钢板桩主要用于护岸、挡水墙等永久性构筑物,也可用于围堰工程、中心岛等临时性构筑物,是很多重大工程不可或缺的基础施工材料。由于热轧钢板桩用于江河湖泊、坚硬土质等复杂环境,且施工条件非常恶劣,因此,要求钢板桩具有良好的强韧性、较低的屈强比以及精确的外形尺寸。
2010年以前,热轧钢板桩的生产在我国属于空白,国内市场上使用的热轧钢板桩全部依赖进口,为此,武钢于2010年正式立项,开始了热轧U型钢板桩产品及全套制造技术的研究开发。
通过研究,武钢在冶炼、轧制、检验等方面进行技术改良和创新,解决了钢板桩生产核心技术难题,能够批量生产出具有优良强韧性、较低屈强比、精确外形尺寸等的热轧U型钢板桩产品,该产品可与市场上现有国外同类产品锁口相互咬合,交叉使用,满足在江河湖泊、坚硬土质等复杂环境及施工条件非常恶劣情况下的多次重复利用要求。
武钢热轧U型钢板桩的生产技术在以下几个方面实现了创新。
1) 热轧U型钢板桩化学成分设计
自主设计了合理的化学成分,综合考虑钢板桩强度、塑韧性、屈强比和焊接性能等要求,决定采用低C-高Mn-微V的成分体系和铁素体 珠光体的组织设计。使钢板桩具有优良的强韧性(Rm≥500MPa,A≥17%,KV2(0℃)≥90J)、较低的屈强比(≤0.8),满足恶劣环境下重复使用的要求。
2)热轧U型钢板桩连铸大方坯质量控制技术
采用铁水脱S,转炉脱P、S工艺,使钢中P、S含量降到较低水平,在钢包精炼时保证软吹时间,去除大颗粒夹杂物;开发了长水口保护浇铸、结晶器液面自动控制、电磁搅拌和轻压下技术等一系列提高连铸坯内部质量的控制技术。钢板桩铸坯中心疏松≤1.0级,中心缩孔≤0.5级,中间裂纹0级,中心裂纹0级,连铸坯合格率稳定在99.9%以上。
3) 热轧U型钢板桩孔型和导卫系统开发
自主开发了适合自身设备条件的热轧U型钢板桩的孔型和导卫系统,有效解决了轧机轧制压力大,轧件咬入不正、锁口变形不到位且不稳定等技术难题,成功实现了热轧U型钢板桩批量生产和国产化,其断面形状和锁口尺寸满足用户要求。
4) 大方坯加热及轧制工艺控制技术
自主开发了大方坯温度控制技术,采用升温速度快、集高效节能和低污染排放两大优点于一体的蓄热式加热炉,有效避免了大方坯加热时间长、加热不均匀等问题;制定两段控制轧制工艺,在保证钢板桩组织性能的同时,有效减少了轧机的轧制负荷。
5) 热轧U型钢板桩轧后冷却系统和矫直控制技术
自主开发了钢板桩轧后加速冷却系统和矫直控制技术,成功解决了由于冷却不均匀造成的钢板桩轧后扭转、翘曲的问题,钢板桩水平弯曲量≤0.10%L 2mm,垂直翘曲量≤0.20%L 5mm。
6) 热轧U型钢板桩关键检测技术和包装物流技术
首创热轧U型钢板桩关键指标检测技术和热轧U型钢板桩包装物流技术,解决了钢板桩关键性指标无法准确检测的难题,避免钢板桩包装运输的变形、损伤,显著提高运输效率。
武钢热轧U型钢板桩产品先后应用于武汉二七长江大桥、武汉东湖隧道、武汉鹦鹉洲大桥汉阳接线工程、武汉四环线江汉特大桥工程、天津市政、上海苏州河畔地下埋管工程、沈阳汽博大桥、上海迪斯尼乐园等多项重大工程,并成功出口到韩国,受到众多施工单位的一致好评。
热轧U型钢板桩产品的实物质量和整体技术指标达到国际先进水平,打破了我国热轧钢板桩完全依赖进口的局面,引领和推动了我国热轧钢板桩的发展,推动了施工领域的绿色转型。(该产品获得2018年度中国钢铁工业产品开发市场开拓奖)