[发明专利]耐低温冲击的热轧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，具体属于耐低温冲击的热轧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。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。

热轧U型钢板桩一是作为永久性使用，另一种为重复使用，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。对于重复使用钢板桩存在反复被锤打及撞击现象，因此为了保证在严寒地区或南、北极地区施工安全，就要求材料具有优良的低温冲击韧性。

欧洲最新热轧钢板桩标准BS EN 1993-5：2007和美标A572/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，没有提及低温冲击功。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，也没有提及低温冲击功。日本标准JIS A 5523：2006只提到了0℃时冲击功大于42J，-40℃冲击功没有提及。因此，为了满足用户个性化需求，开发耐低温冲击热轧U型钢板桩迫在眉睫。

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，提供一种热轧钢板桩钢在严寒地区用作护岸、岸壁和港口、河流的固定设施使施工安全，并经得起反复使用时经被锤打及撞击后综合性能仍然优良的耐低温冲击热轧U型钢板桩用钢及其生产方法。

实现上述目的的技术措施：

耐低温冲击的热轧U型钢板桩用钢，其化学成分及重量百分比为：C 0.15～0.20％、Mn0.8～1.5％、Si 0.26～0.46％、P≤0.02％、S≤0.02％、Als 0.015～0.05％，Nb 0.015～0.035％，B 0.0005～0.0012％，Ca 0.001～0.005％，[O]≤0.005％，N≤0.004％，其余为Fe及不可避免的杂质。

其在于：B的重量百分比为0.0006～0.001％。

其在于：Ca的重量百分比为0.002～0.005％。

一种生产耐低温冲击的热轧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1620～1650℃；

2)进行转炉精炼：控制其精炼时间在15～35分钟；

3)用VD或RH进行真空脱氧处理，控制钢液中的全氧含量≤0.005％；

4)进行连铸：控制浇铸温度在1570～1585℃，电磁搅拌始终；

5)将连铸坯加热到1180～1280℃；

6)分两段进行控制轧制：即在奥氏体再结晶区和未再结晶区进行轧制；在奥氏体再结晶区控制每道次压下率为8～12％，其累计压下率为30～60％；在奥氏体未再结晶区，控制每道次压下率为10～25％，其累计压下率为40～70％，精轧开轧温度控制在850～950℃，控制轧制后钢中的铁素体晶粒度不低于8级。

本发明中各合金元素的作用及机理：

C：C是传统的强化元素，是形成珠光体的主要物质，具有成本低，调控敏感性好的优点，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，尤其是钢的冲击韧性明显下降。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0.15～0.20％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。多年的科研及生产实践表明，在微合金结构钢中锰含量多少和强度成正比关系，其冲击韧性下降率较少，还不影响其脆性转变温度，为了弥补碳含量过低造成的强度损失，其含量不宜过低，故Mn含量控制在0.8～1.5％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，严重损害钢的低温韧性，故Si含量尽不宜过高，其控制在0.20～0.46％范围内。