[发明专利]一种抗弯U型钢板桩及其制造方法

说明书

本发明涉及钢铁冶金技术领域，具体公开一种抗弯U型钢板桩及其制造方法。所述抗弯U型钢板桩的化学成分以重量百分比计包括：C：0.21～0.30％；Si：0.20～0.80％；Mn：1.20～1.70％；P<0.05％；S<0.03％；Nb：0.015～0.035％；余量为Fe和不可避免杂质。本发明提供的抗弯U型钢板桩，通过调控C、Mn含量，控制碳当量Ceq在合理范围内，并通过Nb微合金化与精轧工艺配合控制钢材晶粒度，使钢板桩屈服强度大于420MPa，室温冲击功大于34J，抗弯性能得到显著提高，有效延长其使用寿命。

技术领域

本发明涉及钢铁冶金技术领域，尤其涉及一种抗弯U型钢板桩及其制造方法。

背景技术

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。热轧钢板桩的用途非常广泛，在永久性建筑结构上，可用于码头、卸货场、堤防护岸、护墙、挡土墙、防波堤、闸门等；在临时性建筑结构上，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、档沙墙等；在抗洪抢险上，可用于防洪、防塌方、防塌陷、防流沙等。

钢板桩在实际应用时，一方面，在打桩阻力作用下，桩体在打桩过程中会出现弯曲，地质条件越硬，桩体的弯曲越严重；另一方面，围堰桩体也受静土压力作用出现弯曲，围堰深度越深，桩体越长，受静土压力越大，越容易弯曲。钢板桩桩体的弯曲超过一定的范围，钢板桩便不能再次使用而报废，因此，钢板桩使用过程的抗弯性能对于其使用寿命具有重要影响，事实上，通过大量的用户调研也表明，钢板桩的弯曲是造成钢板桩报废的主要原因。

现有技术中也有尝试采用V合金化提高强度，来改善钢板桩的抗弯性能的报道，但其提高的多为抗拉强度，并不能够有效改善钢板桩的抗弯性能，且生产成本较高。大量的应用实践证明，无论是在打桩过程还是围堰使用过程，钢板桩的强度都会对抗弯性能产生很大的影响，而这里的强度主要是屈服强度，因此，保持高的屈服强度是改善钢板桩抗弯性能的重要途径。然而，关于通过提高钢板桩的屈服强度来改善其抗弯性能的相关研究仍然鲜有报道，致使多数钢板桩仍然存在有抗弯性能差、使用寿命短的问题。

发明内容

针对现有钢板桩存在的抗弯性能差、使用寿命短、生产成本高等问题，本发明提供一种抗弯U型钢板桩及其制造方法。

为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：

一种抗弯U型钢板桩，所述U型钢板桩的化学成分以重量百分比计包括：C：0.21～0.30％；Si：0.20～0.80％；Mn：1.20～1.70％；P<0.05％；S<0.03％；Nb：0.015～0.035％；余量为Fe和不可避免杂质。

进一步地，所述U型钢板桩的化学成分以重量百分比计包括：C：0.21～0.27％；Si：0.20～0.80％；Mn：1.30～1.60％；0P<0.05％；S<0.03％；Nb：0.02～0.03％；余量为Fe和不可避免杂质。

进一步地，碳当量Ceq为0.45～0.52，其中Ceq＝C％+Mn％/6。

进一步地，所述钢板桩的锁扣转动角为10～18℃，减小打桩过程中锁扣的摩擦力，使打桩过程顺畅，进一步提高了钢板桩的抗弯性能。

具体地，U型钢板桩中各元素的作用：

C是提高钢铁材料屈服和抗拉强度的最有效元素，随着C含量的提高，材料的强度得到显著提升，但是C含量太高会降低产品的韧性，所以C要有适当的百分含量；

Mn也是提高钢铁材料屈服和抗拉强度的有效元素，同时改善韧性，Mn通常和C一起决定碳当量，从而决定材料的屈服强度，其中碳当量Ceq＝C％+Mn％/6；