技术领域
[0001] 本
发明涉及一种端板及其生产工艺，具体涉及一种SPHC管桩用端板及其生产工艺，属于建筑桩基生产领域。
背景技术
[0002] 在码头、
桥梁的桩基工程中采用预制预应
力混凝土打入桩投资省、工期短，其优越性是显而易见的，由于具有良好的工程性能，尤其是使用期的维护
费用相比
钢桩其优越性更显突出，因此使用者和设计者一般都尽可能地首选使用混凝土桩，当方桩、
灌注桩等不能适用时进而选用预
应力混凝土管桩(大管桩或PHC桩)，现在，
预应力混凝土管桩已广泛应用于各类工程的桩基中。
[0003] 近年来，我国码头桥梁等工程正向深
水化、外海化、大型化的方向快速发展，给工程
基桩的结构力学性能和工程性能提出了更高的要求，促使工程基桩不断向更大直径#更长单节和更多(粗)钢绞线(或钢棒)发展，以适应复杂恶劣的自然环境条件。为此，我们结合现有混凝土管桩(大管桩和PHC桩)的优点，研制开发性能更优的新型预应力混凝土管桩-SPHC桩(先张法钢绞线预应力混凝土管桩)，以适应市场的需求，而现有管桩的端板
质量不高，容易
腐蚀，且制作成本高，价格昂贵。
发明内容
[0004] 本发明所要解决的技术问题是，针对以上
现有技术存在的缺点，提出一种SPHC管桩用端板及其生产工艺，该端板强度高、延性好、抗滞后断裂性强、易
焊接等优点，同时其生产工艺简单易操作、生产工序少，耗能低，制作成本低，生产效率高。
[0005] 本发明解决以上技术问题的技术方案是：
[0006] 一种SPHC管桩用端板，端板按质量百分比计包括以下组分：C：0.17-0.20％，Si：0.50-0.70％，Mn：0.50-0.85％，S≤0.035％，P≤0.025％，Cu≤0.20％，Cr：0.080-0.095％，Mo：0.25-0.39％，Nb：0.01-0.02％，V：0.05-0.06％，Ti：0.04-0.05％，余量为Fe及不可避免的杂质。
[0007] 本发明进一步限定的技术方案是：
[0008] 前述的SPHC管桩用端板中，端板按质量百分比计包括以下组分：C：0.17％，Si：0.60％，Mn：0.85％，S：0.025％，P：0.025％，Cu：0.15％，Cr:0.095％，Mo：0.30％，Nb：
0.02％，V：0.055％，Ti：0.05％，余量为Fe及不可避免的杂质。
[0009] 前述的SPHC管桩用端板中，端板按质量百分比计包括以下组分：C：0.20％，Si：0.50％，Mn：0.50％，S：0.015％，P：0.015％，Cu：0.10％，Cr:0.080％，Mo：0.39％，Nb：
0.01％，V：0.05％，Ti：0.04％，余量为Fe及不可避免的杂质。
[0010] 前述的SPHC管桩用端板中，端板按质量百分比计包括以下组分：C：0.19％，Si：0.70％，Mn：0.70％，S：0.035％，P：0.010％，Cu：0.20％，Cr:0.086％，Mo：0.25％，Nb：
0.015％，V：0.06％，Ti：0.045％，余量为Fe及不可避免的杂质。
[0011] 本发明还设计了一种SPHC管桩用端板的生产工艺，该生产工艺具体操作步骤如下：
[0012] (1)根据实际所要设计端板的尺寸混制铸型待用；
[0013] 铸
型材料按质量百分比计为
硅砂：88％、
膨润土：10％、添加剂：0.5％和水：1.5％；
[0014] 硅砂是由50/100-70/140目硅砂混合而成，膨润土为钠基膨润土和
钙基膨润土混合物，添加剂为α
淀粉或糊精；
[0015] (2)向步骤(1)制好的铸型表面
喷涂一层涂料，涂料按质量百分比计包含以下组分：锆英粉：90-93％，环
氧树脂：2-4％，膨润土：1-3％及二氧化
钛：0.5-1％，以上之和为100％；
[0016] (3)将上述化学组分配料进行
冶炼得到钢液，冶炼
温度为1250-1400℃，冶炼4-6h，并在冶炼过程中加入
铜，铜百分含量为化学组分配料总量的0.1-0.3％；
[0017] (4)将步骤(3)中冶炼好的钢液倒入钢包中，
镇静5-8min，在镇静期间向钢包中加入球化剂进行球化处理，待球化反应结束后，在钢液上撒布珍珠岩造渣以
净化原
铁液并立刻扒渣，扒渣后向钢包中加入孕育剂进行孕育处理8-10min，孕育处理结束后再次在钢液上撒布珍珠岩造渣以净化原铁液并立刻扒渣；
[0018] (5)将步骤(4)中经再次扒渣后的钢液静置10-15min，然后注入步骤(1)的铸型中浇铸成端板毛坯，浇注时间为10-13min，
浇注温度控制在1100-1200℃；
[0019] (6)将端板毛坯送入加热炉加热到1350-1500℃，然后经第一冷却工序将端板毛坯快速度冷却到900-1000℃，然后在淬火装置内淬火液进行淬火，淬火30-35s，然后经过回火加热炉加热到1000-1100℃回火，再通过第二冷却工艺冷却到常温；
[0020] 第一冷却工序为采用压缩空气或雾状淬火液以10-12℃/s的冷却速率将端板毛坯冷至900-1000℃；
[0021] 第二冷却工序采用水冷与空冷结合，先采用水冷以2-3℃/s的冷却速率将端板毛坯水冷至700-850℃，然后空冷至400-450℃，再采用水冷以3-6℃/s的冷却速率将端板毛坯水冷至室温；
[0022] (7)将端板毛坯经
喷丸清理和
机械加工，去边、去毛刺，得到端板本成品，然后对端板半成品依次进行机加工，具体如下：加工内孔、加工平面、打孔、攻丝、冲孔得到端半成品；
[0023] (8)对得到的端板成品进行进行超声及磁粉
无损检测，检测合格的即为合格的端板成品并入库。
[0024] 本发明进一步限定的技术方案是：
[0025] 前述SPHC管桩用端板的生产工艺中，步骤(3)中对化学成份进行冶炼时采用酸性炉衬的中频感应电炉。
[0026] 前述SPHC管桩用端板的生产工艺中，步骤(4)中进行孕育处理时加入的孕育剂的化学成份按质量百分比计包括：Si：75-80％，Al：0.5-0.7％，S≤0.06％，O≤0.08％，其余为Fe及不可避免的杂质，并加入孕育剂质量百分含量为化学组分配料总量的0.5-0.8％。
[0027] 本发明的有益效果是：
[0028] 本发明采用
型砂铸造的方式，在用型砂制作铸型时在进行烘干之前在型砂的表面涂覆一层涂料，该涂料能降低型砂的湿度又能保证型砂不
变形，在钢液进入铸型进行成型时，由于型砂的湿度降低减少了气体的产生，进而减少了成型产品表面气孔的产生。
[0029] 本发明工艺在冶炼钢液时加入少量的铜，铜能提高淬透性，同时，由于加入铜元素，细化珠光体和
石墨、减少薄断面白口、改善大断面组织敏感性；在力学性能上提高了产品强度、硬度、韧性；在使用性能上提高了产品的
耐磨性、耐热性剂腐蚀性，同时，提高了产品的致
密度。
[0030] 本发明在球化处理和孕育处理后均撒布珍珠岩以净化原铁液，珍珠岩是一种高效除渣剂，均匀撒布于铁液的表面后，稍加搅动即可迅速集聚成与金属溶液易于分离的渣壳，扒掉渣壳后即可获得纯净的钢液，减除铸件夹砂，提高质量，且珍珠岩本身的成本低，且使用过程中不爆不溅、安全可靠，便于使用，珍珠岩对铁液无污染、无渗透、不影响其化学成份及铸件的机械性能，使用中无烟无灰尘和有害气体污染，可净化环境，达到文明生产；
[0031] 本发明工艺中进行了孕育处理能防止因球化剂的加入使得球墨
铸铁的
过冷倾向增大，从而减少
碳化物的析出，促进析出大量细小而圆整的石墨球，其中，采用的孕育剂能使球磨铸铁的显微组织更均匀，韧性更好；
[0032] 本发明浇注成型后对产品进行回火、淬火并搭配冷却工序能提高产品的综合性能即具有硬度外还具有一定的韧性，淬火后得到细小的
马氏体组织，还可以得到一定数量的回火马氏体，保证了产品的高硬度同时又提高了产品的韧性。
[0033] 本发明工艺中步骤(6)的第二冷却工序采用水冷与空冷结合，依次为：水冷-空冷-水冷-空冷，这样，通过回火后的冷却控制，可以使碳化物充分溶解，均匀扩散，避免了碳化物在晶间的析出造成
晶间腐蚀和
点蚀超标，保证了材料的铁素体含量小于0.5％，还可以使材料固溶充分，避免了
热处理方式加热不均，固溶不均带来的腐蚀速率超标和硬度超标，从而带来了另一个技术指标的揽，获得了意想不到的技术效果。
[0034] 本发明中使用中频感应电炉的有益效果特别是相比于
冲天炉具有如下优点：
[0035]
熔化质量：冲天炉熔化钢液含杂质比较多废品率高，中频感应电炉熔化钢液调质废品率低，加热温度均匀、烧损少、金属成分均匀，而且可熔化的金属比较多，只要导磁的金属就可以熔化，生产的产品可以多样性，适应性强，使用灵活，每炉铁液可以全部出净，更换品种方便；
[0036] 运行成本：由于冲天炉采用
焦炭作为
燃料，焦炭的价格高，而且冲天炉所需的人工量大，人工比较贵，冲天炉整体所需的成本高，而中频感应电炉操作简单方便大大减少人工需求量，减少成本；
[0037] 环保方面：冲天炉需要后续的炉后加料系统、废气燃烧的
热交换器、
除尘器等等结构，整体的设备体积庞大，且用焦炭作为燃料会产生污染环境的气体，而中频感应电炉设备体积小，重量轻、熔化速度快，生产效率高，在工作时炉子周围的温度低、
烟尘少、作业环境好。
具体实施方式
[0039] 本实施例提供一种SPHC管桩用端板，端板按质量百分比计包括以下组分：C：0.17％，Si：0.60％，Mn：0.85％，S：0.025％，P：0.025％，Cu：0.15％，Cr：0.095％，Mo：
0.30％，Nb：0.02％，V：0.055％，Ti：0.05％，余量为Fe及不可避免的杂质。
[0040] 上述SPHC管桩用端板的生产工艺，该生产工艺具体操作步骤如下：
[0041] (1)根据实际所要设计端板的尺寸混制铸型待用；
[0042] 铸型材料按质量百分比计为50/100-70/140目硅砂混合物：88％、钠基膨润土和钙基膨润土混合物：10％、α淀粉：0.5％和水：1.5％；
[0043] (2)向步骤(1)制好的铸型表面喷涂一层涂料，涂料按质量百分比计包含以下组分：锆英粉：92％，
环氧树脂：4％，膨润土：3％及二氧化钛：1％；
[0044] (3)将上述化学组分配料送入酸性炉衬的中频感应电炉进行冶炼得到钢液，冶炼温度为1250℃，冶炼6h，并在冶炼过程中加入铜，铜百分含量为化学组分配料总量的0.3％；
[0045] (4)将步骤(3)中冶炼好的钢液倒入钢包中，镇静7min，在镇静期间向钢包中加入球化剂进行球化处理，待球化反应结束后，在钢液上撒布珍珠岩造渣以净化原铁液并立刻扒渣，扒渣后向钢包中加入孕育剂进行孕育处理9min，孕育处理结束后再次在钢液上撒布珍珠岩造渣以净化原铁液并立刻扒渣；
[0046] 孕育剂的化学成份按质量百分比计包括：Si：78％，Al：00.7％，S：0.05％，O：0.03％，其余为Fe及不可避免的杂质，并加入孕育剂质量百分含量为化学组分配料总量的
0.7％；
[0047] (5)将步骤(4)中经再次扒渣后的钢液静置10min，然后注入步骤(1)的铸型中浇铸成端板毛坯，浇注时间为12min，浇注
温度控制在1100℃；
[0048] (6)将端板毛坯送入加热炉加热到1400℃，然后经第一冷却工序将端板毛坯快速度冷却到1000℃，然后在淬火装置内淬火液进行淬火，淬火32s，然后经过回火加热炉加热到1000℃回火，再通过第二冷却工艺冷却到常温；
[0049] 第一冷却工序为采用压缩空气或雾状淬火液以11℃/s的冷却速率将端板毛坯冷至1000℃；
[0050] 第二冷却工序采用水冷与空冷结合，先采用水冷以2.5℃/s的冷却速率将端板毛坯水冷至700℃，然后空冷至420℃，再采用水冷以3℃/s的冷却速率将端板毛坯水冷至室温；
[0051] (7)将端板毛坯经喷丸清理和机械加工，去边、去毛刺，得到端板本成品，然后对端板半成品依次进行机加工，具体如下：加工内孔、加工平面、打孔、攻丝、冲孔得到端半成品；
[0052] (8)对得到的端板成品进行进行超声及磁粉无损检测，检测合格的即为合格的端板成品并入库。
[0053] 实施例2
[0054] 本实施例提供一种SPHC管桩用端板，端板按质量百分比计包括以下组分：C：0.20％，Si：0.50％，Mn：0.50％，S：0.015％，P：0.015％，Cu：0.10％，Cr：0.080％，Mo：
0.39％，Nb：0.01％，V：0.05％，Ti：0.04％，余量为Fe及不可避免的杂质。
[0055] 上述SPHC管桩用端板的生产工艺，该生产工艺具体操作步骤如下：
[0056] (1)根据实际所要设计端板的尺寸混制铸型待用；
[0057] 铸型材料按质量百分比计为50/100-70/140目硅砂混合物：88％、钠基膨润土和钙基膨润土混合物：10％、糊精：0.5％和水：1.5％，；
[0058] (2)向步骤(1)制好的铸型表面喷涂一层涂料，涂料按质量百分比计包含以下组分：锆英粉：93％，环氧树脂：4％，膨润土：2％及二氧化钛：1％；
[0059] (3)将上述化学组分配料送入酸性炉衬的中频感应电炉进行冶炼得到钢液，冶炼温度为1400℃，冶炼4h，并在冶炼过程中加入铜，铜百分含量为化学组分配料总量的0.2％；
[0060] (4)将步骤(3)中冶炼好的钢液倒入钢包中，镇静8min，在镇静期间向钢包中加入球化剂进行球化处理，待球化反应结束后，在钢液上撒布珍珠岩造渣以净化原铁液并立刻扒渣，扒渣后向钢包中加入孕育剂进行孕育处理10min，孕育处理结束后再次在钢液上撒布珍珠岩造渣以净化原铁液并立刻扒渣；
[0061] 孕育剂的化学成份按质量百分比计包括：Si：75％，Al：0.5％，S：0.04％，O：0.05％，其余为Fe及不可避免的杂质，并加入孕育剂质量百分含量为化学组分配料总量的
0.8％；
[0062] (5)将步骤(4)中经再次扒渣后的钢液静置15min，然后注入步骤(1)的铸型中浇铸成端板毛坯，浇注时间为13min，浇注温度控制在1200℃；
[0063] (6)将端板毛坯送入加热炉加热到1500℃，然后经第一冷却工序将端板毛坯快速度冷却到900℃，然后在淬火装置内淬火液进行淬火，淬火35s，然后经过回火加热炉加热到1100℃回火，再通过第二冷却工艺冷却到常温；
[0064] 第一冷却工序为采用压缩空气或雾状淬火液以12℃/s的冷却速率将端板毛坯冷至900℃；
[0065] 第二冷却工序采用水冷与空冷结合，先采用水冷以3℃/s的冷却速率将端板毛坯水冷至850℃，然后空冷至450℃，再采用水冷以6℃/s的冷却速率将端板毛坯水冷至室温；
[0066] (7)将端板毛坯经喷丸清理和机械加工，去边、去毛刺，得到端板本成品，然后对端板半成品依次进行机加工，具体如下：加工内孔、加工平面、打孔、攻丝、冲孔得到端半成品；
[0067] (8)对得到的端板成品进行进行超声及磁粉无损检测，检测合格的即为合格的端板成品并入库。
[0068] 实施例3
[0069] 本实施例提供一种SPHC管桩用端板，端板按质量百分比计包括以下组分：C：0.19％，Si：0.70％，Mn：0.70％，S：0.035％，P：0.010％，Cu：0.20％，Cr：0.086％，Mo：
0.25％，Nb：0.015％，V：0.06％，Ti：0.045％，余量为Fe及不可避免的杂质。
[0070] 上述SPHC管桩用端板的生产工艺，该生产工艺具体操作步骤如下：
[0071] (1)根据实际所要设计端板的尺寸混制铸型待用；
[0072] 铸型材料按质量百分比计为50/100-70/140目硅砂混合物：88％、钠基膨润土和钙基膨润土混合物：10％、糊精：0.5％和水：1.5％；
[0073] (2)向步骤(1)制好的铸型表面喷涂一层涂料，涂料按质量百分比计包含以下组分：锆英粉：92％，环氧树脂：4％，膨润土：3％及二氧化钛：1％；
[0074] (3)将上述化学组分配料送入酸性炉衬的中频感应电炉进行冶炼得到钢液，冶炼温度为1300℃，冶炼5h，并在冶炼过程中加入铜，铜百分含量为化学组分配料总量的0.1％；
[0075] (4)将步骤(3)中冶炼好的钢液倒入钢包中，镇静5min，在镇静期间向钢包中加入球化剂进行球化处理，待球化反应结束后，在钢液上撒布珍珠岩造渣以净化原铁液并立刻扒渣，扒渣后向钢包中加入孕育剂进行孕育处理8min，孕育处理结束后再次在钢液上撒布珍珠岩造渣以净化原铁液并立刻扒渣；
[0076] 孕育剂的化学成份按质量百分比计包括：Si：80％，Al：0.6％，S：0.06％，O：0.08％，其余为Fe及不可避免的杂质，并加入孕育剂质量百分含量为化学组分配料总量的
0.5％；
[0077] (5)将步骤(4)中经再次扒渣后的钢液静置12min，然后注入步骤(1)的铸型中浇铸成端板毛坯，浇注时间为10min，浇注温度控制在1150℃；
[0078] (6)将端板毛坯送入加热炉加热到1350℃，然后经第一冷却工序将端板毛坯快速度冷却到950℃，然后在淬火装置内淬火液进行淬火，淬火30s，然后经过回火加热炉加热到1050℃回火，再通过第二冷却工艺冷却到常温；
[0079] 第一冷却工序为采用压缩空气或雾状淬火液以10℃/s的冷却速率将端板毛坯冷至950℃；
[0080] 第二冷却工序采用水冷与空冷结合，先采用水冷以2℃/s的冷却速率将端板毛坯水冷至800℃，然后空冷至400℃，再采用水冷以5℃/s的冷却速率将端板毛坯水冷至室温；
[0081] (7)将端板毛坯经喷丸清理和机械加工，去边、去毛刺，得到端板本成品，然后对端板半成品依次进行机加工，具体如下：加工内孔、加工平面、打孔、攻丝、冲孔得到端半成品；
[0082] (8)对得到的端板成品进行进行超声及磁粉无损检测，检测合格的即为合格的端板成品并入库。
[0083] 除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
