专利名称：屈强比≤0.8的热轧u型钢板桩用钢及其生产方法
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、提防护岸、护墙、档土墙、防波提、导流提、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 彡 0. 02%、S 彡 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°C ；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°C，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°C ；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。Si :Si在钢中不形成碳化物，是以固溶体的形态存在于铁素体或奥氏体中，显著 提高钢的弹性极限、屈服强度和屈强比，故Si含量尽不宜过高，故控制在0. 22 0. 50%范 围内。S、P :S、P是强烈的裂纹敏感性元素，因而应尽可能的低，S含量过高，会形成大量 的MnS，MnS在钢液凝固时易在晶界析出，在热轧时被轧成带状夹杂，降低了钢材的延展性 及韧性，因此S含量越低越好，S含量控制在< 0. 020%。P能够提高低温脆性转变温度，使 钢的低温冲击性能大幅下降，因此一般要求P彡0. 020%。V:钒的碳氮化物在铁素体中以细小弥散的形式均勻析出，可显著提高材料的抗拉 强度而屈服强度增加不明显，有效降低了材料的屈强比。Als =Al是用作炼钢时的脱氧定氮剂，Al与钢中的N形成细小难熔AlN质点，这些 细小弥散分布的难熔化合物起阻抑作用，进而细化铁素体晶粒，Al的含量过低，细化铁素体 晶粒作用不明显，Al的含量过高，会使钢液的流动性降低，形成的大量Al2O3会在水口处结 瘤，从而堵塞水口。因此将Als含量控制在0.01 0.06%范围内。Ca =Ca既可以脱氧也可以脱硫，可以净化钢液，提高钢的纯净度，使钢中的MnS球 化，发挥材料的潜能，同时Ca可以增加C在晶界的偏聚，从而降低S的偏聚，有效减少了由 于S的偏聚对冲击性能的影响，此外微量的钙可以阻止有害组织魏氏体的生成，但其含量 过高时，易形成粗大的非金属夹杂物。故Ca含量控制在0.001 0.008%范围内。本发明通过优化成分及生产工艺，屈强比小于0. 8，晶粒度彡6级，有效提高了热轧钢板桩作为固定设施的抗震性，是用作护岸、岸壁和港口、河流等固定设施，尤其用于固 定建筑物防震的钢种，其生产工艺简单，利于推广。
具体实施例方式实施例1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%, Mn 1. 0%,Si 0. 22%, P ^ 0. 02%, S ^ 0. 02%, Als 0. 01%, V 0. 02%, Ca 0· 001%，其余
为Fe及不可避免的杂质。 生产屈强比小于0.8的热轧U型钢板桩用钢的方法，其步骤1)进行冶炼控制其出钢温度在1640 1650°C ；2)进行转炉精炼控制其精炼时间在30分钟；在开始转炉精炼时，按照60公斤/ 吨钢加入铝锰铁合金；3)在转炉精炼结束前5分钟时按照3米/吨钢开始加入Al线；4)在转炉精炼结束前2. 5分钟时按照3米/吨钢开始加入Si-Ca线；5)进行连铸控制浇铸温度在1575 1585°C，并电磁搅拌始终；连铸坯的动态压 下量为0.5% ；6)将连铸坯加热到1150 1165°C ；7)进行轧制控制每道次压下率在10%，控制粗轧累计压下率为50%，控制精轧 累计压下率为25%。实施例2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. 145%, Mnl. 2%, Si 0. 28%, P ^ 0. 02%, S ^ 0. 02% , Als 0. 019%, V 0. 093%, Ca 0.0025%，其
余为Fe及不可避免的杂质。生产屈强比小于0.8的热轧U型钢板桩用钢的方法，其步骤1)进行冶炼控制其出钢温度在1650 1665°C ；2)进行转炉精炼控制其精炼时间在40分钟；在开始转炉精炼时，按照75公斤/ 吨钢加入铝锰铁合金；3)在转炉精炼结束前6. 5分钟时按照4. 5米/吨钢开始加入Al线；4)在转炉精炼结束前4分钟时按照5米/吨钢开始加入Si-Ca线；5)进行连铸控制浇铸温度在1575 1585°C，并电磁搅拌始终；连铸坯的动态压 下量为1.5% ；6)将连铸坯加热到1170 1185°C ；7)进行轧制控制每道次压下率在12%，控制粗轧累计压下率为60%，控制精轧 累计压下率为30%。实施例3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. 165%, Mnl. 45%, Si 0. 36%, P ^ 0. 02%, S ^ 0. 02% , Als 0. 038%, V 0. 12%, Ca 0. 0046%，其
余为Fe及不可避免的杂质。生产屈强比小于0.8的热轧U型钢板桩用钢的方法，其步骤
1)进行冶炼控制其出钢温度在1650 1660°C ；2)进行转炉精炼控制其精炼时间在50分钟；在开始转炉精炼时，按照93公斤/ 吨钢加入铝锰铁合金；3)在转炉精炼结束前7分钟时按照4. 0米/吨钢开始加入Al线；4)在转炉精炼结束前5分钟时按照6. 5米/吨钢开始加入Si-Ca线；
5)进行连铸控制浇铸温度在1575 1585°C，并电磁搅拌始终；连铸坯的动态压 下量为2.5% ；6)将连铸坯加热到1185 1200°C ；7)进行轧制控制每道次压下率在15%，控制粗轧累计压下率为70%，控制精轧 累计压下率为36%。实施例4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. 186%, Mnl. 6%,Si 0. 42%,P ^ 0. 02%,S ^ 0. 02%,Als 0. 049%,V 0. 156%,Ca 0. 006%，其余
为Fe及不可避免的杂质。生产屈强比小于0.8的热轧U型钢板桩用钢的方法，其步骤1)进行冶炼控制其出钢温度在1645 1650°C ；2)进行转炉精炼控制其精炼时间在48分钟；在开始转炉精炼时，按照110公斤 /吨钢加入铝锰铁合金；3)在转炉精炼结束前8. 5分钟时按照4. 5米/吨钢开始加入Al线；4)在转炉精炼结束前6分钟时按照8米/吨钢开始加入Si-Ca线；5)进行连铸控制浇铸温度在1575 1585°C，并电磁搅拌始终；连铸坯的动态压 下量为3.2% ；6)将连铸坯加热到1205 1220°C ；7)进行轧制控制每道次压下率在18%，控制粗轧累计压下率为75%，控制精轧 累计压下率为42%。实施例5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 0.2%,Mn 1. 8%,Si 0. 5%, P ^ 0. 02%, S ^ 0. 02% ,Als 0. 06%,V 0. 18%,Ca 0. 008%，其余为 Fe
及不可避免的杂质。生产屈强比小于0.8的热轧U型钢板桩用钢的方法，其步骤1)进行冶炼控制其出钢温度在1650 1660°C ；2)进行转炉精炼控制其精炼时间在55分钟；在开始转炉精炼时，按照120公斤 /吨钢加入铝锰铁合金；3)在转炉精炼结束前10分钟时按照5米/吨钢开始加入Al线；4)在转炉精炼结束前7分钟时按照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°C，并电磁搅拌始终；连铸坯的动态压 下量为3.2% ；6)将连铸坯加热到1235 1250°C ；7)进行轧制控制每道次压下率在20%，控制粗轧累计压下率为80%，控制精轧累计压下率为45%。上述实施例的产品钢经检测，其力学性能结果见下表1表1:产品的性能检验
权利要求
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。
2.如权利要求1所述的屈强比小于0.8的热轧U型钢板桩用钢，其特征在于Ca的重 量百分比为0. 002 0. 005% ο
3.—种生产权利要求1所述的屈强比小于0. 8的热轧U型钢板桩用钢的方法，其步骤1)进行冶炼控制其出钢温度在1640 1660°C；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°C，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 12500C；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%。
全文摘要
本发明属于屈强比小于0.8的热轧U型钢板桩用钢及其生产方法，其化学成分及重量百分比为C 0.12～0.20％、Mn 1.0～1.8％、Si 0.22～0.5％、P≤0.02％、S≤0.02％、Als 0.01～006％、V 0.02％～0.18％、Ca 0.001～0.008％，其余为Fe及不可避免的杂质，其生产方法，步骤进行冶炼；进行转炉精炼；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；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；进行连铸；将连铸坯加热到1150-1250℃；进行轧制。
文档编号B21B37/16GK101845587SQ20101014777
公开日2010年9月29日 申请日期2010年4月9日 优先权日2010年4月9日
发明者任安超, 吉玉, 吴杰, 周剑华, 朱敏, 桂美文, 熊建良 申请人:武汉钢铁(集团)公司