管桩用端板的离心铸造直接横轧制造方法

技术领域

本发明涉及一种利用废钢或废屑制造先张法预应力混凝土管桩用端板的方法，属制造业中金属材料先进制备、加工和成型技术。

背景技术

先张法预应力混凝土管桩（以下简称“管桩”）是一种新型的、性能优异、价格低廉的基础用桩，其广泛用于工业与民用建筑、铁路、公路、机场、港口和水利等基本建设工程。端板是管桩不可缺少的辅件，管桩行业的发展也带动了管桩用端板的发展，近年来在国内已形成了一个新兴的产业。国家建材行业标准JC/T974-2005《先张法预应力混凝土管桩用端板》已于2005年7月1日起实施。

国内外生产端板的传统方法是采用热轧碳素结构钢（Q235）厚钢板切割后经机械加工制成。由于其工艺流程长、工序能耗高、金属消耗大、价格昂贵而被近年来开发的新工艺所淘汰。目前，管桩用端板生产新工艺主要有：

1.炼钢-铸坯（或轧制坯）-加热-轧制-弯曲（热或冷）-切分-焊接-机械加工工艺（亦称“轧制-弯曲”或“热轧-卷曲”、“扁钢缠绕螺旋切分焊接法”）

2.炼钢-铸坯（或轧制坯）-加热-锻压-机械加工工艺（简称铸坯锻压法）；

3.炼钢-铸坯（或轧制坯）-切割-冲孔-加热-环件轧制-机械加工工艺（简称环件轧制法或铸坯轴向模轧制成型法”）

4.炼钢-金属型（或离心）铸造-机械加工工艺（简称直接铸造法）

5.炼钢-离心铸造-热冲压-缓冷-机械加工工艺（简称离心铸造-冲压法）。

端板生产的各种新工艺的比较见表1：

从上表可看出，离心铸造由于离心力对金属的凝固过程有重大影响，离心铸坯的金属致密，晶粒细小，力学性能明显提高，且铸坯内极少有缩孔、缩松、气孔及夹渣等缺陷，并可省去型芯和浇注系统而省工、省料、降低铸坯成本；但其存在内孔偏差大、内表面粗糙、机械加工余量大和生产率较低的缺点。环件轧制是借助辗环机使环件坯壁厚减小、直径扩大、截面轮廓变形的塑性成型工艺。与锻压相比，其具有设备吨位小、加工范围大、产品质量好、成材率高、生产成本低和生产率高（最大可达1000件/h）等优点；但因环件坯多为连铸坯或轧制坯，轧制前需切割、冲孔和加热，工艺流程长，工序能耗和金属消耗大。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种利用废钢或废屑进行电炉冶炼、离心铸坯后，热送至保温炉进行热装均热，采用横轧（环件轧制）工艺制造管桩用端板的方法。此方法缩短了工艺流程，节省了工序能耗和金属消耗，提高了产品性能。同时，也提高了市场竞争能力。

本发明管桩用端板的离心铸造直接横轧制造方法，具体步骤为：

1）废钢冶炼：将检验合格的废钢、废钢屑及硅铁、锰铁按一定配比装入电炉内熔炼，其中化学成分的质量百分比为：C：0.14%-0.22%；Si≤0.30%；Mn： 0.30%-0.65%；P≤0.045%；S≤0.050%；

2）铸坯：将冶炼后的钢水使用双线多型卧式离心铸造机进行铸造，铸造温度为1550℃-1500℃，铸型速度为220-320rpm，脱模温度为1200℃-1100℃；

3）热装均热：将铸坯送入直通式天然气保温炉进行均热，热装温度≥1000℃，均热温度1100℃-1050℃，时间为20-30min；

4）成型：均热后的铸坯送立式辗环机进行横轧成型，轧制温度1050-850℃，终轧温度≥830℃；

5）轧后冷却：轧制后进行堆冷，冷至常温；

6）机械加工成成品，检验后包装入库。

本发明提供了一种制造先张法预应力混凝土管桩用端板的新方法，它利用废钢或废屑冶炼一种适合端板用化学成分的Q235钢种，采用离心铸造-热装均热-横轧新工艺。它能够缩短工艺流程、节能降耗、降低成本和提高产品性能、扩大产品规格范围，可替代轧制-弯曲、铸坯锻造、铸坯环件轧制和直接铸造及离心铸造-冲压端板生产工艺。它克服了轧制-弯曲、铸坯锻压、铸坯环件轧制法生产工序多、能耗和金属消耗高、生产成本大，直接铸造法产品质量差、生产率低的缺点及离心铸造-冲压工艺目前仅能生产φ400-600mm规格端板产品的不足。

具体实施方式

本发明管桩用端板的离心铸造直接横轧制造方法，具体步骤为：

管桩用端板的离心铸造直接横轧制造方法，具体步骤为：

1）废钢冶炼：将检验合格的本公司和本地收购来的废钢、废钢屑及硅铁、锰铁按一定配比装入电炉内熔炼，其中化学成分的质量百分比为：C：0.14%-0.22%；Si≤0.30%；Mn： 0.30%-0.65%；P≤0.045%；S≤0.050%；由于端板对钢质的要求不高，废钢冶炼设备可采用工频炉或中频炉，熔炼温度为1600℃-1700℃。

2）铸坯：钢水经炉前分析合格并清渣后进行离心浇注，在铸造前，在金属铸模表面涂上一层耐火料并预热到200℃左右方可进行浇注：将冶炼后的钢水使用双线多型卧式离心铸造机进行铸造，铸造温度为1550℃-1500℃，铸型速度为220-320rpm，当铸坯冷却到1200-1100℃脱模。

3）热装均热：将铸坯送入直通式天然气保温炉进行均热，热装温度≥1000℃，均热温度1100℃-1050℃，时间为20-30min。

4）成型：均热后的铸坯送立式辗环机进行横轧成型，轧制温度1050-850℃，终轧温度≥830℃，轧制速度为1.3m/s；

5）轧后冷却：轧制后进行堆冷，冷至常温；

6）机械加工成成品，检验后包装入库。

其中，铸坯工艺为卧式离心铸造；成型工艺为横轧，即环件轧制。

在上述工艺条件下，离心铸造直接横轧端板材质相当于Q235，强度极限σb≥375Mpa，屈服极限σ_s≥225Mpa，延伸率δ≥22%，符合JC/T947《先张法预应力混凝土管桩用端板》标准化学成分和力学性能要求。

本发明是利用废钢或废屑进行熔炼-离心铸坯，直接进行横轧（辗环）成型，省去了端板传统生产工艺中的加热工序。与其他制造工艺相比，本发明有以下突出优点：1.流程短，工艺设备简单，投资小；2.无加热工序，综合能耗低；3.由于辗压成型，端面不需车削，表面质量好，成材率高；4.生产成本低，性价比高，市场竞争力强。本发明方法的综合效果见表：