一种建筑用抗震钢板桩的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种建筑用抗震钢板桩，其特征在于，该钢板桩的化学成分及重量百分比为：C?0.18-0.22、Si?0.60-0.70、Mn?0.30-0.50、P≤0.015、S≤0.010、Cu?0.25-0.45、Ni?0.60-1.00、V?0.006-0.008、Ti?0.05-0.07、Als?0.030-0.050、Ce?0.03-0.04，其余为Fe及不可避免的杂质。
【专利说明】一种建筑用抗震钢板粧
【技术领域】
[0001]本发明涉及钢铁冶金【技术领域】，尤其涉及一种建筑用抗震钢板桩。
【背景技术】
[0002]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。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提出一种建筑用抗震钢板桩，该抗震钢板桩具有抗层状撕裂能力，并具有较好的焊接性能。
[0004]为达此目的，本发明采用以下技术方案:
[0005]一种建筑用抗震钢板桩，该钢板桩的化学成分及重量百分比为:C 0.18-0.22、Si 0.60-0.70, Mn 0.30-0.50、P ≤ 0.015、S ≤ 0.010、Cu 0.25-0.45, Ni 0.60-1.00, V0.006-0.008、Ti 0.05-0.07、Als 0.030-0.050、Ce 0.03-0.04，其余为 Fe 及不可避免的杂质。
[0006]优选，该钢板桩的化学成分及重量百分比为:C 0.19-0.21、Si 0.63-0.67, Mn0.35-0.45、P ≤ 0.015、S ≤ 0.010、Cu 0.30-0.40、Ni 0.70-0.90、V 0.0065-0.0075、Ti0.055-0.065、Als 0.035-0.045、Ce 0.035-0.045，其余为 Fe 及不可避免的杂质。
[0007]最优选，该钢板桩的化学成分及重量百分比为:C 0.20、Si 0.65, Mn 0.40、P ≤ 0.015、S ≤ 0.010、Cu 0.35、Ni 0.80、V 0.0070、Ti 0.060、Als 0.040、Ce 0.040，其余为Fe及不可避免的杂质。[0008]本发明钢的化学成分的限定理由如下:
[0009]C是钢中不可缺少的提高钢材强度的元素之一，如果溶入基体中，能够起到固溶强化的作用。随着碳含量的增加，钢中Fe3C量也随之增加，淬硬性也增加，钢的抗拉强度和屈服极限会提高而延伸率、缺口冲击韧性则下降。碳含量每增加0.10%抗拉强度大约提高90MPa，屈服极限大约提高40-50MPa。
[0010]Si在钢中不形成碳化物而固溶于铁素体中，主要以固溶强化的形式来提高钢的强度，固溶强化作用很强，同时，也是钢中的脱氧元素。但如果钢中Si含量过高，则会引起面缩率下降，特别是冲击韧性下降较为明显，同时对钢的焊接性也不利。
[0011]Mn是很重要的合金化元素，是奥氏体稳定化元素，在相同C含量和冷却速度下，随着钢中Mn含量的增加，钢中珠光体的相对含量会增加，珠光体片层细化，从而提高钢的强度，在含Mn量不高的情况下，钢的塑性基本上不降低。此外，由于Mn使A3温度下降，从而使先共析铁素体在更低的温度下析出且细化，同时，抑制了碳化物在过冷奥氏体晶界上析出，使钢保持在较高的塑性，并降低钢的韧性一脆性转变温度。Mn在钢中还是防止热脆性的主要元素，MnS大约在出钢阶段形成，所以消除了 S造成的危害。Mn是与Y_Fe形成连续固溶体的常用元素，是溶入铁素体而引起钢的固溶强化的，并且不恶化钢的变形能力。。P能提高钢的强度，有效改善钢铁材料的抗腐蚀性能，但使韧性降低，特别是使钢的脆性转折温度急剧升高，即提高钢的冷脆性(低温转变)W—般固溶于钢的固溶体中，显著降低钢的冷加工性，另外P在钢中的偏析倾向比较严重，造成带状组织，使钢的力学性能不均匀，因此，应严格限制钢中P的含量S是通过形成硫化物夹杂而对钢的力学性能发生影响，硫化物夹杂对钢的强度及韧性都产生不利的影响，同时明显降低钢的Z向性能、焊接性能以及耐候性能，因此，钢中S含量必须控制在较低的范围。
[0012]Cu在钢中主要起固溶及沉淀强化和耐大气腐蚀作用，当与P共存时，其耐腐蚀效果更为明显，此外还有利于获得良好的低温韧性，增加钢的抗疲劳裂纹扩展能力。
[0013]Ni在钢中只固溶于 基体相铁素体或奥氏体中，是奥氏体稳定化很强的元素，可使奥氏体在更低的温度下分解。Ni对钢的各种性能都有利，加入1%的Ni可提高钢材强度约20MPa，另外，Ni既能显著地改善钢材的韧性、尤其是低温韧性，还能大幅度提高基材和模拟焊接热影响区的低温韧性。Ni还能有效阻止Cu的热脆引起的网裂，显著提高钢的抗大气腐蚀性能和耐海水腐蚀性能，尤其是与Cu复合应用时具有明显提高钢的抗大气腐蚀性能的作用。
[0014]V是强碳化物形成元素，与碳的结合力极强，在钢中形成稳定、高熔点、高弥散的VC，因此，它可以通过细化晶粒与碳化物的形成来提高钢材的强度。
[0015]Ti是强氮化物形成元素，Ti的氮化物能有效地钉扎奥氏体晶界，有助于控制奥氏体晶粒的长大，大大改善焊接热影响区的低温韧性。
[0016]Al是钢中的主要脱氧元素，另外，Al的熔点较高，在生产中，钢中Al可与N形成A1N，而AlN有利于阻碍高温奥氏体长大，细化晶粒的作用，从而提高钢的强度。但Al含量较高时，将导致Al的氧化物夹杂增加，降低钢的纯净度，从而显著降低钢的冲击韧性，对钢的耐大气腐蚀性能也有不利影响。
[0017]Ce可降低锈层的S含量，促进S1、Cu和P在内锈层的富集和Fe2O3.H2O的生成，SiO32-和po43_等均有缓蚀作用，有利于形成较致密粘附性好的含硅铜稀土的复合铁锈层，从而大大提高钢板的耐大气腐蚀性能。
[0018]本发明具有如下有益效果
[0019]1.本发明钢具有良好的耐候性能，且钢材使用时间愈长，愈能显示其优越性。
[0020]2.本发明钢具备优良的抗震性能，即屈服强度R&与抗拉强度Rm之比≤0.75。
[0021]3.本发明钢具有良好的强韧性匹配，其性能指标达到:屈服强度R&≥450MPa ；
[0022]抗拉强度Rni≥600MPa ;延伸率A≥25% ；Z向性能Zz≥35% ;_20°C纵向冲击功Akv ≥ 200J。
【具体实施方式】
[0023]实施例一
[0024]一种建筑用抗震钢板桩，该钢板桩的化学成分及重量百分比为:C 0.18、Si 0.70、Mn 0.30、P ≤ 0.015、S ≤ 0.010、Cu 0.45,Ni 0.60,V 0.008,Ti 0.05,Als 0.050,Ce 0.03，其余为Fe及不可避免的杂质。
[0025]实施例二
[0026]一种建筑用抗震钢板桩，该钢板桩的化学成分及重量百分比为:C 0.22、Si 0.60、Mn 0.50、P ≤ 0.015、S ≤ 0.010、Cu 0.25,Ni 1.00,V 0.006,Ti 0.07,Als 0.030,Ce 0.04，其余为Fe及不可避免的杂质。
[0027]实施例三
[0028]一种建筑用抗震钢板桩，该钢板桩的化学成分及重量百分比为:C 0.19、Si 0.67、Mn 0.35、P ≤ 0.015、S ≤ 0.010、Cu 0.40、Ni 0.70、V 0.0075、Ti 0.055、Als 0.045、Ce0.035，其余为Fe及不可避免的杂质。
[0029]实施例四
[0030]一种建筑用抗震钢板桩，该钢板桩的化学成分及重量百分比为:C 0.21、Si 0.63、Mn 0.45、P ≤ 0.015、S ≤ 0.010、Cu 0.30、Ni 0.90、V 0.0065、Ti 0.065、Als 0.035、Ce0.045，其余为Fe及不可避免的杂质。
[0031]实施例五
[0032]一种建筑用抗震钢板桩，该钢板桩的化学成分及重量百分比为:C 0.20、Si 0.65、Mn 0.40、P ≤ 0.015、S ≤ 0.010、Cu 0.35、Ni 0.80、V 0.007、Ti 0.06、Als 0.040、Ce
0.035，其余为Fe及不可避免的杂质。
【权利要求】
1.一种建筑用抗震钢板桩，其特征在于，该钢板桩的化学成分及重量百分比为:C 0.18-0.22、Si 0.60-0.70、Mn 0.30-0.50、P≤ 0.015、S≤ 0.010、Cu 0.25-0.45、Ni0.60-1.00, V 0.006-0.008、Ti 0.05-0.07,Als 0.030-0.050、Ce 0.03-0.04，其余为 Fe 及不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的一种建筑用抗震钢板桩，其特征在于，该钢板桩的化学成分及重量百分比为:C 0.19-0.21, Si 0.63-0.67, Mn 0.35-0.45、P≤ 0.015、S≤ 0.010、Cu 0.30-0.40、Ni 0.70-0.90、V 0.0065-0.0075、Ti0.055-0.065、Als 0.035-0.045、Ce0.035-0.045，其余为Fe及不可避免的杂质。
3.如权利要求2所述的一种建筑用抗震钢板桩，其特征在于，该钢板桩的化学成分及重量百分比为:c 0.20、Si 0.65、Mn 0.40、P≤ 0.015、S≤ 0.010、Cu 0.35、Ni 0.80、V0.0070、Ti 0.060、Al s 0.040、Ce 0.040，其余为 Fe 及不可避免的杂质。
【文档编号】C22C38/16GK103789628SQ201210436023
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2012年11月3日 优先权日:2012年11月3日
【发明者】华兆红 申请人:无锡市森信精密机械厂