代永生，韓小強(qiáng)

（河北津西鋼板樁型鋼科技有限公司，河北 唐山 064300）

熱軋U型鋼板樁主要用于圍堰、防洪、開挖隧道、基坑支護(hù)等大型重點(diǎn)工程。目前，國(guó)內(nèi)將熱軋U型鋼板樁作為永久性使用材料的需求較小，多數(shù)作為重復(fù)性打樁材料。這種使用特征與普通鋼材具有明顯的差異，也決定了熱軋U型鋼板樁的市場(chǎng)需求特征。

2000—2001年馬鋼首次生產(chǎn)了HP400系列鋼板樁，并將其應(yīng)用于嫩江大橋圍堰工程；2011年、2012年紫竹、武鋼成功試軋鋼板樁；2013年8月，津西熱軋鋼板樁歷時(shí)1.5年的室外打樁試驗(yàn)獲得成功，并且批量投入市場(chǎng)，大幅度降低了國(guó)內(nèi)鋼板樁的進(jìn)口量[1]。

津西鋼板樁型鋼科技有限公司于2017年1月成立。公司成立以來，共計(jì)承擔(dān)設(shè)計(jì)、研發(fā)項(xiàng)目8項(xiàng)，獲得國(guó)家專利14項(xiàng)，擁有軟件注冊(cè)權(quán)2項(xiàng)。鋼板樁產(chǎn)品設(shè)計(jì)項(xiàng)目在2017年被列為河北省重點(diǎn)項(xiàng)目，同時(shí)被列為全省“戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)”的鋼鐵類項(xiàng)目。公司主要產(chǎn)品除了400 mm系列鋼板樁以外，還包括600 mm以上系列的熱軋U型鋼板樁、700 mm以上系列的熱軋Z型鋼板樁、1 100 mm大規(guī)格H型鋼，本文以開發(fā)600 mm系列熱軋U型鋼板樁為例闡述開發(fā)過程，并將其穩(wěn)定投入市場(chǎng)使用。

1 開發(fā)工藝流程和坯料準(zhǔn)備

1.1 工藝流程

開發(fā)工藝流程為：轉(zhuǎn)爐→LF精煉爐→板坯連鑄機(jī)→鋼板樁加熱爐→粗軋BD1→粗軋BDU→精軋7架串列軋機(jī)→熱鋸、冷床→矯直、檢驗(yàn)→冷鋸、分流→打包發(fā)貨。

轉(zhuǎn)爐入爐鐵水滿足雙“30”的目標(biāo)，即鐵水的w（Si）=0.3%±0.05%，鐵水的w（S）≤0.03%；轉(zhuǎn)爐冶煉過程化好渣，確保鋼水終點(diǎn)w（P）≤0.03%，出鋼過程中杜絕下渣；鋼包進(jìn)入LF精煉爐鋼水溫度≥1 560℃，合理加入精煉渣和白灰用量，保證精煉終渣堿度在2.2~2.6之間；采用硅系脫氧劑，使終點(diǎn)氧活度≤15×10-6；出站后喂線處理，軟吹時(shí)間≥10 min；連鑄采用全保護(hù)澆鑄工藝，防止二次氧化，結(jié)晶器采用自動(dòng)液面控制系統(tǒng)，液面波動(dòng)控制在±3 mm，二冷采用氣霧冷卻系統(tǒng)增加冷卻效果，采用比水量0.6 L/kg的自動(dòng)配方，鑄坯斷面準(zhǔn)備700~840 mm寬、180 mm厚的坯料，檢驗(yàn)合格后備用。

1.2 坯料材質(zhì)設(shè)計(jì)

大規(guī)格鋼板樁材質(zhì)執(zhí)行《JIS A5528—2012熱軋鋼板樁》標(biāo)準(zhǔn)，鋼種SY390采用鈮微合金處理，成分設(shè)計(jì)要求如表1所示。

表1 SY390鋼種成分設(shè)計(jì)要求 %

將產(chǎn)品的厚度用h表示[2]，其設(shè)計(jì)依據(jù)參考以下公式（假定合金元素的疊加作用呈線性關(guān)系）：

屈服強(qiáng)度σs=9.8×｛12.4+28w（C）+8.4w（Mn）+5.6 w（Si）+5.5w（Cr）+4.5w（Ni）+8.0w（Cu）+55w（P）+[3.0-0.2（h-5）]｝。

抗拉強(qiáng)度σb=9.8×｛23.0+70w（C）+8.0w（Mn）+9.2 w（Si）+7.4w（Cr）+3.4w（Ni）+5.7w（Cu）+46w（P）+[2.1-0.14（h-5）]｝。

2 開坯BD1試軋與調(diào)整

1）開坯坯料采用700 mm×180 mm斷面BD1試軋第一支，使用科赫提供7道圖表，第1道立軋因壓下量大翹頭嚴(yán)重，擼頭2次后翹頭未減輕，倒出軋機(jī)后回加熱爐。調(diào)整使用科赫提供的9道次圖表后，BD1順利完成。

2）測(cè)得中間產(chǎn)品單側(cè)鎖扣未成型，金屬塑性成型存在嚴(yán)重的不均勻現(xiàn)象，根據(jù)金屬流動(dòng)的最小阻力定律，得出其受到材質(zhì)成分和組織、坯料溫度、軋件表面摩擦力、孔型設(shè)計(jì)等因素影響[3]。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試軋的實(shí)際情況，考慮孔型因素影響較大，因此對(duì)BD1孔型設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化前后孔型對(duì)比如圖1、圖2所示，優(yōu)化后再次試軋。

圖1 優(yōu)化前BD1孔型（mm）

圖2 優(yōu)化后BD1孔型（mm）

3 全線試軋過鋼及調(diào)整

3.1 粗軋?jiān)囓?/h3>

采用840mm×180mm規(guī)格開坯坯料軋制600mm×226 mm規(guī)格U型鋼板樁，開軋溫度1 180℃，最高軋制力為第8道1100kN，最大電流為第6道3500A。在測(cè)量尺寸上，腹板、側(cè)壁、傳動(dòng)側(cè)鎖扣高度符合要求，操作側(cè)鎖扣未成型，金屬量不足，鎖扣壓平。通過調(diào)整，將四道槽位對(duì)中整體向操作側(cè)移動(dòng)5 mm，第3道立軋放到445 mm，軋制第2支后，操作側(cè)鎖扣情況好轉(zhuǎn)，但未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，如圖3所示。

圖3 初步調(diào)整中間產(chǎn)品

測(cè)量BD1邊環(huán)輥縫兩側(cè)相差3.5 mm，換新標(biāo)定墊塊重新標(biāo)定后，測(cè)量邊環(huán)輥縫兩側(cè)相差1 mm。測(cè)量數(shù)據(jù)后，操作側(cè)鎖扣壓平有好轉(zhuǎn)，但不符合標(biāo)準(zhǔn)，繼續(xù)將BD1的四道槽位對(duì)中調(diào)整4 mm，BD1軋制正常。BDU第一道翹頭，抽頭3次后才能正常軋制，軋制后尺寸有所改善，檢查軋輥BDU二孔上輥操作側(cè)未充滿，對(duì)BD1軋制圖表進(jìn)行調(diào)整，如圖4所示。鎖扣高度改善后進(jìn)入精軋過程，為保證精軋開軋溫度，對(duì)兩架開坯進(jìn)行提速處理。

圖4 粗軋BD1軋制圖表

3.2 精軋?jiān)囓?/h3>

精軋開軋溫度為1050℃、F6電流大持續(xù)在4000 A，尺寸為寬630 mm、高257.2/258 mm、腹板20.1 mm、側(cè)壁11.6/11.7 mm、尾樣負(fù)差為+6.3%，操作側(cè)整支鎖扣未成型。精軋4架傳動(dòng)側(cè)上輥粘鐵嚴(yán)重，6架傳動(dòng)側(cè)上輕微粘鐵，粘鐵處理時(shí)對(duì)輥縫進(jìn)行調(diào)整，BD1四道槽位對(duì)中繼續(xù)向操作側(cè)調(diào)整8 mm，BDU一道放0.5 mm，三道壓0.5 mm，精軋6架放0.3 mm，5架壓0.3 mm，全線通軋后產(chǎn)品尺寸滿足要求，如圖5所示。

圖5 終端600 mm×226 mm規(guī)格鋼板樁

4 產(chǎn)品性能與應(yīng)用

4.1 產(chǎn)品性能

終端產(chǎn)品性能執(zhí)行《JIS A 5528—2012熱軋鋼板樁》標(biāo)準(zhǔn)中要求，如表2所示。其中試樣執(zhí)行《JIS Z 2241—2011金屬材料拉伸試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)要求。

表2 《JIS A 5528—2012熱軋鋼板樁》標(biāo)準(zhǔn)中性能要求

津西鋼板樁科技有限公司600 mm系列熱軋U型鋼板樁開發(fā)成功后批量生產(chǎn)，SY390材質(zhì)600 mm×226 mm規(guī)格鋼板樁產(chǎn)品性能如下頁(yè)表3所示[4]。

表3 實(shí)際生產(chǎn)中鋼板樁產(chǎn)品性能

4.2 鋼板樁的應(yīng)用

津西鋼板樁自2013年投放市場(chǎng)以來，現(xiàn)可生產(chǎn)抗擊-30℃的Z型鋼板樁、加寬加長(zhǎng)U型鋼板樁、強(qiáng)耐腐蝕性鋼板樁等高端精品，還可生產(chǎn)代表世界先進(jìn)水平的最大規(guī)格達(dá)到900 mm的U型鋼板樁、850 mm的Z型鋼板樁產(chǎn)品，部分產(chǎn)品可填補(bǔ)國(guó)內(nèi)外空白。同時(shí)，津西鋼板樁型鋼科技有限公司與德國(guó)科赫公司合資成立歐洲國(guó)際鋼板樁和綠色基礎(chǔ)工程公司，致力于打造以綠色鋼鐵產(chǎn)品鋼板樁、組合樁等樁基產(chǎn)品為核心的一站式基礎(chǔ)工程解決方案，提升國(guó)內(nèi)鋼板樁市場(chǎng)的技術(shù)應(yīng)用和標(biāo)準(zhǔn)，在市政、水利、鐵路、港口碼頭、民用建筑、人防、污水治理、圍堰建橋、防洪護(hù)堤等領(lǐng)域帶給廣大海內(nèi)外用戶新的體驗(yàn)，在國(guó)際樁基和綠色基礎(chǔ)工程領(lǐng)域具備研發(fā)、生產(chǎn)、設(shè)計(jì)、施工的全產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢(shì)。目前，津西鋼板樁成功應(yīng)用于國(guó)內(nèi)多項(xiàng)重點(diǎn)工程，如廣州虎門二橋（見圖6）、南水北調(diào)河北段（見圖7）等[5]，并出口日本、新加坡、越南等十幾個(gè)國(guó)家和地區(qū)，受到廣大用戶的一致好評(píng)。

圖6 廣州虎門二橋

圖7 南水北調(diào)河北段

5 結(jié)論

1）根據(jù)津西的生產(chǎn)工藝流程，設(shè)計(jì)生產(chǎn)出以鈮微合金的材質(zhì)坯料，其生產(chǎn)成本合理、產(chǎn)品性能穩(wěn)定、完全滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求。

2）針對(duì)粗軋和全線試軋時(shí)存在的問題，對(duì)開坯孔型和軋制圖表進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)槽位對(duì)中和輥縫進(jìn)行調(diào)整，最終U600 mm系列熱軋鋼板樁開發(fā)成功，并且批量投入市場(chǎng)。

3）津西鋼板樁成功應(yīng)用于國(guó)內(nèi)多項(xiàng)重點(diǎn)工程：京杭運(yùn)河棗莊段二級(jí)航道整治工程、廣州虎門二橋、南水北調(diào)河北段、深中通道、廣州石井河環(huán)境治理、太湖隧道、廣州南沙靈山新聯(lián)二碼頭、廣東東莞望牛墩富安村朱坪沙水閘、泰國(guó)曼谷PASK河道治理等，并出口日本、新加坡、越南等十幾個(gè)國(guó)家和地區(qū)，受到廣大用戶的一致好評(píng)。