(jīng)檢測(cè)，其力學(xué)性能結(jié)果見(jiàn)下表1表1:產(chǎn)品的性能檢驗(yàn)
權(quán)利要求
屈強(qiáng)比小于0.8的熱軋U型鋼板樁用鋼，其化學(xué)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(zhì)。
2.如權(quán)利要求1所述的屈強(qiáng)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(chǎn)權(quán)利要求1所述的屈強(qiáng)比小于0. 8的熱軋U型鋼板樁用鋼的方法，其步驟1)進(jìn)行冶煉控制其出鋼溫度在1640 1660°C；2)進(jìn)行轉(zhuǎn)爐精煉控制其精煉時(shí)間在30 55分鐘；在開(kāi)始轉(zhuǎn)爐精煉時(shí)，按照60 120 公斤/噸鋼加入鋁錳鐵合金；3)在轉(zhuǎn)爐精煉結(jié)束前5 10分鐘時(shí)按照3 5米/噸鋼開(kāi)始加入Al線；4)在轉(zhuǎn)爐精煉結(jié)束前2.5 7分鐘時(shí)按照3 10米/噸鋼開(kāi)始加入Si-Ca線；5)進(jìn)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(dòng)態(tài)壓下量 為0. 5 4% ；6)將連鑄坯加熱到1150 12500C；7)進(jìn)行軋制控制每道次壓下率在10 20%，控制粗軋累計(jì)壓下率為50 80%，控 制精軋累計(jì)壓下率為25 45%。
全文摘要
本發(fā)明屬于屈強(qiáng)比小于0.8的熱軋U型鋼板樁用鋼及其生產(chǎn)方法，其化學(xué)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(zhì)，其生產(chǎn)方法，步驟進(jìn)行冶煉；進(jìn)行轉(zhuǎn)爐精煉；在轉(zhuǎn)爐精煉結(jié)束前5-10分鐘時(shí)按照3-5米/噸鋼開(kāi)始加入Al線；在轉(zhuǎn)爐精煉結(jié)束前2.5～7分鐘時(shí)按照3-10米/噸鋼開(kāi)始加入Si-Ca線；進(jìn)行連鑄；將連鑄坯加熱到1150-1250℃；進(jìn)行軋制。
文檔編號(hào)B21B37/16GK101845587SQ20101014777
公開(kāi)日2010年9月29日 申請(qǐng)日期2010年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月9日
發(fā)明者任安超, 吉玉, 吳杰, 周劍華, 朱敏, 桂美文, 熊建良 申請(qǐng)人:武漢鋼鐵(集團(tuán))公司