CN114616354A - 抗弯超高强度耐候钢桩和结构基础 - Google Patents

Abstract

在此公开了一种在诸如太阳能装置等结构中用作钢基础的轻型超高强度耐候钢桩。所述轻型超高强度耐候钢桩包括厚度为2.5毫米或更小的冷轧成形的钢桩，该钢桩具有腹板和一对相对的凸缘，每个凸缘具有形成在其中的不连续部分。所述钢桩还包括700至1600MPa的屈服强度、1000至2100MPa的抗拉强度、以及1％至10％的伸长率。

Description

抗弯超高强度耐候钢桩和结构基础

本专利申请要求于2019年9月19日提交的第62/902,825号美国临时申请的优先权和利益，该临时申请通过引用结合在此。

技术领域

本发明涉及一种薄铸钢带、一种高摩擦轧制薄铸钢带的方法、以及一种通过所述方法从所述薄铸钢带制成的钢产品。

背景技术

在双辊连铸机中，将熔融金属引入到一对相对旋转、内部冷却的水平铸辊之间，使得金属壳在运动铸辊表面上凝固，并在铸辊之间的辊隙处汇集在一起，以产生从铸辊之间的辊隙向下输送的凝固铸带产品。术语“辊隙”在本文中用于指铸辊最靠近在一起的总体区域。通过包括中间包和位于辊隙上方的核心喷嘴的金属输送系统将熔融金属从钢包中倒出，以形成支撑在辊隙上方的铸辊的铸造面上并沿着辊隙的长度延伸的熔融金属铸池。该铸池通常被限制在与铸辊的端面保持滑动接合的耐火侧板或侧挡板之间，以挡住铸池的两端，防止其外溢。

为了获得期望的厚度，可使薄钢带穿过轧机，以热轧薄钢带。在进行热轧时，通常对薄钢带进行润滑以减少轧辊咬合摩擦，这又减少轧制负荷和轧辊磨损，并提供更光滑的表面光洁度。利用润滑来提供低摩擦条件。低摩擦条件指轧辊咬合的摩擦系数(μ)小于0.20。在热轧之后，薄钢带经历冷却过程。在低摩擦条件下，在经历酸洗或酸蚀过程以去除氧化皮之后，在冷却的薄钢带的热轧外表面上观察到很大的原始奥氏体晶界凹陷。尤其是，虽然使用着色渗透技术测试的薄钢带看起来没有缺陷，但是在对该薄钢带进行酸洗之后，原始奥氏体晶界被酸蚀，形成原始奥氏体晶界凹陷。这种酸蚀还可能导致沿着酸蚀的原始奥氏体晶界和产生的凹陷出现缺陷现象。产生的缺陷和离层(更普遍地被称为离层)可能延伸至少5微米的深度，在某些情况下延伸5至10微米的深度。

对于本公开而言，耐候钢通常是耐大气腐蚀的高强度低合金钢。在有湿气和空气的情况下，低合金钢的氧化速度取决于金属表面暴露于氧气、湿气和大气污染物的程度。当钢氧化时，会形成一层氧化层，这层氧化层通常被称为铁锈。随着氧化过程的进行，氧化层形成了阻止氧气、湿气和污染物进入的屏障，生锈的速度减慢。对于耐候钢来说，氧化过程以同样的方式开始，但是钢中的特定合金元素产生稳定的保护性氧化层，该氧化层附着在基底金属上，并且其孔隙比通常在非耐候钢中形成的氧化层少得多。其结果是比普通非耐候结构钢的腐蚀率低得多。

耐候钢的定义是在ASTM A606《抗大气腐蚀性能提高的高强度低合金热轧和冷轧薄钢板和带材标准规范》中给出的。耐候钢有两种类型：2型，根据铸造或热分析，这种耐候钢含有至少0.20％的铜(对于产品检验来说，至少0.18％的铜)；以及4型，这种耐候钢含有附加的合金元素，以提供按照ASTM G101《低合金钢的大气腐蚀性估算标准指南》计算的至少6.0的腐蚀指数，并且提供比添加或不添加铜的碳钢明显更好的耐腐蚀水平。

在本发明之前，耐候钢通常限于小于700MPa的屈服强度和小于1000MPa的抗拉强度。此外，在本发明之前，耐候钢的强度特性通常是通过时效硬化实现的。通过引用结合在此的第10,174,398号美国专利是通过时效硬化实现的耐候钢的一个实例。

由于强度限制和腐蚀限制，诸如G100钢或Gr70钢等钢材还不太适合于许多产品，例如用于太阳能装置和/或公路行业的打入地下的桩或钢基础，例如支撑护栏、标志牌等。在本文中所用的“太阳能装置”是用于支撑太阳能电池的结构，例如在为了向电网等供电而设计的光伏电站的太阳能发电场中使用。地下水和土壤成分的腐蚀性要求材料厚度应远远超过2.5毫米，以保持这些结构构件的必要完整性。因此，针对这些用途采用了热浸镀锌钢。热浸镀锌钢经过镀锌处理，以提高底层材料的耐腐蚀性。因此，太阳能行业的惯例是采用镀锌的50ksi W6或W8工字钢桩作为结构桩。但是，锌镀层会与地下水和土壤成分发生不良反应，导致污染地下水和土壤成分的可能性。锌镀层也只提供有限程度的保护。一旦锌氧化层劣化，锌镀层的金属氧化仍会使底层材料的结构完整性劣化和/或需要增加材料厚度来保持这些结构构件的必要完整性。

发明内容

因此，本公开旨在提供一种由轻型超高强度耐候钢制成的桩或钢基础设计，以替代桩或钢基础所依赖的现有材料。具体而言，本公开旨在提供一种具有由薄铸造金属带形成的形状的轻质桩或钢基础。本公开的形状旨在提高桩或钢基础的强度和耐久性，以使其能够承受将结构构件打入地下所需的力所导致的变形，和/或用作诸如太阳能装置、护栏、标志牌等地上外部结构的结构构件。尤其是，本公开旨在提供一种由具有2.5毫米或更小、2.0毫米或更小、或者1.6毫米或更小的厚度的薄铸钢带冷轧成形的桩或钢基础、或者被铸造为具有2.5毫米或更小、2.0毫米或更小、或者1.6毫米或更小的材料厚度的薄铸钢形状的桩或钢基础。所述桩或钢基础是由使用一个或多个轧制机架冷轧成形的薄铸钢带制成的。此外，也可依靠冲压系统、CNC等离子体系统和/或轧辊系统等来实现通孔、狭槽和/或焊点，如下文所述。本公开还旨在提供一种由薄铸钢带冷轧成形的桩或钢基础，所述薄铸钢带不需要单独地施加保护镀层，例如在热浸镀锌结构构件上提供的锌镀层。在本文中所用的“单独地施加的镀层”是保护性镀层，这种保护性镀层可以是独立于钢的组成的表面保护层。这种单独地施加的保护性镀层的实例包括锌镀层、电镀锌层(例如热浸镀锌层)、抗铝硅腐蚀镀层等。更重要的是，如下文所述，本公开的桩或钢基础产生了耐腐蚀性，而不需要借助于单独地施加的镀层。从定义上说，本文所公开的超高强度耐候钢内在地具有必要的耐腐蚀性，而无需依赖热浸镀锌。因此，本公开的耐候钢不需要或具有锌镀层、热浸镀锌层等，也不会被镀锌。

在一组实例中，本公开旨在提供一种通过使包晶点远离碳区和/或提高成分的包晶点的转变温度而形成的轻型超高强度耐候钢。具体而言，使包晶点远离碳区和/或提高成分的包晶点的转变温度似乎抑制了缺陷，并导致无缺陷的高强度马氏体钢板。在此例中，为此依赖镍的添加，其中镍的添加量必须足以使“包晶点”远离碳区，而在没有添加镍的相同成分中，包晶点存在于碳区中。本发明还公开了一种由在本文中另外公开的多种形状的超高强度耐候钢产生的产品，并且该产品具有以前没有的改良的强度特性。

在另一组实例中，本公开旨在消除原始奥氏体晶界凹陷，但保持抹平图案。在这组实例中，薄铸钢带经历高摩擦轧制条件，其中晶界凹陷至少在薄铸钢带的表面处形成抹平图案。具体而言，此例旨在当从表面消除原始奥氏体晶界凹陷并改善钢带或钢产品的可成形性时形成原始奥氏体晶界凹陷的抹平图案。通过改善具有在本文中另外公开的多种形状的钢带产品的可成形性，并且实现改良的强度特性，使得以前无法获得的钢带产品现在成为可能。此例不仅适用于上述的超高强度耐候钢，而且还适用于马氏体钢、其它耐候钢和/或呈现出原始奥氏体晶界凹陷的钢带或产品。

在另一组实例中，本公开旨在消除晶界凹陷和由此形成的抹平图案。在这组实例中，薄铸钢带经历表面均化，从而消除抹平图案。结果，薄铸钢带的表面不仅没有原始奥氏体晶界凹陷，而且还没有因高摩擦轧制条件而产生的抹平图案，从而在一些实例中提供了具有不超过2.5微米的表面粗糙度(Ra)的薄铸钢带表面。这些实例不仅适用于上述的超高强度耐候钢，而且还适用于马氏体钢、其它耐候钢和/或呈现出原始奥氏体晶界凹陷的钢带或产品。

超高强度耐候钢

首先，本发明公开了一种通过以下步骤制成的轻型超高强度耐候钢板：(a)制备熔融钢熔体，其包含：(i)按重量计，0.20％至0.35％的碳、少于1.0％的铬、0.7％至2.0％的锰、0.10％至0.50％的硅、0.1％至1.0％的铜、少于或等于0.12％的铌、少于0.5％的钼、0.5％至1.5％的镍，并且是含有少于0.01％的铝的硅镇静钢，并且包含(ii)余量的铁和由熔化导致的杂质；(b)在高于10.0兆瓦/平方米的热通量下固化成厚度小于或等于2.5毫米的钢板，并在快速冷却之前和/或热轧之前(在使用热轧的情况下)在非氧化气氛中以大于15℃/秒的冷却速度将该钢板冷却至低于1080℃且高于Ar₃温度的温度；以及(c)快速冷却以形成具有包含至少75体积％的马氏体的微观结构、700至1600MPa的屈服强度、1000至2100MPa的抗拉强度和1％至10％的伸长率的钢板。

在本公开的此处和其它位置，伸长率指总伸长率。“快速冷却”指以超过100℃/秒的速度冷却至100至200℃。在添加镍的同时快速冷却本发明的成分能获得含有高达95％或更多的马氏体相的钢带。在一个实例中，快速冷却形成具有包含至少95体积％的马氏体的微观结构的钢板。镍的添加量必须足以使“包晶点”远离碳区，而在没有添加镍的相同成分中，包晶点存在于碳区中。具体而言，本发明人认为，在成分中包含镍有助于使包晶点远离碳区和/或提高成分的包晶点的转变温度，这似乎抑制了缺陷，并产生没有缺陷的高强度马氏体钢板。在一个实例中，在快速冷却之前，也可将轻型超高强度耐候钢板热轧至15％至50％的轧减量。

为了抑制钢板的包晶开裂，本发明的钢板中的碳含量优选不低于0.20％。添加镍是为了进一步抑制钢板的包晶开裂，但是这不单纯依赖于碳成分。镍对腐蚀指数的影响反映在用于确定腐蚀指数计算的以下公式中：铜*26.01+镍*3.88+铬*1.2+硅*1.49+磷*17.28–铜*镍*7.29–镍*磷*9.1–铜*铜*33.39(其中每种元素按重量百分比计)。

可在高于10.0兆瓦/平方米的热通量下使熔体固化成厚度小于2.5毫米的钢板，并在快速冷却之前和/或热轧之前(在使用热轧的情况下)在非氧化气氛中以大于15℃/秒的冷却速度将该钢板冷却至低于1080℃且高于Ar₃温度的温度。非氧化气氛是通常由惰性气体(例如氮气、氩气、或者它们的混合物)构成的气氛，其中的含氧量少于大约5重量％。在另一个实例中，在快速冷却之前和/或热轧之前(在使用热轧的情况下)，可在非氧化气氛中以大于15℃/秒的冷却速度将钢板冷却至低于1100℃且高于Ar₃温度的温度。

在一些实例中，钢板中的马氏体可由粒径大于100微米的奥氏体晶粒形成。在其它实例中，钢板中的马氏体可由粒径大于150微米的奥氏体晶粒形成。

使钢板快速冷却，以形成具有包含至少75体积％的马氏体的微观结构、700至1600MPa的屈服强度、1000至2100MPa的抗拉强度和1％至10％的伸长率的钢板。在其它实例中，使钢板快速冷却，以形成具有包含至少75体积％的马氏体加贝氏体的微观结构的钢板。在一个特定实例中，快速冷却形成具有包含至少95体积％的马氏体加贝氏体的微观结构的钢板。

在一些实例中，在快速冷却之前，可将钢板热轧至15％至35％的轧减量。在其它实例中，在快速冷却之前，可将钢板热轧至15％至50％的轧减量。

用于生产所述超高强度耐候钢板的钢水是包含0.10重量％至0.50重量％的硅的硅镇静钢(即，硅脱氧钢)。该钢板还可包含少于0.008重量％的铝或少于0.006重量％的铝。所述熔体可具有5至70ppm或5至60ppm的游离氧含量。所述钢板可具有高于50ppm的总氧含量。夹杂物包括MnOSiO₂，通常50％的夹杂物的粒度小于5微米，并且该夹杂物有可能增强微观结构的演变，由此增强带材的机械特性。

本发明还公开了一种制造轻型超高强度耐候钢板的方法，该方法包括以下步骤：(a)制备熔融钢熔体，其包含：(i)按重量计，0.20％至0.35％的碳、少于1.0％的铬、0.7％至2.0％的锰、0.10％至0.50％的硅、0.1％至1.0％的铜、少于0.12％的铌、少于0.5％的钼、0.5％至1.5％的镍，并且是含有少于0.01％的铝的硅镇静钢，并且包含(ii)余量的铁和由熔化导致的杂质；(b)使熔体形成支撑在一对冷却铸辊的铸造表面上的铸池，这对冷却铸辊之间设有辊隙；(c)使铸辊相对旋转，并在高于10.0兆瓦/平方米的热通量下使熔体固化，产生厚度小于2.5毫米的钢板，并在快速冷却之前和/或热轧之前(在使用热轧时)在非氧化气氛中以高于15℃/秒的冷却速度将该钢板冷却至低于1080℃且高于Ar₃温度的温度；和(d)快速冷却以形成具有包含至少75％的马氏体的微观结构、700至1600MPa的屈服强度、1000至2100MPa的抗拉强度、以及1％至10％的伸长率的钢板。在一个特定实例中，快速冷却形成具有包含至少95体积％的马氏体加贝氏体的微观结构的钢板。在快速冷却之前和/或热轧之前(在使用热轧的情况下)，可在非氧化气氛中以大于15℃/秒的冷却速度将钢板冷却至低于1100℃且高于Ar₃温度的温度。钢板成分的碳含量不能低于0.20％，因为这对抑制钢板的包晶开裂不起作用。在一个实例中，在快速冷却之前，可将轻型超高强度耐候钢板热轧至15％至50％的轧减量。

此外，所述制造轻型超高强度耐候钢板的方法可包括在150℃至250℃的温度下对该钢板回火2至6小时的步骤。

所述熔体可具有5至70ppm或5至60ppm的游离氧含量。所述钢板可具有高于50ppm的总氧含量。可在高于10.0兆瓦/平方米的热通量下使熔体固化成厚度小于2.5毫米的钢板，并在快速冷却之前和/或热轧之前(在使用热轧的情况下)在非氧化气氛中以大于15℃/秒的冷却速度将该钢板冷却至低于1080℃且高于Ar₃温度的温度。在另一个实例中，在快速冷却之前和/或热轧之前(在使用热轧的情况下)，可在非氧化气氛中以大于15℃/秒的冷却速度将钢板冷却至低于1100℃且高于Ar₃温度的温度。

在一些实施例中，钢板中的马氏体可源自粒径大于100微米的奥氏体晶粒。在其它实施例中，钢板中的马氏体可源自粒径大于150微米的奥氏体晶粒。

所述制造轻型超高强度耐候钢板的方法还可包括将钢板热轧至15％至35％的轧减量，然后快速冷却以形成具有包含至少75体积％的马氏体的微观结构、700至1600MPa的屈服强度、1000至2100MPa的抗拉强度和1％至10％的伸长率的钢板。在一些实施例中，所述制造轻型超高强度钢板的方法还可包括将钢板热轧至15％至50％的轧减量，然后快速冷却以形成具有包含至少75体积％的马氏体加贝氏体的微观结构、700至1600MPa的屈服强度、1000至2100MPa的抗拉强度和1％至10％的伸长率的钢板。此外，所述制造热轧轻型超高强度钢板的方法可包括将钢板热轧至15％至35％的轧减量，然后快速冷却以形成具有包含至少75体积％的马氏体加贝氏体的微观结构、700至1600MPa的屈服强度、1000至2100MPa的抗拉强度和1％至10％的伸长率的钢板。在上述的特定实例中，对钢板进行热轧然后快速冷却形成具有包含至少95体积％的马氏体加贝氏体的微观结构的钢板。

本发明还公开了一种钢桩，该钢桩包括由碳合金钢板冷轧成形的腹板以及一个或多个凸缘，所述碳合金钢板的成分按重量计包含0.20％至0.35％的碳、少于1.0％的铬、0.7％至2.0％的锰、0.10％至0.50％的硅、0.1％至1.0％的铜、少于或等于0.12％的铌、少于0.5％的钼、0.5％至1.5％的镍、并且是含有少于0.01％的铝的硅镇静钢，其中所述碳合金钢板具有包含至少75体积％的马氏体或马氏体加贝氏体的微观结构、700至1600MPa的屈服强度，1000至2100MPa的抗拉强度、1％至10％的伸长率，并具有6.0或更高的腐蚀指数。

高摩擦轧制高强度耐候钢

其次，在一组实例中，本发明公开了一种具有小于或等于2.5毫米的铸态厚度的碳合金薄铸钢带。这些实例不仅适用于上述的超高强度耐候钢，而且还适用于马氏体钢、其它耐候钢和/或呈现出原始奥氏体晶界凹陷的钢带或产品。所述碳合金薄铸钢带按重量计可包含0.20％至0.40％的碳、少于1.0％的铬、0.7％至2.0％的锰、0.10％至0.50％的硅、0.1％至1.0％的铜、少于或等于0.12％的铌、少于0.5％的钼、0.5％至1.5％的镍，并且是含有少于0.01％的铝的硅镇静钢，并且包含余量的铁和由熔化导致的杂质。在高摩擦热轧之后，所述碳合金薄铸钢带的厚度比铸态厚度减少了15％至50％。所述热轧钢带包括一对相对的高摩擦热轧表面，这些表面基本上没有、实质上没有或者没有原始奥氏体晶界凹陷，并且具有抹平图案。在一些实施例中，所述钢带包括具有至少75体积％的马氏体或至少75体积％的马氏体加贝氏体的微观结构、700至1600MPa的屈服强度、1000至2100MPa的抗拉强度和1％至10％的伸长率。在一些实例中，所述钢带是具有6.0或更高的腐蚀指数的耐候钢。

在一些实例中，所述一对相对的高摩擦热轧表面实质上没有原始奥氏体晶界凹陷。在一些实例中，所述一对相对的高摩擦热轧表面基本上没有原始奥氏体晶界凹陷。

本发明还公开了一种制造热轧碳合金钢带的方法，所述热轧碳合金钢带按重量计包含0.20％至0.40％的碳、少于1.0％的铬、0.7％至2.0％的锰、0.10％至0.50％的硅、0.1％至1.0％的铜、少于或等于0.12％的铌、少于0.5％的钼、0.5％至1.5％的镍，并且是含有少于0.01％的铝的硅镇静钢，并且包含余量的铁和由熔化导致的杂质，所述方法包括以下步骤：

(a)制备熔融钢熔体；

(b)使熔体形成支撑在一对冷却铸辊的铸造表面上的铸池，这对冷却铸辊之间设有辊隙；

(c)使铸辊相对旋转，并在高于10.0兆瓦/平方米的热通量下使熔体固化成从辊隙向下输送的厚度小于或等于2.5毫米的钢带，并在非氧化气氛中以高于15℃/秒的冷却速度将钢带冷却至低于1080℃且高于Ar₃温度的温度；

(d)将薄铸钢带高摩擦热轧至比铸态厚度减少15％至50％的热轧厚度，产生基本上没有、实质上没有或没有原始奥氏体晶界凹陷并具有抹平图案的热轧钢带。

所述基本上没有、实质上没有或没有原始奥氏体晶界凹陷并具有抹平图案的高摩擦热轧薄铸钢带可以是具有6.0或更高的腐蚀指数的耐候钢。此外，所述高摩擦热轧钢带可包括具有至少75体积％的马氏体或至少75％体积的马氏体加贝氏体的微观结构、700至1600MPa的屈服强度、1000至2100MPa的抗拉强度、以及1％至10％的伸长率。

高摩擦轧制高强度马氏体钢

第三，在另一组实例中，本发明公开了一种碳合金薄铸钢带，该碳合金薄铸钢带包括一对相对的高摩擦热轧表面，这些表面在被高摩擦轧制后被表面均化。这些实例不仅适用于上述的超高强度耐候钢，而且还适用于马氏体钢、其它耐候钢和/或呈现出原始奥氏体晶界凹陷的钢带或产品。在被表面均化后，所述一对相对的高摩擦热轧表面没有以前因高摩擦轧制过程而形成的抹平晶界凹陷。在一些实施例中，所述碳合金薄铸钢带还可包括具有至少75体积％的马氏体或至少75体积％的马氏体加贝氏体的微观结构、700至1600MPa的屈服强度、1000至2100MPa的抗拉强度、以及1％至10％的伸长率。在一些实施例中，所述钢带包括具有至少90体积％的马氏体或至少90体积％的马氏体加贝氏体的微观结构。在一些实施例中，权利要求1的钢带包括具有至少95体积％的马氏体或至少95体积％的马氏体加贝氏体的微观结构。

本公开的范围内的示例性均化钢带按重量计可包含0.20％至0.40％的碳、少于1.0％的铬、0.7％至2.0％的锰、0.10％至0.50％的硅、0.1％至1.0％的铜、少于或等于0.12％的铌、少于0.5％的钼、0.5％至1.5％的镍，并且是含有少于0.01％的铝的硅镇静钢，并且包含余量的铁和由熔化导致的杂质。

本发明还公开了一种制造热轧碳合金钢带的方法。所述方法可包括以下步骤：

(a)制备熔融钢熔体；

(b)使熔体形成支撑在一对冷却铸辊的铸造表面上的铸池，这对冷却铸辊之间设有辊隙；

(c)使铸辊相对旋转，并在高于10.0兆瓦/平方米的热通量下使熔体固化成从辊隙向下输送的厚度小于或等于2.5毫米的钢带，并在非氧化气氛中以高于15℃/秒的冷却速度将钢带冷却至低于1080℃且高于Ar₃温度的温度；

(d)将薄铸钢带高摩擦轧制至比铸态厚度减少15％至50％的热轧厚度，产生没有原始奥氏体晶界凹陷并具有抹平图案的热轧钢带；以及

(e)对所述高摩擦热轧钢带进行表面均化，以消除抹平图案。

所述高摩擦热轧均化薄钢带可包括具有至少75体积％的马氏体或至少75％体积的马氏体加贝氏体的微观结构、700至1600MPa的屈服强度、1000至2100MPa的抗拉强度、以及1％至10％的伸长率，从而提供一种高强度马氏体钢。此外，所述高摩擦热轧均化钢带按重量计可包含0.20％至0.40％的碳、少于1.0％的铬、0.7％至2.0％的锰、0.10％至0.50％的硅、0.1％至1.0％的铜、少于或等于0.12％的铌、少于0.5％的钼、0.5％至1.5％的镍，并且是含有少于0.01％的铝的硅镇静钢，并且包含余量的铁和由熔化导致的杂质。

本公开还阐述了如何利用如上文所述的薄铸钢带、上述成分和/或上述特性来产生超高强度耐候钢桩。具体而言，在一个实例中，超高强度耐候钢桩包括多个侧壁，每个侧壁具有大约2.5毫米或更小、2.0毫米或更小、或者1.6毫米或更小的厚度。所述桩可由钢带形成。具体而言，所述桩可由铸钢带形成。所述桩可由热轧铸钢带形成。此外，所述桩可以是冷轧成形的。所述桩的成分按重量计可包含0.20％至0.35％的碳、少于1.0％的铬、0.7％至2.0％的锰、0.10％至0.50％的硅、0.1％至1.0％的铜、少于或等于0.12％的铌、少于0.5％的钼、0.5％至1.5％的镍，并且是含有少于0.01％的铝的硅镇静钢，并且包含余量的铁和由熔化导致的杂质。所述桩还可包括或具有6.0或更高的腐蚀指数、700至1600MPa的屈服强度、1000至2100MPa的拉伸强度和/或1％至10％的伸长率。

在一些实例中，所述桩的成分包含足以使包晶点远离碳区和/或提高包晶点的转变温度的镍含量，以形成具有至少75体积％的马氏体或马氏体加贝氏体的微观结构的碳合金钢带。在一些实例中，所述桩可由钢带形成，其中该钢带在被热轧后其热轧厚度比铸态厚度减少15％至50％。所述热轧材料可以是高摩擦轧制的，以提供高摩擦轧制厚度。

在本文中进一步说明了超高强度耐候钢的各种特征和形状。这些特征可组合或彼此独立地提供。在一些实例中，所述超高强度耐候钢桩可以是C形槽桩，其中所述多个侧壁是腹板和一个或多个凸缘。更具体地说，所述超高强度耐候钢桩可以是卷边C形槽桩和/或波纹C形槽桩，其中所述多个侧壁是腹板和一个或多个凸缘。在一些实例中，所述超高强度耐候钢桩可以是管，其中所述多个侧壁形成管。更具体地说，所述超高强度耐候钢桩可以是方管或矩形管。此外，所述超高强度耐候钢桩通常可以是方管或矩形管，其中所述多个侧壁之中的一个或多个还包括一个或多个波纹。所述多个侧壁不包括单独地施加的镀层。所述多个侧壁未被镀锌。所述多个侧壁之中的至少一个侧壁可以是卷边。更具体地说，所述卷边C形槽桩的一个或多个凸缘可以是单个卷边。所述一个或多个凸缘的每个卷边的第一层和第二层可通过一个或多个焊点固定在一起。所述一个或多个凸缘的第一层可通过泪滴形过渡形式过渡至第二层。或者或另外，所述多个侧壁之中的至少一个侧壁可包括一个或多个波纹。在一些实例中，所述C形槽桩的腹板可包括一个或多个波纹。或者或另外，所述C形槽桩的一个或多个凸缘可包括一个或多个波纹。

更具体地说，所述超高强度耐候钢桩可包括腹板和一对相对的凸缘，其中每个凸缘具有一个或多个形成在其中的不连续部分。在一个实例中，所述腹板可包括V形过渡形式的不连续部分。相对于桩的高度，所述V形过渡可位于腹板的中央。这种桩可被称为M槽桩。或者或另外，所述一对相对的凸缘之中的一个凸缘或两个凸缘可包括V形过渡形式的不连续部分。相对于桩的宽度，所述凸缘的V形过渡部分可位于凸缘的中央。在一些实例中，所述不连续部分可以是一个或多个弧形波纹。所述弧形可以是真正的弧。或者，所述弧形可包括一个或多个平坦部分。所述一个或多个平坦部分可以是材料厚度的至少1倍。在一个实例中，所述腹板可包括两个波纹，这些波纹是弧形的，并且相对于桩的高度在腹板上均等间隔地布置。或者或另外，所述一对相对的凸缘之中的一个凸缘或两个凸缘可包括一个或多个弧形波纹。在上述的每个实例中，所述一对相对的凸缘之中的一个凸缘或两个凸缘可包括折返唇缘。所述折返唇缘可按相对于腹板和相应凸缘倾斜的角度折返。在上述的超高强度耐候钢桩的高度的实例中，桩的腹板的延伸高度可以是4至12英寸，桩的一对相对的凸缘之中的每个凸缘的延伸宽度可以是2至8英寸。在上述的超高强度耐候钢桩的其它实例中，超高强度耐候钢桩的高度可以是2至14英寸，其宽度可以是1至10英寸。

在一些实例中，超高强度耐候钢桩包括大约2.5毫米或更小、2.0毫米或更小、或者1.6毫米或更小的厚度。所述桩可由薄铸钢带形成，该薄铸钢带被冷轧成形为具有多个侧壁以及6.0或更高的腐蚀指数的钢桩。所述超高强度耐候钢桩还可包括700至1600MPa的屈服强度、1000至2100MPa的抗拉强度、以及1％至10％的伸长率。所述超高强度耐候钢桩的成分可包含足以使包晶点远离碳区和/或提高包晶点的转变温度的镍含量，以形成具有至少75体积％的马氏体或马氏体加贝氏体的微观结构的碳合金钢带。在一个实例中，所述超高强度耐候钢桩的材料成分按重量计包含0.20％至0.35％的碳、少于1.0％的铬、0.7％至2.0％的锰、0.10％至0.50％的硅、0.1％至1.0％的铜、少于或等于0.12％的铌、少于0.5％的钼、0.5％至1.5％的镍，并且是含有少于0.01％的铝的硅镇静钢，并且包含余量的铁和由熔化导致的杂质。

在本文中还论述了一种太阳能装置。该太阳能装置可包括超高强度耐候钢桩，该超高强度耐候钢桩包括多个侧壁和/或腹板以及一对相对的凸缘，其中每个凸缘具有形成在其中的一个或多个不连续部分，每个侧壁、腹板和凸缘可具有大约2.5毫米或更小、2.0毫米或更小、或者1.6毫米或更小的厚度。所述太阳能装置的超高强度耐候钢桩按重量计可包含0.20％至0.35％的碳、少于1.0％的铬、0.7％至2.0％的锰、0.10％至0.50％的硅、0.1％至1.0％的铜、少于或等于0.12％的铌、少于0.5％的钼、0.5％至1.5％的镍，并且是含有少于0.01％的铝的硅镇静钢，并且包含余量的铁和由熔化导致的杂质。所述太阳能装置的超高强度耐候钢桩可包括700至1600MPa的屈服强度、1000至2100MPa的抗拉强度、以及1％至10％的伸长率。在此例中，所述超高强度耐候钢桩的部分长度被打入地面中，并且一个或多个太阳能电池由所述超高强度耐候钢桩支撑在地面上方。因此，所述太阳能装置的超高强度耐候钢桩可附加或替代地具有如上文所述以及本公开的剩余部分中所述的许多特征。

所述超高强度耐候钢桩的实例还可按嵌套布置形式储存和/或运输。所述超高强度耐候钢桩的嵌套布置形式可包括具有第一、第二和第三钢桩的一排钢桩，每个钢桩包括腹板和一对相对的凸缘，每个凸缘具有形成在其中的不连续部分，其中第一钢桩的一对相对的凸缘之中的一个凸缘与第二钢桩的一对相对的凸缘之中的一个凸缘重叠并互锁，第三钢桩的一对相对的凸缘之中的一个凸缘与第二钢桩的一对相对的凸缘之中的另一个凸缘重叠并互锁。所述嵌套布置形式还可包括具有第四、第五和第六钢桩的第二排钢桩，每个钢桩包括腹板和一对相对的凸缘，每个凸缘具有形成在其中的不连续部分，其中第四、第五和第六钢桩分别以类似于第一、第二和第三钢桩的形式布置，并且叠置在第一、第二和第三钢桩的上面，形成两排叠置形式。在一些实例中，所述嵌套布置形式可包括分别具有多个桩的多排，例如分别由多个钢桩组成的至少五排。

附图说明

下面将参照附图更全面地说明和解释本发明，在附图中：

图1示出了一种结合有线上热轧机和卷带机的带材铸造设备。

图2示出了双辊带材连铸机的细节。

图3是具有包含至少75％的马氏体的微观结构的钢板的显微照片。

图4是示出镍使包晶点远离碳区的效果的相图。

图5是本公开的一个或多个方面的工艺的流程图。

图6是示出高摩擦条件热轧钢带的表面在表面均化处理之后的形态的图像。

图7是示出具有未被均化的抹平图案的高摩擦条件热轧钢带表面的图像。

图8是用于确定一对特定的工作辊的摩擦系数、特定轧制力和相应的轧减量的摩擦系数模型图。

图9是钢的连续冷却转变(CCT)图。

图10是本公开的一个或多个方面的由薄铸钢带冷轧成形的桩或钢基础的卷边C形槽形状的横截面图。

图11是图10所示的本公开的一个或多个方面的由薄铸钢带冷轧成形的桩或钢基础的透视图。

图12是本公开的一个或多个方面的由薄铸钢带冷轧成形的桩或钢基础的波纹C形槽形状的横截面图。

图13是本公开的一个或多个方面的由薄铸钢带冷轧成形的桩或钢基础的波纹C形槽形状的横截面图。

图14是本公开的一个或多个方面的由薄铸钢带冷轧成形的钢桩或钢基础的带有加强构件的方管的横截面图。

图15是本公开的一个或多个方面的由薄铸钢带冷轧成形的钢桩或钢基础的带有加强构件的矩形管的横截面图。

图16是现有技术的热浸镀锌钢材料(G324)的测试结果图及该材料的代表性图像。

图17是现有技术的钢材料(G100)的测试结果图及该材料的代表性图像。

图18是现有技术的钢材料(Gr70)的测试结果图及该材料的代表性图像。

图19是本公开的轻型超高强度耐候钢桩材料的测试结果图。

图20是本公开的轻型超高强度耐候钢桩材料的测试结果图。

图21是本公开的轻型超高强度耐候钢桩材料的测试结果图。

图22是本公开的一个或多个方面的由薄铸钢带冷轧成形的桩或钢基础的M形槽形状的横截面图。

图23是本公开的轻型超高强度耐候钢桩材料的测试结果图。

图24是本公开的一个或多个方面的由薄铸钢带冷轧成形的桩或钢基础的C形槽形状的横截面图。

图25是本公开的轻型超高强度耐候钢桩材料的测试结果图。

图26是本公开的一个或多个方面的由薄铸钢带冷轧成形的桩或钢基础的C形槽形状的横截面图。

图27是本公开的轻型超高强度耐候钢桩材料的测试结果图。

图28是本公开的轻型超高强度耐候钢桩材料的测试结果图。

图29是被打入到地下的本公开的UHSW钢桩的顶部侧的复现图。

图30是被打入到地下的现有技术的宽翼缘梁的顶部侧的复现图。

图31是桩或结构基础实例的固定悬臂的自由端的容许点载荷的示意图。

图32是桩或结构基础实例的所述容许点载荷下的自由端挠度的示意图。

图33是本公开的一个或多个方面的由薄铸钢带冷轧成形的桩或钢基础的形状的横截面图。

图34是本公开的一个或多个方面的由薄铸钢带冷轧成形的桩或钢基础的形状的横截面图。

图35示出了本公开的钢桩或钢基础的嵌套布置形式的一个实例。

具体实施方式

在一个实例中，本文说明了一种轻型超高强度耐候钢板。轻型超高强度耐候钢板可从熔融熔体制成。该熔融熔体可通过双辊连铸机加工。在一个实例中，所述轻型超高强度耐候钢板可通过以下步骤制成：(a)制备熔融钢熔体，其包含：(i)按重量计，0.20％至0.35％的碳、少于1.0％的铬、0.7％至2.0％的锰、0.10％至0.50％的硅、0.1％至1.0％的铜、少于或等于0.12％的铌、少于0.5％的钼、0.5％至1.5％的镍，并且是含有少于0.01％的铝的硅镇静钢，并且包含(ii)余量的铁和由熔化导致的杂质；(b)在高于10.0兆瓦/平方米的热通量下固化，产生厚度小于2.5毫米的钢板，并在快速冷却之前和/或热轧之前(在使用热轧的情况下)在非氧化气氛中以大于15℃/秒的冷却速度将该钢板冷却至低于1080℃且高于Ar₃温度的温度；以及(c)快速冷却以形成具有包含至少75体积％的马氏体或马氏体加贝氏体的微观结构、700至1600MPa的屈服强度、1000至2100MPa的抗拉强度和1％至10％的伸长率的钢板。在一个实例中，在快速冷却之前，也可将轻型超高强度耐候钢板热轧至15％至50％的轧减量。在快速冷却之前和/或热轧之前(在使用热轧的情况下)，可在非氧化气氛中以大于15℃/秒的冷却速度将钢板冷却至低于1100℃且高于Ar₃温度的温度。所述Ar₃温度是在冷却期间奥氏体开始转变为铁素体的温度。换句话说，所述Ar₃温度是奥氏体转变点。在每个实例中，镍使包晶点远离碳区和/或提高钢板成分的包晶点的转变温度，以提供无缺陷的钢板。镍对腐蚀指数的影响反映在用于确定腐蚀指数计算的以下公式中：铜*26.01+镍*3.88+铬*1.2+硅*1.49+磷*17.28–铜*镍*7.29–镍*磷*9.1–铜*铜*33.39(其中每种元素按重量百分比计)。

在本文中还说明了一种具有热轧的外侧表面的薄铸钢带，其特征在于，这些表面基本上没有、实质上没有或没有原始奥氏体晶界凹陷，但具有抹平图案或拉长的表面结构，例如在高摩擦轧制的高强度马氏体钢的实例中。在本文中还说明了一种生产所述薄铸钢带的方法或工艺。这些实例不仅适用于上述的超高强度耐候钢，而且还适用于马氏体钢、其它耐候钢和/或呈现出原始奥氏体晶界凹陷的钢带或产品。

在本文中还说明了一种具有热轧的外侧表面的薄钢带，其特征在于，这些表面基本上没有、实质上没有或没有原始奥氏体晶界凹陷，并且没有抹平图案或拉长的表面结构，例如在高摩擦轧制的高强度耐候钢的实例中。在本文中还说明了一种生产所述薄铸钢带的方法或工艺。这些实例不仅适用于上述的超高强度耐候钢，而且还适用于马氏体钢、其它耐候钢和/或呈现出原始奥氏体晶界凹陷的钢带或产品。

在本文中所用的“基本上没有”指在酸蚀(酸洗)后每个相对的热轧外侧表面的不到50％包含原始奥氏体晶界或原始奥氏体晶界凹陷。“至少实质上没有”所有的原始奥氏体晶界或原始奥氏体晶界凹陷指在酸蚀(酸洗)后每个相对的热轧外侧表面的10％或更少部分包含原始奥氏体晶界或原始奥氏体晶界凹陷。在酸蚀(又称为酸洗)后，所述凹陷形成侵蚀的晶界凹陷，从而使得原始奥氏体晶界在250倍放大倍率下可见。在其它情况下，“没有”意味着每个相对的热轧外侧表面没有(即，完全没有)原始奥氏体晶界凹陷，这包括在酸蚀后没有任何原始奥氏体晶界凹陷。需要强调的是，在热轧后，在利用本文所述的技术去除了表面上的晶界凹陷和离层的情况下(例如在使用等于或大于0.20的轧辊咬合摩擦系数在高于Ar₃温度的温度下进行热轧的情况下)，原始奥氏体晶界在带材的内部可能仍然存在。

图1和图2示出了本发明的用于连续铸造钢带或钢板的带材连铸机的依次布置的部分。双辊连铸机11可连续生产铸钢带12，该铸钢带12在输送路径10中穿过导引台13到达具有夹送辊14A的夹送辊架14。在离开夹送辊架14之后，带材立即进入具有一对工作辊16A和支撑辊16B的热轧机16，在该热轧机中，铸带被热轧以减小所需厚度。热轧带材传送到输出台17上，在该输出台上，带材通过喷水器18(或其它适当的装置)进入强冷却段。轧制和冷却的带材然后通过包括一对夹送辊20A的夹送辊架20，然后到达卷带机19。

如图2所示，双辊连铸机11包括主机架21，该主机架支撑一对侧向布置的具有铸造表面22A的铸辊22。在铸造操作期间，熔融金属被从钢包(未示出)供应至中间包23，通过耐火材料罩24到达分配器或移动中间包25，然后从分配器或移动中间包25通过辊隙27上方的铸辊22之间的金属输送喷嘴26。在铸辊22之间输送的熔融金属在支撑在铸辊上的辊隙上方形成铸池30。铸池30被一对侧围堰或挡板28限制在铸辊的端部，该侧围堰或挡板28可被一对推进器(未示出)推向铸辊的端部，所述推进器包括连接至侧挡板支架的液压缸单元(未示出)。铸池30的上表面(通常称为“弯月形”液面)通常高于输送喷嘴的下端，使得输送喷嘴的下端浸没在铸池30中。铸辊22是内部水冷的，从而随着铸辊22通过铸池，壳体在移动的铸辊表面上凝固，并在铸辊22之间的辊隙27处汇聚在一起从而产生铸带12，该铸带被从铸辊之间的辊隙向下输送。

所述双辊连铸机可以是在第5,184,668号、第5,277,243号、第5,488,988号美国专利和/或以第2009/0236068A1号美国专利公告公开的第12/050,987号美国专利申请中示出和详细说明的类型。这些专利和公告通过引用结合在此。参考这些专利和公告来说明可在本发明的实例中使用的双辊连铸机的适当结构细节。

在使用任何所需工艺(例如在上文中结合图1和图2说明的带材铸造工艺)形成(铸造)薄钢带之后，可对带材进行热轧和冷却，以形成具有相对的热轧外侧面的所需薄钢带，这些热轧外侧面至少基本上没有、实质上没有或没有原始奥氏体晶界凹陷。如图1所示，在线热轧机16使来自铸造机的带材的尺寸轧减15％至50％。在输出台17上，所述冷却可包括水冷段，以控制奥氏体转变的冷却速度，从而获得所需的微观结构和材料特性。

图3示出了具有包含至少75％的马氏体的微观结构的钢板的显微照片，所述马氏体是由粒径至少为100微米的原始奥氏体晶粒构成的。在一些实例中，钢板被快速冷却，以形成具有包含至少90体积％的马氏体或马氏体和贝氏体的微观结构的钢板。在另一个实例中，钢板被快速冷却，以形成具有包含至少95体积％的马氏体或马氏体和贝氏体的微观结构的钢板。在这些实例的每一个中，在快速冷却之前，可额外地将钢板热轧到15％至50％的轧减量。

请再参考图1，其中示出了高温箱15。如图1所示，在带材成形后，在通过热轧机16将带材热轧到最终规格之前，可使带材进入一个被称为高温箱15的环境控制箱中，带材在该高温箱中继续被动冷却。带材被保持在具有保护气氛的环境控制箱中，直到进入热轧机16。在该高温箱内，带材在导引台13上移动至夹送辊架14。在本公开的实例中，在高温箱15中可能发生不希望有的热蚀。根据在高温箱中是否发生了热蚀，可将带材在基于在下文中更详细地限定的参数的高摩擦轧制条件下热轧。

在特定情况下，形成薄钢带的方法还包括使用一对相对的工作辊对薄钢带进行热轧，所述工作辊的摩擦系数(μ)足够高，能够使薄钢带的相对的热轧外侧表面基本上不含、实质上不含或不含原始奥氏体晶界凹陷，并且具有与在剪切下通过塑性变形形成的表面抹平图案相关的细长表面结构。在某些情况下，这对相对的工作辊在高于Ar₃温度的温度下在使用或不使用润滑剂的情况下产生等于或大于0.20、0.25、0.268或0.27的摩擦系数(μ)。应理解，可通过增加工作辊表面的表面粗糙度、消除任何润滑剂的使用、减少润滑剂的用量和/或选择使用特定类型的润滑剂来提高所述摩擦系数。还可与前述机制结合或者与前述机制独立地使用本领域普通技术人员已知的用于提高摩擦系数的其它机制。上述工艺在本文中总体称为高摩擦轧制。

如上文所述，应理解，所述高摩擦轧制可通过增加一个或多个工作辊的表面粗糙度来实现。这在本文中一般被称为工作辊表面纹理化。可通过用于高摩擦轧制应用的各种参数来修改和测量工作辊的表面纹理。例如，工作辊的轮廓的平均粗糙度(Ra)可提供一个用于产生在上述实例中提到的轧辊咬合的必要摩擦系数的参考点。为了通过工作辊表面纹理化实现高摩擦轧制，在一个实例中，新研磨并纹理化的工作辊可具有在2.5微米和7.0微米之间的Ra。新研磨和纹理化的工作辊在在本文中更一般地称为新工作辊。在一个特定实例中，新工作辊的Ra可在3.18微米和4.0微米之间。新工作辊的平均粗糙度在使用期间或磨损后会降低。因此，在一个实例中，也可利用旧工作辊来产生上述的高摩擦轧制条件，只要旧工作辊的Ra在2.0微米和4.0微米之间即可。在一个特定实例中，旧工作辊可具有在1.74微米和3.0微米之间的Ra，同时仍然能实现上述的高摩擦轧制条件。

或者或另外，工作辊的轮廓的平均表面粗糙深度(Rz)也可作为实现上述高摩擦轧制条件的一个指标。新工作辊可具有在20微米和41微米之间的Rz。在一个特定实例中，新工作辊可具有在21.90微米和28.32微米之间的Rz。在一个实例中，对于上述的高摩擦轧制条件，可以利用旧工作辊，只要旧工作辊在停止使用之前保持10微米和20微米之间的Rz即可。在一个特定实例中，旧工作辊在停止使用之前具有在13.90微米和20.16微米之间的Rz。

此外，还可通过轮廓上的峰点之间的平均间距(Sm)来限定上述参数。用于产生高摩擦轧制条件的新工作辊可包括90微米和150微米之间的Sm。在一个特定实例中，用于产生高摩擦轧制条件的新工作辊包括96微米和141微米之间的Sm。在一个实例中，对于上述的高摩擦轧制条件，可利用旧工作辊，只要旧工作辊保持115微米和165微米之间的Sm即可。

下面的表1按工作辊上的位置示出了产生高摩擦轧制条件所依赖的工作辊表面纹理的实测测试数据，并且还提供了新工作辊参数与停止使用之前的旧工作辊参数之间的对比：

*“OS Qtr”是操作员侧四分之一区域；“Avg”是平均值

**“Ctr”是带的中心；“Avg”是平均值

***“DS Qtr”是驱动侧四分之一区域；“Avg”是平均值

确定高摩擦轧制是否适用于本公开的实例可能取决于在高温箱中是否发生了热蚀。热蚀是铸造过程的副产物或后果，它使钢带表面的原始奥氏体晶界凹陷外露。如上文所述，在进一步的酸蚀中，原始奥氏体晶界凹陷容易沿着被侵蚀的原始奥氏体晶界凹陷引起上述缺陷现象。具体而言，当钢在惰性气氛(例如高温箱)中暴露于高温时，热蚀通过在原始奥氏体晶界凹陷和表面的交接处形成凹槽揭示了钢带中的原始奥氏体晶界凹陷。这些凹槽使得原始奥氏体晶界凹陷在表面处可见。因此，本工艺的实例将高摩擦轧制确定为在高温箱中热蚀时产生所需的钢特性的步骤。不论是否存在热蚀和原始奥氏体晶界凹陷，均可通过高摩擦轧制来增加薄钢带的再结晶。

图5是示出实施高摩擦轧制和/或表面均化的过程的流程图。在本发明的实例中，确定钢带或钢产品是否要经受高摩擦轧制取决于在高温箱510中是否发生了不希望有的热蚀。若在高温箱中未发生热蚀，则高摩擦轧制不是必需的，并且不用于(1)抹平原始奥氏体晶界凹陷，(2)提高钢产品的可成形性(例如在超高强度耐候钢的情况下)，和/或(3)改善抗氢(H₂)脆性。但是，即使在高温箱中未发生热蚀，仍可进行高摩擦轧制，以实现再结晶520或产生在本文中的其它位置公开的微观结构。若在高温箱510中发生了热蚀，则可进行高摩擦轧制530，以便(1)抹平原始奥氏体晶界凹陷，(2)提高超高强度耐候钢的可成形性，和/或(3)通过去除原始奥氏体晶界凹陷和消除在120小时腐蚀试验后形成为缺陷的弱点来提高耐氢(H₂)脆性。在本公开的一个实例中，产生了具有抹平图案的超高强度耐候钢550。在本公开的另一个实施例中，抹平图案被去除，从而提高耐点蚀性540，例如在汽车应用中所需的耐点蚀性。例如，这样的实施例产生高强度马氏体钢560。可通过表面均化处理来去除抹平图案。图5还示出了表面均化处理540。在下文中将针对本公开更详细地论述表面均化处理的适用性。在下文中还将更详细地论述代表性实例。

超高强度耐候钢

在一些实施例中，轻型超高强度耐候钢板可从熔融熔体制成。该熔融熔体可通过双辊铸造机加工。在一个实例中，所述轻型超高强度耐候钢板可通过以下步骤制成：(a)制备熔融钢熔体，其包含：(i)按重量计，0.20％至0.35％的碳、少于1.0％的铬、0.7％至2.0％的锰、0.10％至0.50％的硅、0.1％至1.0％的铜、少于或等于0.12％的铌、少于0.5％的钼、0.5％至1.5％的镍，并且是含有少于0.01％的铝的硅镇静钢，并且包含(ii)余量的铁和由熔化导致的杂质；(b)在高于10.0兆瓦/平方米的热通量下固化，产生厚度小于2.5毫米的钢板，并在快速冷却之前和/或热轧之前(在使用热轧的情况下)在非氧化气氛中以大于15℃/秒的冷却速度将该钢板冷却至低于1080℃且高于Ar₃温度的温度；以及(c)快速冷却以形成具有包含至少75体积％的马氏体或马氏体加贝氏体的微观结构、700至1600MPa的屈服强度、1000至2100MPa的抗拉强度和1％至10％的伸长率的钢板。在一个实例中，在快速冷却之前，也可将轻型超高强度耐候钢板热轧至15％至50％的轧减量。在快速冷却之前和/或热轧之前(在使用热轧的情况下)，可在非氧化气氛中以大于15℃/秒的冷却速度将钢板冷却至低于1100℃且高于Ar₃温度的温度。所述Ar₃温度是在冷却期间奥氏体开始转变为铁素体的温度。换句话说，所述Ar₃温度是奥氏体转变点。在每个实例中，镍使包晶点远离碳区和/或提高钢板成分的包晶点的转变温度，以提供无缺陷的钢板。镍对腐蚀指数的影响反映在用于确定腐蚀指数计算的以下公式中：铜*26.01+镍*3.88+铬*1.2+硅*1.49+磷*17.28–铜*镍*7.29–镍*磷*9.1–铜*铜*33.39(其中每种元素按重量百分比计)。

本发明的钢板实例添加了镍，以进一步防止包晶开裂，同时保持或提高淬透性。尤其是，添加0.5重量％至1.5重量％的镍。本发明人认为，添加镍能防止铸辊上的相变期间包晶区的体积变化导致的带材壳体翘曲，并由此增强带材凝固期间的均匀传热。本发明人认为，添加镍使包晶点远离碳区和/或提高成分的包晶点的转变温度，从而形成无缺陷的钢板。图4的相图示出了这一点。尤其是，图4的相图示出了0.0重量％的镍100、0.2重量％的镍110和0.4重量％的镍120之中的每一种的影响。如图4所示，在液相+δ相90、δ+γ相50和液相+γ相60的交接处发现的包晶点P₁₀₀、P₁₁₀和P₁₂₀随着镍的增加使较低质量百分比的碳(C)转移至较高的温度。否则，在具有高屈服强度的钢带中，碳含量使钢带在较低温度下易产生缺陷。添加镍使包晶点远离碳区和/或提高钢板的包晶点的转变温度，以提供具有高屈服强度的无缺陷马氏体钢带。

镍对腐蚀指数的影响反映在用于确定腐蚀指数计算的以下公式中：铜*26.01+镍*3.88+铬*1.2+硅*1.49+磷*17.28–铜*镍*7.29–镍*磷*9.1–铜*铜*33.39(其中每种元素按重量百分比计)。

下面的表2示出了本公开的轻型超高强度耐候钢板的几个成分实例。

表2

在表2中，LecoN是实测的氮(N₂)的重量百分比，CEAWS是实测的碳当量(CE)的重量百分比。

淬透性所依赖的其它元素通过使包晶点移近碳区而产生相反的效果。这样的元素包括铬和钼，它们是提高淬透性所依赖的元素，但是最终会导致包晶开裂。通过添加镍能改善淬透性并减少包晶开裂，从而提供具有高强度的完全淬火的马氏体级钢带。

如本文所述，在本发明的成分中，镍的添加可与有限量的铬和/或钼相结合。结果，镍减少这些硬化元素可能产生包晶开裂的任何影响。但是，在一个实例中，额外的镍不会与有目的地添加的硼结合。有目的的添加量是5ppm或更多的硼。换句话说，在一个实例中，镍的添加会与实质上没有硼或少于5ppm的硼含量结合使用。此外，可通过在150℃和250℃之间的温度下对钢板进一步回火2至6小时来制造所述轻型超高强度耐候钢板。对钢板进行回火能在最大限度地减少强度损失的同时提高伸长率。例如，具有1250MPa的屈服强度、1600MPa的抗拉强度和2％的伸长率的钢板在经过如本文所述的回火之后能被改善到1250MPa的屈服强度、1525MPa的抗拉强度和5％的伸长率。

所述轻型超高强度耐候钢板可以是按重量计含有少于0.008％的铝或少于0.006％的铝的硅镇静钢。所述熔体可具有5至70ppm或5至60ppm的游离氧含量。所述钢板可具有高于50ppm的总氧含量。夹杂物包括MnOSiO₂，通常50％的夹杂物的粒度小于5微米，并且该夹杂物有可能增强微观结构的演变，由此增强带材的机械特性。

可在高于10.0兆瓦/平方米的热通量下使熔体固化成厚度小于2.5毫米的钢板，并在非氧化气氛中以大于15℃/秒的冷却速度将该钢板冷却至低于1080℃且高于Ar₃温度的温度。非氧化气氛是通常由惰性气体(例如氮气、氩气、或者它们的混合物)构成的气氛，其中的含氧量少于大约5重量％。

在一些实施例中，钢板中的马氏体可由粒径大于100微米的奥氏体晶粒形成。在其它实施例中，钢板中的马氏体可由粒径大于150微米的奥氏体晶粒形成。在高于10兆瓦/平方米的热通量下进行快速凝固能够产生对受控冷却做出反应的奥氏体晶粒尺寸，从而能够产生无缺陷的板材。

还可将钢板热轧至15％至50％的轧减量，然后快速冷却，以形成具有包含至少75％的马氏体加贝氏体的微观结构、700至1600MPa的屈服强度、1000至2100MPa的抗拉强度和1％至10％的伸长率的钢板。此外，可将钢板热轧至15％至35％的轧减量，然后快速冷却，以形成具有包含至少75％的马氏体加贝氏体的微观结构、700至1600MPa的屈服强度、1000至2100MPa的抗拉强度和1％至10％的伸长率的钢板。在一个实例中，将钢板热轧至15％至50％的轧减量，然后快速冷却，以形成具有包含至少90体积％的马氏体或马氏体加贝氏体的微观结构的钢板。在另一个实例中，将钢板热轧至15％至50％的轧减量，然后快速冷却，以形成具有包含至少95体积％的马氏体或马氏体加贝氏体的微观结构的钢板。

可从本文所述类型的轻型超高强度耐候(“UHSW”)钢板制造许多产品。可从轻型超高强度耐候钢板制造的产品的一个实例包括钢桩。更具体地说，用于太阳能装置的桩或基础是由轻型超高强度耐候钢板制造的产品的应用实例。在本文中所用的“太阳能装置”是用于支撑太阳能电池的结构，例如在为了向电网供电而设计的光伏电站的太阳能发电场中使用。高速公路行业对基础有类似的需求，例如支撑护栏、标志牌等。所述桩或钢基础可以是由使用一个或多个轧制机架冷轧成形的薄铸钢带制成的。此外，也可依靠冲压系统、CNC等离子体系统和/或轧辊系统等来提供通孔、连续焊缝、局部焊缝和/或焊点，如下文所述。

在一个实例中，钢桩包括从上述各种碳合金钢带冷轧成形的腹板和一个或多个凸缘。图10、12-15、22、24和26示出了由薄铸钢带冷轧成形的UHSW钢桩的横截面实例。在图10中，UHSW钢桩100是包括腹板110、第一凸缘120和第二凸缘130的C形槽桩，并且是在本文中被称为卷边C形槽或NXW桩的一个示例性实例。腹板110在钢桩100的高度H₁₀₀上延伸，并且在弯曲过渡段140处过渡至位于腹板100的第一端112处的第一凸缘120。腹板110还在弯曲过渡段150处过渡至位于与腹板110的第一端112相对的腹板110的第二端113处的第二凸缘130。在此实例中，每个弯曲过渡段140、150具有各自的半径R₁₄₀、R₁₅₀，每个半径形成延伸90度的弧。因此，每个凸缘120、130垂直于腹板110。在图10中，第一凸缘120平行于第二凸缘130并与之相对。第一凸缘120和第二凸缘130从腹板110沿相同方向在钢桩100的宽度W₁₀₀上延伸。

在图10中，第一凸缘120和第二凸缘130包括卷边结构。具体而言，对于第一凸缘120来说，该卷边结构是包括第一层122和第二层124的单个卷边，其中第一层122沿着钢桩100的宽度W₁₀₀的方向从弯曲过渡段140延伸到泪滴形过渡段160。泪滴形过渡段160是过渡到封闭卷边的开放卷边。泪滴形过渡段160沿着钢桩的宽度W₁₀₀和高度H₁₀₀的方向朝相对的第二凸缘130向钢桩100的内部延伸。在一个特定实例中，第一层122相对于钢桩宽度W₁₀₀的方向以45度的角度λ160延伸到泪滴形过渡段160的第一腿部162。从第一腿部162，泪滴形过渡段160通过弧形延伸到第二层124。第二层124位于第一层122的外侧，在封闭卷边处。第二层124邻接第一层122，并平行于第一层122延伸。在图10中，第二层124使钢桩宽度W₁₀₀延伸到弯曲过渡段140。此外，泪滴形过渡段160保持在由每个相应的第一凸缘120和第二凸缘130的卷边段限定的钢桩高度H₁₀₀内。

请继续参考图10，与第一凸缘120相似但相对的第二凸缘130包括卷边结构。第二凸缘的卷边结构包括第一层132和第二层134，其中第一层132沿着钢桩100的宽度W₁₀₀的方向从弯曲过渡段150延伸到泪滴形过渡段170。泪滴形过渡段170是如下过渡到封闭卷边的开放卷边。泪滴形过渡段170沿着钢桩的宽度W₁₀₀和高度H₁₀₀的方向朝相对的第一凸缘120向钢桩100的内部延伸。在一个特定实例中，第一层132相对于钢桩宽度W₁₀₀的方向以45度的角度延伸到泪滴形过渡段170的第一腿部172。从第一腿部172，泪滴形过渡段170通过弧形延伸到第二层134。第二层134位于第一层132的外侧，在封闭卷边处。第二层134邻接第一层132，并平行于第一层延伸。在图10中，第二层134使钢桩宽度W₁₀₀延伸到弯曲过渡段150。泪滴形过渡段170保持在由每个相应的第一凸缘120和第二凸缘130的卷边段限定的钢桩高度H₁₀₀内。在图10的实例中，形成钢桩100的钢板的厚度T是0.062英寸(1.575毫米)。因此，卷边段为0.124英寸(3.15毫米)。在一些实例中，形成钢桩100的钢板的厚度可以是2毫米或更小。在其它实例中，形成钢桩100的钢板的厚度可以是2.5毫米或更小。

图11示出了图10的钢桩100在第一凸缘120处的透视图。钢桩100具有长度L₁₀₀，其中腹板110、第一凸缘120和第二凸缘130在钢桩长度L100上延伸。在第一凸缘120和第二凸缘130处可设置一个或多个焊点180，以使第一层122、132分别保持与第二层124、134成邻接关系(如图10所示)。焊点180可沿着钢桩长度L₁₀₀间隔6英寸至24英寸。焊点180也可相对于钢桩宽度W₁₀₀居中或相对于钢桩宽度W₁₀₀偏心。此外，焊点180可均等地间隔，或者焊点180的间隔可沿着钢桩长度L₁₀₀变化。在一个实例中，第一焊点距钢桩的第一端102的距离是0.50英寸，并且沿着剩余的钢桩长度L₁₀₀以13.22英寸间距均等地间隔。焊点180也可相对于钢桩宽度W₁₀₀居中或相对于钢桩宽度W₁₀₀偏心、或者它们的组合。在一个实例中，焊点位于与相应的泪滴形过渡段160、170的最外切线相距2.68英寸处。

请继续参考图11，第一凸缘120和/或第二凸缘130还可包括一个或多个通孔190和/或一个或多个狭槽192。通孔190和狭槽192可用于将诸如太阳能装置、高速公路护栏等物品固定到钢桩上。或者或另外，一个或多个通孔190和/或一个或多个狭槽192可设置在腹板110中。该透视图也代表图12-15的钢桩轮廓的透视图。

在图10-11的UHSW钢桩100的实例中，UHSW钢桩包括恒定的厚度T。该恒定厚度可小于或等于2.5毫米、小于或等于2.0毫米、或者小于或等于1.6毫米。恒定厚度T是通过如上文所述的每个特征保持的。更具体地说，所述恒定厚度是通过从钢板冷成形UHSW钢桩的过程产生的。在一个实例中，所述钢板的宽度是50英寸。图11的C形槽桩的轮廓是从钢板的宽度产生的，因此具有50英寸或更小的总横截面材料长度。更具体地说，总横截面材料长度可以是钢板的宽度的一半或三分之一。在卷边凸缘处，在每一层保持材料厚度T。虽然材料厚度保持为T，但是通过邻接第一层122、132和第二层124、134使凸缘的厚度加倍，如图10中的TX2所示。在图10中，加倍的凸缘厚度TX2从泪滴形过渡段160延伸到弯曲过渡段140。在图10的实例中，钢桩的高度H₁₀₀大于钢桩的宽度W₁₀₀。在图10的实例中，钢桩100关于平分钢桩100的高度H₁₀₀的轴线对称。图10的典型UHSW钢桩例如可以是6×4、6×6、8×4.5、8×5、8×6、8×8、10×8、10×10、12×8、12×10、12×12、14×10、14×12、14×14(英寸)、以及这些值间的任何形状的C形槽桩(有或没有波纹)。在一些实例中，腹板或高度可在6-12英寸的范围内，凸缘或宽度可在2-8英寸的范围内。在其它实例中，腹板或高度可在4-14英寸的范围内，凸缘或宽度可在1-10英寸的范围内。

现在请转到图12，其中示出了C形槽UHSW钢桩200。C形槽桩包括腹板210、第一凸缘220和第二凸缘230，并且是在本文中被称为波纹C形槽或NCW桩的一个示例性实例。腹板210在钢桩200的高度H₂₀₀上延伸，并且在弯曲过渡段240处过渡至位于第一端211处的第一凸缘220。腹板210还在弯曲过渡段250处过渡至位于第二端212处的第二凸缘230。在此例中，每个弯曲过渡段240、250具有各自的半径R₂₄₀、R₂₅₀。每个半径R₂₄₀、R₂₅₀形成大于90度的弧。每个凸缘220、230仍保持大致垂直于腹板210。腹板210还包括一个或多个腹板波纹。在图12中，腹板210包括第一腹板波纹213和第二腹板波纹214。为了形成腹板波纹，使腹板210的外表面215在钢桩宽度W₂₀₀的方向上偏离腹板210的一个或多个内表面216。外表面215和每个内表面216均沿着钢桩高度H₂₀₀的方向延伸，其中外表面215和每个内表面216垂直于第一凸缘220和/或第二凸缘230。外表面215和每个内表面216形成腹板200的大部分，从而腹板被称为保持大致垂直于第一凸缘220和/或第二凸缘230。每个弯曲过渡段240、250分别从相应的第一凸缘220或第二凸缘230沿着由半径R₂₄₀、R₂₅₀形成的弧延伸。如上文所述，每个弯曲过渡段240、250的弧延伸大于90度，以在各自的内表面216处形成腹板波纹，然后内表面216过渡到外表面215。相对于钢桩高度H₂₀₀，外表面215位于腹板210的中心。在图12中，由半径R₂₄₀形成的弧和由半径R₂₅₀形成的弧分别还包括在钢桩高度H₂₀₀的方向上与外表面215对准的切线。

图12的UHSW钢桩的腹板波纹213、214分别包括垂直于第一凸缘220和第二凸缘230的表面。腹板210从每个相应的弯曲过渡段240、250凹陷，形成两个腹板波纹213、214。然后，每个腹板波纹恢复到全宽W₂₀₀，并由腹板210的外表面215连接。与此相反，如下文中的凸缘波纹222、232所示，波纹可完全由弧形形成。

请继续参考图12，第一凸缘220也可包括一个或多个波纹。在图12的实例中，第一凸缘220包括沿着钢桩宽度W₂₀₀居中形成的一个凸缘波纹222。凸缘波纹222是由从凸缘220的第一外表面224与第二外表面226之间向内延伸的半径R₂₂₂形成的弧形。与腹板210相对的第一唇缘228在弯曲过渡段260处从第一凸缘220延伸。第一唇缘沿着钢桩高度H₂₀₀的方向延伸，并且平行于腹板210的内表面216和外表面215。第一唇缘228还可包括过渡到折返段229的弯曲过渡段280。折返段229从第一唇缘228朝腹板210向内延伸。折返段229平行于凸缘220的第一外表面224和第二外表面226。

像第一凸缘220一样，第二凸缘230也可包括一个或多个波纹。在图12的实例中，第二凸缘230包括沿着钢桩宽度W₂₀₀居中形成的一个凸缘波纹232。凸缘波纹232是由从凸缘230的第一外表面234与第二外表面236之间向内延伸的半径R₂₃₂形成的弧形。与腹板210相对的第二唇缘238在弯曲过渡段270处从第二凸缘230延伸。第二唇缘沿着钢桩高度H₂₀₀的方向延伸，并且平行于腹板210的内表面216和外表面215。第二唇缘228还可包括过渡到折返段239的弯曲过渡段290。折返段239从唇缘228朝腹板210向内延伸。折返段239平行于第二凸缘230的第一外表面234和第二外表面236。在图12的实例中，形成钢桩200的钢板的厚度T是0.062英寸(1.575毫米)。在一些实例中，形成钢桩200的钢板的厚度可以是2毫米或更小。在其它实例中，形成钢桩200的钢板的厚度可以是2.5毫米或更小。图12的UHSW钢桩200的第一凸缘220和/或第二凸缘230还可包括一个或多个通孔和/或一个或多个狭槽。所述通孔和所述狭槽可用于将诸如太阳能装置、高速公路护栏等物品固定到钢桩上。或者或另外，一个或多个通孔和/或一个或多个狭槽可设置在腹板210中。

在图12的UHSW钢桩200的实例中，UHSW钢桩包括恒定的厚度T。该恒定厚度可小于或等于2.5毫米、小于或等于2.0毫米、或者小于或等于1.6毫米。恒定厚度T是通过如上文所述的每个特征保持的。更具体地说，所述恒定厚度是通过从钢板冷成形UHSW钢桩的过程产生的。在一个实例中，所述钢板的宽度是50英寸。图11的C形槽桩的轮廓是从钢板的宽度产生的，因此具有50英寸或更小的总横截面材料长度。更具体地说，总横截面材料长度可以是钢板的宽度的一半或三分之一。在波纹处，在每一层和过渡段保持材料厚度T。在图12的实例中，钢桩的高度H₂₀₀大于钢桩的宽度W₂₀₀。在图12的实例中，钢桩200关于平分钢桩200的高度H₂₀₀的轴线对称。图12的典型UHSW钢桩例如可以是6×4、6×6、8×4.5、8×5、8×6、8×8、10×8、10×10、12×8、12×10、12×12、14×10、14×12、14×14(英寸)、以及这些值间的任何形状的C形槽桩(有或没有波纹)。在一些实例中，腹板或高度可在6-12英寸的范围内，凸缘或宽度可在2-8英寸的范围内。在其它实例中，腹板或高度可在4-14英寸的范围内，凸缘或宽度可在1-10英寸的范围内。

现在请转到图13，其中示出了UHSW钢桩300，该UHSW钢桩是包括腹板310、第一凸缘320和第二凸缘330的C形槽桩，并且是波纹C形槽或NCW桩的另一个实例。与图12的钢桩类似，图13的钢桩300的腹板310在钢桩300的高度H₃₀₀上延伸，并且在弯曲过渡段340处过渡至位于第一端311处的第一凸缘320。腹板310还在弯曲过渡段350处过渡至位于第二端312处的第二凸缘330。每个弯曲过渡段340、350分别具有半径R₃₄₀、R₃₅₀。在图13中，腹板310包括单腹板波纹313。单腹板波纹313相对于钢桩高度H₃₀₀居中布置。这与图12相反，在图12中，腹板210包括第一腹板波纹213和第二腹板波纹214。为了形成图13的腹板波纹，使腹板310的外表面315在钢桩宽度W₃₀₀的方向上偏离腹板310的内表面316。外表面315和内表面316均沿着钢桩高度H₃₀₀的方向延伸，其中外表面315和内表面316垂直于第一凸缘320和/或第二凸缘330。外表面315和每个内表面316形成腹板300的大部分，从而腹板被称为保持大致垂直于第一凸缘320和/或第二凸缘330。每个弯曲过渡段340、350分别从相应的第一凸缘320或第二凸缘330沿着由半径R₃₄₀、R₃₅₀形成的弧延伸。此外，与图12相反，图13的弯曲过渡段340、350的弧仅延伸90度，因为单个腹板波纹313居中地布置在腹板310上，并且独立于弯曲过渡段340、350。

图13的UHSW钢桩的单腹板波纹313包括垂直于第一凸缘320和第二凸缘330的内表面316。或者或另外，内表面316可被称为相对于腹板310或腹板310的外表面315凹陷。与此相反，如下文中的凸缘波纹322、332所示，波纹可完全由弧形形成。

请继续参考图13，第一凸缘320也可包括一个或多个波纹。在图13的实例中，第一凸缘320包括沿着钢桩宽度W₃₀₀居中形成的一个凸缘波纹322。凸缘波纹322是由从凸缘320的第一外表面324与第二外表面326之间向内延伸的半径R₃₂₂形成的弧形。与腹板310相对的第一唇缘328在弯曲过渡段360处从第一凸缘320延伸。第一唇缘沿着钢桩高度H₃₀₀的方向延伸，并且平行于腹板310的内表面316和外表面315。第一唇缘328还可包括过渡到折返段329的弯曲过渡段380。折返段329从第一唇缘328朝腹板310向内延伸。折返段329平行于凸缘320的第一外表面324和第二外表面326。

像第一凸缘320一样，第二凸缘330也可包括一个或多个波纹。在图13的实例中，第二凸缘330包括沿着钢桩宽度W₃₀₀居中形成的一个凸缘波纹332。凸缘波纹332是由从凸缘330的第一外表面334与第二外表面336之间向内延伸的半径R₃₃₂形成的弧形。与腹板310相对的第二唇缘338在弯曲过渡段370处从第二凸缘330延伸。第二唇缘沿着钢桩高度H₃₀₀的方向延伸，并且平行于腹板310的内表面316和外表面315。第二唇缘328还可包括过渡到折返段339的弯曲过渡段390。折返段339从唇缘328朝腹板310向内延伸。折返段339平行于第二凸缘330的第一外表面334和第二外表面336。在图13的实例中，形成钢桩300的钢板的厚度T是0.062英寸(1.575毫米)。在一些实例中，形成钢桩300的钢板的厚度可以是2毫米或更小。在其它实例中，形成钢桩300的钢板的厚度可以是2.5毫米或更小。图13的UHSW钢桩300的第一凸缘320和/或第二凸缘330还可包括一个或多个通孔和/或一个或多个狭槽。所述通孔和所述狭槽可用于将诸如太阳能装置、高速公路护栏等物品固定到钢桩上。或者或另外，一个或多个通孔和/或一个或多个狭槽可设置在腹板310中。

在图13的UHSW钢桩300的实例中，UHSW钢桩包括恒定的厚度T。该恒定厚度可小于或等于2.5毫米、小于或等于2.0毫米、或者小于或等于1.6毫米。恒定厚度T是通过如上文所述的每个特征保持的。更具体地说，所述恒定厚度是通过从钢板冷成形UHSW钢桩的过程产生的。在一个实例中，所述钢板的宽度是50英寸。图11的C形槽桩的轮廓是从钢板的宽度产生的，因此具有50英寸或更小的总横截面材料长度。更具体地说，总横截面材料长度可以是钢板的宽度的一半或三分之一。在波纹处，在每一层和过渡段保持材料厚度T。在图13的实例中，钢桩的高度H₃₀₀大于钢桩的宽度W₃₀₀。在图13的实例中，钢桩300关于平分钢桩300的高度H₃₀₀的轴线对称。图13的典型UHSW钢桩例如可以是6×4、8×4.5、8×5、8×6、10×8、12×8、12×10、14×10、14×12(英寸)等形状的C形槽桩(有或没有波纹)。在一些实例中，腹板或高度可在6-12英寸的范围内，凸缘或宽度可在2-8英寸的范围内。在其它实例中，腹板或高度可在4-14英寸的范围内，凸缘或宽度可在1-10英寸的范围内。

现在请转向图14，其中示出了具有管状横截面的UHSW钢桩400。图14的钢桩400是方形的。钢桩400包括第一侧壁410、第二侧壁420、第三侧壁430和第四侧壁440。第一侧壁410大致平行于第三侧壁430。第二侧壁420大致平行于第四侧壁440。此外，第一侧壁410和第三侧壁430大致垂直于第二侧壁420和第四侧壁440。在此上下文中所用的“大致”指除了波纹之外的侧壁布置形式，如下文中进一步所述。图14的钢桩400的高度H₄₀₀和宽度W₄₀₀相同，形成大致正方形的横截面。在此上下文中所用的“大致”也指除了波纹之外的壁布置形式。换句话说，在横截面中，钢桩400的每个侧壁的总体尺寸是相同的。在每个侧壁之间设有弯曲过渡段。更具体地说，在第一侧壁410与第二侧壁420之间设有第一弯曲过渡段450；在第二侧壁420与第三侧壁430之间设有第二弯曲过渡段460；在第三侧壁430与第四侧壁440之间设有第三弯曲过渡段470；并且在第四侧壁440与第一侧壁410之间设有第四弯曲过渡段470。每个弯曲过渡段450、460、470和480是由各自的半径R₄₅₀、R₄₆₀、R₄₇₀和R₄₈₀形成的弧。

图14的钢桩400的一个或多个侧壁可分别包括一个或多个波纹。在图14的实例中，每个侧壁410、420、430、440分别包括一个波纹412、422、432、442。在图14中，每个侧壁和波纹具有相同的布置形式和尺寸。因此，图14的横截面沿着包含纵轴(X_轴)的任何平面都是对称的。与图12-13的腹板波纹类似，每个波纹412、422、432、442分别包括内表面413、423、433、443，每个内表面分别偏离并平行于侧壁410、420、430、440的外表面411、421、431、441。在图14的实例中，设有倾斜侧壁480以从内表面过渡到外表面。在图14中，每个内表面包括相对的倾斜侧壁414、424、434、444。可设置弧形以在每个表面之间、在每个表面与倾斜侧壁之间等过渡。如上文所述，所述波纹用作钢桩的加强筋。在图14中，每个波纹412、422、432、442向内延伸。在其它实例中，所述波纹可分别向外延伸、交替或形成相对的两半。在一些实例中，一个或多个侧壁可包括多个波纹，例如图10的腹板波纹。或者或另外，所述波纹可完全由弧形形成，例如图12-13所示的凸缘波纹。所述波纹可以是参照图14说明的波纹和完全由弧形形成的波纹的组合。

在图14的UHSW钢桩400的实例中，UHSW钢桩包括恒定的厚度T。该恒定厚度可小于或等于2.5毫米、小于或等于2.0毫米、或者小于或等于1.6毫米。恒定厚度T是通过如上文所述的每个特征保持的。更具体地说，所述恒定厚度是通过从钢板冷成形UHSW钢桩的过程产生的。在一个实例中，所述钢板的宽度是50英寸。图14的轮廓是从钢板的宽度产生的，因此具有50英寸或更小的总横截面材料长度。更具体地说，总横截面材料长度可以是钢板的宽度的一半或三分之一。此外，在由钢板形成时，可设置焊缝、铆接点、搭接点和/或接头来封闭图14的管状钢桩。焊缝可以是连续焊缝、局部焊缝和/或焊点。所述焊缝、铆接点、搭接点和/或接头可位于弧上、波纹上、内表面上、外表面上和/或倾斜侧壁上。图14的典型UHSW钢桩例如可以是4×4、6×6、8×8、12×12(英寸)以及这些值之间的任何形状的钢管(有或没有波纹)。

现在请转向图15，其中示出了具有管状横截面的UHSW钢桩500。与图14的方形钢桩相比，图15的钢桩500是矩形的。与图14的钢桩类似，钢桩500包括第一侧壁510、第二侧壁520、第三侧壁530和第四侧壁540。第一侧壁510大致平行于第三侧壁530。第二侧壁520大致平行于第四侧壁540。此外，第一侧壁510和第三侧壁530大致垂直于第二侧壁520和第四侧壁540。在此上下文中所用的“大致”指除了波纹之外的侧壁布置形式，如下文中进一步所述。高度H₅₀₀大于图15的钢桩500的宽度W₅₀₀，大致形成矩形管。在此上下文中所用的“大致”也指除了波纹之外的壁布置形式。换句话说，第一侧壁510和第三侧壁530的总体尺寸与第二侧壁520和第四侧壁540的总体尺寸相同。在每个侧壁之间设有弯曲过渡段。更具体地说，在第一侧壁510与第二侧壁520之间设有第一弯曲过渡段550；在第二侧壁520与第三侧壁530之间设有第二弯曲过渡段560；在第三侧壁530与第四侧壁540之间设有第三弯曲过渡段570；并且在第四侧壁540与第一侧壁510之间设有第四弯曲过渡段570。每个弯曲过渡段550、460、570和580是由各自的半径R₅₅₀、R₅₆₀、R₅₇₀和R₅₈₀形成的弧。

图15的钢桩500的一个或多个侧壁可分别包括一个或多个波纹。在图15的实例中，每个侧壁510、520、530、540分别包括一个波纹512、522、532、542。在图15中，第一侧壁510和第三侧壁530的波纹是相同的，而第二侧壁520和第四侧壁540包括与第一和第三侧壁不同的相同波纹。因此，图15的横截面沿着包含从一个角到另一个角延伸的纵轴(X_轴)的任何平面都是对称的。与图10、12-13的腹板波纹类似，每个波纹512、522、532、542分别包括内表面513、523、533、543，每个内表面分别偏离并平行于侧壁510、520、530、540的外表面511、521、531、541。在图15的实例中，设有倾斜侧壁514、524、534、544以从内表面过渡到外表面。在图15中，每个内表面包括相对的倾斜侧壁。可设置弧形以在每个表面之间、在每个表面与倾斜侧壁之间等过渡。如上文所述，所述波纹用作钢桩的加强筋。在图15中，每个波纹512、522、532、542向内延伸。在其它实例中，所述波纹可分别向外延伸、交替或形成相对的两半。在一些实例中，一个或多个侧壁可包括多个波纹，例如图10的腹板波纹。或者或另外，所述波纹可完全由弧形形成，例如图12-13所示的凸缘波纹。所述波纹可以是在上文中参照图15说明的波纹和完全由弧形形成的波纹的组合。

在图15的UHSW钢桩500的实例中，UHSW钢桩包括恒定的厚度T。该恒定厚度可小于或等于2.5毫米、小于或等于2.0毫米、或者小于或等于1.6毫米。恒定厚度T是通过如上文所述的每个特征保持的。更具体地说，所述恒定厚度是通过从钢板冷成形UHSW钢桩的过程产生的。在一个实例中，所述钢板的宽度是50英寸。图15的轮廓是从钢板的宽度产生的，或者小于钢板的宽度，因此具有50英寸或更小的总横截面材料长度。更具体地说，总横截面材料长度可以是钢板的宽度的一半或三分之一。此外，在由钢板形成时，可设置焊缝、铆接点、搭接点和/或接头来封闭图15的管状钢桩。焊缝可以是连续焊缝、局部焊缝和/或焊点。所述焊缝、铆接点、搭接点和/或接头可位于弧上、波纹上、内表面上、外表面上和/或倾斜侧壁上。图15的典型UHSW钢桩例如可以是6×4、8×4.5、8×5、8×6、10×8、12×8、12×10、14×10、14×12(英寸)和这些值之间的任何形状的钢管(有波纹)。在一些实例中，腹板或高度可在6-12英寸的范围内，凸缘或宽度可在2-8英寸的范围内。在其它实例中，腹板或高度可在4-14英寸的范围内，凸缘或宽度可在1-10英寸的范围内。

如上所述的形状提供了附加的结构完整性，能够承受由桩或钢基础引起的载荷，如下文中进一步所述。此外，通过利用形状提高结构完整性，可利用比传统镀锌工字梁薄得多的材料来产生钢桩。因此，由于本发明的UHSW钢桩的横截面与现有的桩和结构基础相比减小，因此在保持必要的强度和完整性的同时，也只需使用较小的力将这种较薄的材料打入地下。

在使用时，钢桩的部分长度被打入地下或土中，以提供结构基础。可使用夯锤(例如活塞或锤子)将钢桩打入地下或土中。所述夯锤可以是打桩机的一部分，并且至少由打桩机驱动。夯锤撞击或冲击钢桩，迫使钢桩进入地下或土中。由于这种冲击，现有的钢桩可能在夯锤的冲击下翘曲或变形。为了避免现有钢桩翘曲或损坏，需要将打桩机的转速(RPM)或力保持在损坏阈值以下。与现有技术的钢桩相比，本发明的钢桩显现出允许提高RPM或施加到钢桩上的力而不会使钢桩翘曲或损坏的能力，这由钢桩的强度特性反映出来。具体而言，经过测试证明，本公开的钢桩允许将RPM提高25％，而在此条件下尺寸特性相当的现有钢桩在被打入时会发生结构损坏。此外，现有钢桩还不是没有镀锌或锌材表面的耐候钢。因此，现有钢桩因被置于外部条件(包括地下和土壤条件)下而易受腐蚀，或者需要附加的处理，例如镀锌。而本发明的钢桩提供了承受这些条件的必要腐蚀指数。这种产品的强度性能和腐蚀性能的结合是前所未见的。

如上文所述和图10所示的卷边C形槽的卷边凸缘、如上文所述和图12-13所示的波纹C形槽的波纹腹板和凸缘以及如上文所述和图14-15所示的波纹管进一步提高了钢桩的刚度，以防止翘曲和/或能够承受如上文所述的驱动力。如本文所述，通过提供卷边C形槽、波纹C形槽和波纹管的特征和形状，形成超高强度耐候钢桩的薄铸钢带的材料厚度还可保持在2.5毫米或更小、2.0毫米或更小、或者1.6毫米或更小。材料厚度的减小通过减小超高强度耐候钢桩与地面之间的横截面阻力还有助于减小将超高强度耐候钢桩打入地面(例如泥土或土壤)中所需的驱动力。此外，由于超高强度耐候钢桩不具有单独施加的抗腐蚀镀层，因此在安装过程中与地面接触时镀层不容易被刮掉或去除，和/或在与地下水和/或土壤反应时不会对地下水和/或土壤状况产生不良影响。在本文中所用的“单独地施加的镀层”是保护性镀层，这种保护性镀层可以是独立于钢的组成的表面保护层。这种单独地施加的保护性镀层的实例包括锌镀层、电镀锌层(例如热浸镀锌层)、抗铝硅腐蚀镀层等。更重要的是，如下文所述，本公开的桩或钢基础产生了耐腐蚀性，而不需要借助于单独地施加的镀层。从定义上说，耐候钢(包括本文公开的超高强度耐候钢)具有内在的必要耐腐蚀性，不需要通过单独实施的热浸镀锌过程来产生这种耐腐蚀性。因此，本公开的耐候钢不需要或具有锌镀层、热浸镀锌层等。

对由本公开的轻型超高强度耐候钢形成的钢桩和现有的钢桩材料进行了使用寿命和抗腐蚀能力的对比测试。现有的钢桩材料包括热浸镀锌(“HDG”)钢(例如G235级钢)以及未镀锌钢(例如G100、Gr 70等)。在太阳能装置中，太阳能行业的惯例是采用镀锌的50ksiW6工字钢桩作为结构桩。通常对土壤类型进行氧化还原分析，以确定土壤的腐蚀特性。然后，根据这些特性来确定材料在土壤中的腐蚀速率。或者或另外，可分析土壤条件，以确定电阻率、pH值、氯化物和硫酸盐含量。无论是否腐蚀，钢桩必须能够承受其负荷要求。为了对本发明的用于轻型超高强度耐候(“UHSW”)钢桩的材料的使用寿命和抗腐蚀能力进行对比测试，使用盐雾试验测试UHSW钢试样，并与由不同材料构成的钢试样(例如G235、G100和Gr70)直接比较。具体而言，按照ASTM B117-18标准规范对四种不同材料的钢试样进行了测试：“G235”、“G100”、“Gr70”和“UHSW”。测试文件规定采用1000小时盐雾测试，检查间隔为250小时。选择每种材料的随机试样(4取1)进行检查，下面的图16-19和表3示出了以250小时的时间间隔在每个角上测量的G235、G100、Gr70和UHSW的厚度的平均值，包括定量和定性说明。厚度测量值是用卡尺取得的，因此代表厚度的包络值。氧化物质的初始堆积会使初步测量结果出现偏差；但是，每个试样在250小时后表现出相对稳定的材料损失率。对每个试样都说明了颜色和大致的覆盖百分比。白色表示锌氧化层，红色表示钢氧化层。对比测试的结果在下表3中给出。图16-19以图形形式示出了相同的测试结果，并附有代表性的图像，其中图16示出了G325级钢，图17示出了G100级钢，图18示出了Gr70级钢，图19示出了UHSW钢。

表3

*厚度值是在试样的每个角上取得的四个读数的平均值。

为了比较被测材料的相对腐蚀速率，测量了每个样品每小时的材料损失差异，并排除了初始数据读数，因为氧化的出现通常会扭曲结果。换句话说，氧化的出现增大测量的厚度。在250小时后，结果总体上更加线性。下表4示出了此试验的平均值，用于建立UHSW钢试样与其它试样的腐蚀速率之间的相对关系：

表4

单独使用这种相关性，UHSW试样比镀锌试样表现更好。应说明的是，UHSW的测量结果大大优于其它钢试样。本公开的超高强度耐候钢表现出耐腐蚀性，否则本领域普通技术人员要依赖单独施加的金属镀层或镀锌层才能达到同样的效果。因此，所述超高强度耐候钢表现出必要的强度和腐蚀特性的组合，并结合了上述形状的优点，可用作桩或结构基础，否则需要在钢上单独施加镀层，以获得现有耐候钢中不存在的相同强度特性。

下面的表5示出了在表3-4的上述结果中所依赖的UHSW钢试样的钢等级和化学成分。

表5

进行了另外的测试，以评估UHSW钢在不同的几何形状、埋置时间和模拟老化条件下的腐蚀速率，并与镀锌(“HDG”)钢的腐蚀速率进行比较。下面的表6-7示出了这些测试的结果。这些材料是在中度含盐、低电阻率的土壤中测试的，这种土壤也被称为“强腐蚀性”土壤。测试的材料的几何形状包括小角形桩和全尺寸冷轧成型的C形桩。被指定为“施加电流”的材料接受足够高的电压，以人工诱导腐蚀大约24小时，以试图模拟长期安装的影响。在这种比较分析中，UHSW钢材料实测腐蚀速率在HDG钢材料的实测腐蚀速率的77％到99％之间变化。

表6

表7

上述对比测试和结构能力计算表明，从薄铸钢带生产的钢桩优于热浸镀锌(“HDG”)钢桩以及现有钢桩。本公开的UHSW钢桩提供更高的耐腐蚀性，并且材料厚度更薄。这些改善是在保持所需的强度和伸长特性的同时保持的，这使得UHSW钢桩在被打入地下时能够抵抗变形。如材料厚度所示，UHSW钢桩的重量比现有钢桩轻得多。具体而言，与由每英尺重7磅的W6x7工字梁或每英尺重9磅的W6x9工字梁构成的钢桩相比，具有相当的总横截面的UHSW卷边C形槽或NXW桩每英尺重5磅，而具有相当的横截面的UHSW波纹C形槽或NCW桩每英尺重3.5磅。本公开的UHSW钢桩也没有热浸镀锌层或锌层。因此，本公开的UHSW钢桩消除了土壤或地下水与存在于HDG钢桩中的锌镀层之间的任何不希望有的相互作用。没有单独施加的镀层的钢桩的其它替代产品(例如在本文中测试的其它未镀锌钢桩)明显不敌本公开的UHSW钢桩。

即使有镀锌层，HDG钢桩的结构能力和使用寿命也无法超过更薄的UHSW钢桩的结构能力和使用寿命。通过使用厚度除以腐蚀速率来估计镀层的完全腐蚀时间。然后将剩余时间乘以钢的腐蚀速率，以确定最终材料厚度。例如，考虑0.124英寸厚的G235板金属部件：如果使用腐蚀性土壤条件下锌层与基底金属之间的腐蚀速率的标准比率，并且G235(2.1密耳/侧)镀锌钢的锌镀层的腐蚀速率估计为0.0003英寸/年，则基底钢材的腐蚀速率应为大约0.0021英寸/年，使用寿命为30年，每侧的总减少量计算如下：

(0.0021英寸/侧)/(0.0003英寸/年/侧)＝7年

0.0021英寸/年/侧×23年×2侧＝0.0966英寸

总金属损失量大约为0.1008英寸，这将在使用寿命结束时剩下0.0232英寸厚的部件。

假定厚度为0.062英寸的UHSW材料的腐蚀速度与锌相同，则在最初两年后，最终厚度的计算更简单，如下所示：

0.3密耳/年/侧×30年×2侧＝18密耳

这导致30年后材料厚度为0.0440英寸。这种轻度腐蚀案例证明了这种材料在使用寿命方面优于锌+碳钢结构，并且，与碳钢相比，其强度大大提高，几乎能在任何载荷情况下提供更高的能力。

除了如上所述的材料性能测试之外，还进行了三点弯曲试验来评估本文公开的桩的各个横截面的强度。具体地说，三点弯曲试验表明，由于桩形状或其横截面的特殊特征，实现了持续的和相对改善的抗弯性。考虑到每个被测的桩是由厚度小于或等于1.6毫米的相同薄铸钢带材料形成的，相对改善的抗弯性可归因于桩形状或其横截面的特定特征。该弯曲试验是由美国内布拉斯加大学林肯分校进行的。

在试验中，通过布置在每端(左端和右端)和中心处的三个箍环固定被测桩的长度。在两端用五个螺栓固定桩。将两个螺栓分别置于顶部和底部凸缘上，将一个螺栓附接到桩的腹板和箍环上。使用桩的腹板处的单个螺栓将中心箍环附接到桩上。还将每个端部箍环附接到位于桩下方的独立钢板上，并且是以允许旋转和允许桩向下偏转的方式附接的。具体而言，将板搁置在两根钢管上，钢管充当所述板在其上移动的滚轮。使用夯锤对桩施加载荷，并使用布置在夯锤与中心箍环之间的传感器进行测量。还使用四个弦线电位计来测量试验过程中各个点的挠度。布置两个弦线电位计，以测量腹板的一半高度处的挠度。这些电位计在底部法兰的底部布置在端部箍环旁边的位置。其余两个电位计测量桩的中心附近的挠度。其中一个附接到位于桩的凸缘的一半高度处的中心箍环上。另一个在同一位置直接附接到桩上。

作为持续抗弯性的基准，对具有图13的横截面的桩300进行了上述弯曲试验。虽然图13的桩300产生了实测的抗弯性，但是进行了改进并且开发了具有更高抗弯性的其它形状，其横截面分别由图22、24和26的桩600、700和800示出，并且在下面进一步说明。

在弯曲试验中，图13的被测桩300的高度H₃₀₀为8英寸，宽度W₃₀₀为6英寸，材料厚度T为0.062英寸(0.1575毫米)。图20示出了图13的桩300的载荷挠度曲线，该载荷挠度曲线是从被指定为S2、S3和S6的试验获得的。图21示出了图13的桩300的载荷挠度曲线，该载荷挠度曲线是从被指定为S7的试验获得的。在试验S7中，移动所有弦线电位计附接点，并将其附接到底部法兰上，以读取挠度读数。每个测试还使用了四个测斜仪。将这些测斜仪放置在每个箍环上，将另一个测斜仪放置在邻近中心箍环处的桩300的腹板上。测斜仪测量箍环和构件的旋转，用于确保桩在腹板附近被加载。从加载位置开始测试，直到桩发生破坏，同时在任何测斜仪的位置都没有超过大于3.5度的旋转。对于26000ksi-29000ksi(179GPa-200GPa)的钢的弹性模量(E)，图21-22之中的每一个图的曲线斜率与大约15英寸⁴的断裂模量对应。

下面的表8示出了与图13的桩300对应的试样的最大载荷和非线性开始时的载荷。

表8

下面的表9示出了在测试期间观察到的与图13的桩300对应的样品的弹性刚度。对于S2-S6，由于挠度传感器位于腹板上，因此报告的变形要高得多(可能是由不对称桩的旋转和中心箍环附近的局部变形造成的)。

表9

下面的表10示出了与图13的桩300对应的样品在50％载荷下的挠度。

表10

开发了其它的形状，以进一步改善关于它们的横截面特征的上述特性。这些其它形状的横截面分别由图22、24和26的桩600、700和800示出，对比试验结果分别由图23、25和27-28以及表11-13、14-16和17-22示出。

现在请转到图22，其中示出了UHSW钢桩600，该UHSW钢桩是C形槽桩的一种变化形式，包括腹板610、第一凸缘620和第二凸缘630。更具体地说，此实例是图13的波纹C形槽或NCW桩的一种变化形式。此实例的UHSW钢桩600被称为M形槽桩(例如M8x6等)。与图13的钢桩类似，图22的钢桩600的腹板610在钢桩600的高度H₆₀₀上延伸，并且在弯曲过渡段640处过渡至位于第一端611处的第一凸缘620。腹板610还在弯曲过渡段650处过渡至位于第二端612处的第二凸缘630。每个弯曲过渡段640、650分别具有半径R₆₄₀、R₆₅₀。每个弯曲过渡段640、650分别从相应的第一凸缘620或第二凸缘630沿着由半径R₆₄₀、R₆₅₀形成的弧延伸。图22的弯曲过渡段640、650的弧形延伸90度。

在图22中，腹板610包括不连续部分，该不连续部分是V形过渡段613。V形过渡段613相对于腹板610沿着与每个凸缘620、630相同的方向延伸。这与图13的桩300的单腹板波纹313形成对比。V形过渡段613相对于钢桩高度H₆₀₀居中。V形过渡段613的顶点616在与凸缘在钢桩宽度W₆₀₀上延伸的方向相同的方向上偏离腹板610的外表面615。或者或另外，顶点616可被称为相对于腹板610凹陷或相对于腹板610的外表面615凹陷。V形过渡段的相对的侧面617、618相对于腹板610成一个倾斜角度。在一个实例中，相对的侧面617、618相对于彼此成直角。

请继续参考图22，第一凸缘620也可包括一个或多个不连续部分，其中所述不连续部分是V形过渡段。在图22的实例中，第一凸缘620包括沿着钢桩宽度W₆₀₀居中形成的一个V形过渡段622。在一些实例中，波纹、弧形和/或V形过渡段可在单个桩的凸缘和腹板上或凸缘与腹板之间互换和/或组合。在图22中，V形过渡段622从凸缘620的第一外表面624和第二外表面626向内延伸。与腹板610相对的第一唇缘628在弯曲过渡段660处从第一凸缘620延伸。第一唇缘沿着钢桩高度H₆₀₀的方向延伸，并且平行于腹板610的外表面615。第一唇缘628还可包括过渡到第一折返段629A的弯曲过渡段680。第一折返段629A从第一唇缘628朝腹板610向内延伸。第一折返段629A平行于凸缘620的第一外表面624和第二外表面626。还可设置向腹板620的方向折返的第二折返段629B。在此应理解，第二折返段629B也可向相反方向折返(例如朝着相对的凸缘)。在此还应理解，第二折返段629B可相对于第一折返段629A成一个倾斜角度折返。在此例中，第二折返段629B相对于第一折返段629A成90度角。可将具有第二折返段的桩更一般地描述为具有三重边。

像第一凸缘620一样，第二凸缘630也可包括一个或多个不连续部分，其中所述不连续部分是V形过渡段。在图22的实例中，第二凸缘630包括沿着钢桩宽度W₆₀₀居中形成的一个V形过渡段632。在一些实例中，波纹、弧形和/或V形过渡段可在单个桩的凸缘和腹板上或凸缘与腹板之间互换和/或组合。在图22中，V形过渡段632从凸缘630的第一外表面634和第二外表面636向内延伸。与腹板610相对的第一唇缘638在弯曲过渡段670处从第二凸缘630延伸。第一唇缘沿着钢桩高度H₆₀₀的方向延伸，并且平行于腹板610的外表面615。第一唇缘638还可包括过渡到第一折返段639A的弯曲过渡段690。第一折返段639A从第一唇缘628朝腹板610向内延伸。第一折返段639A平行于凸缘630的第一外表面634和第二外表面636。还可设置向腹板630的方向折返的第二折返段639B。

在图22的实例中，形成钢桩600的钢板的厚度T是0.062英寸(1.575毫米)。在一些实例中，形成钢桩600的钢板的厚度可以是2毫米或更小。在其它实例中，形成钢桩600的钢板的厚度可以是2.5毫米或更小。图22的UHSW钢桩600的第一凸缘620和/或第二凸缘630还可包括一个或多个通孔和/或一个或多个狭槽。所述通孔和所述狭槽可用于将诸如太阳能装置、高速公路护栏等物品固定到钢桩上。或者或另外，一个或多个通孔和/或一个或多个狭槽可设置在腹板610中。

在图22的UHSW钢桩600的实例中，UHSW钢桩包括恒定的厚度T。该恒定厚度可小于或等于2.5毫米、小于或等于2.0毫米、或者小于或等于1.6毫米。恒定厚度T是通过如上文所述的每个特征保持的。更具体地说，所述恒定厚度是通过从钢板冷成形UHSW钢桩的过程产生的。在一个实例中，所述钢板的宽度是50英寸。图22的M形槽桩的轮廓是从钢板的宽度产生的，因此具有50英寸或更小的总横截面材料长度。更具体地说，总横截面材料长度可以是钢板的宽度的一半或三分之一。在V形过渡段处，在每一层和过渡段保持材料厚度T。在图22的实例中，钢桩的高度H₆₀₀大于钢桩的宽度W₆₀₀。在图22的实例中，钢桩600关于平分钢桩600的高度H₆₀₀的轴线对称。图22的典型UHSW钢桩例如可以是M6x4、M8x4.5、M8x5、M8x6、M10x8、M12x8、M12x10、M14x10、M14x12(英寸)等。在一些实例中，腹板或高度可在6-12英寸的范围内，凸缘或宽度可在2-8英寸的范围内。在其它实例中，腹板或高度可在4-14英寸的范围内，凸缘或宽度可在1-10英寸的范围内。

为了表明抗弯性，对图22的桩600进行了在上文中参照图13说明的相同的弯曲试验。在弯曲试验中，图22的被测桩600的高度H₆₀₀为8英寸，宽度W₆₀₀为6英寸，材料厚度T为0.062英寸(0.1575毫米)。图23示出了图22的桩600的载荷挠度曲线，该载荷挠度曲线是从被指定为S2、S3和S4的试验获得的。对于试验S2-S4，将传感器置于腹板上。试验结果似乎表明材料未发生屈服。相反，在材料屈服之前发生了局部承载破坏。此外，未观察到凸缘的真正局部翘曲或任何其它翘曲。对于26000ksi至29000ksi(179GPa-200GPa)的钢的弹性模量(E)，图23中的曲线的斜率与20.8英寸⁴至18.6英寸⁴的惯性转矩对应。

下面的表11示出了与图22的桩600对应的试样的最大载荷和非线性开始时的载荷。

表11

下面的表12示出了在测试期间观察到的弹性刚度。

表12

下面的表13示出了与图22的桩600对应的样品在50％载荷下的挠度。

表13

现在请转到图24，其中示出了UHSW钢桩700，该UHSW钢桩是包括腹板710、第一凸缘720和第二凸缘730的C形槽桩，并且是波纹C形槽或NCW桩的一种变化形式。与图13的钢桩类似，图24的钢桩700的腹板710在钢桩700的高度H₇₀₀上延伸，并且在弯曲过渡段740处过渡至位于第一端711处的第一凸缘720。腹板710还在弯曲过渡段750处过渡至位于第二端712处的第二凸缘730。每个弯曲过渡段740、750分别具有半径R₇₄₀、R₇₅₀。每个弯曲过渡段740、750分别从相应的第一凸缘720或第二凸缘730沿着由半径R₇₄₀、R₇₅₀形成的弧延伸。图24的弯曲过渡段740、750的弧形延伸90度。

在图24中，腹板710包括一个或多个不连续部分，这些不连续部分可表征为波纹，这些波纹是具有半径的弧形。具体而言，第一凸缘720包括由半径R₇₁₄形成的第一弧形714和由半径R₇₁₆形成的第二弧形716。在图24的实例中，第一弧形714和第二弧形716沿着钢桩宽度W₇₀₀均等地隔开。半径R₇₁₄、₇₁₆从腹板710的外表面715向内延伸。

第一凸缘720也可包括一个或多个不连续部分，这些不连续部分可表征为波纹。在图24的实例中，第一凸缘720包括沿着钢桩宽度W₇₀₀居中形成的一个凸缘波纹722。凸缘波纹722是由从凸缘720的第一外表面724与第二外表面726之间向内延伸的半径R₇₂₂形成的弧形。与腹板710相对的第一唇缘728在弯曲过渡段760处从第一凸缘720延伸。第一唇缘沿着钢桩高度H₇₀₀的方向延伸，并且平行于腹板710的内表面716和外表面715。第一唇缘728还可包括过渡到折返段729的弯曲过渡段780。折返段729从第一唇缘728朝腹板710向内延伸。折返段729平行于凸缘720的第一外表面724和第二外表面726。

像第一凸缘720一样，第二凸缘730也可包括一个或多个不连续部分，这些不连续部分可表征为波纹。在图24的实例中，第二凸缘730包括沿着钢桩宽度W₇₀₀居中形成的一个凸缘波纹732。凸缘波纹732是由从凸缘730的第一外表面734与第二外表面736之间向内延伸的半径R₇₃₂形成的弧形。与腹板710相对的第二唇缘738在弯曲过渡段770处从第二凸缘730延伸。第二唇缘沿着钢桩高度H₇₀₀的方向延伸，并且平行于腹板710的内表面716和外表面715。第二唇缘728还可包括过渡到折返段739的弯曲过渡段790。折返段739从唇缘728朝腹板710向内延伸。折返段739平行于第二凸缘730的第一外表面734和第二外表面736。

在图24的实例中，形成钢桩700的钢板的厚度T是0.062英寸(1.575毫米)。在一些实例中，形成钢桩700的钢板的厚度可以是2毫米或更小。在其它实例中，形成钢桩700的钢板的厚度可以是2.5毫米或更小。图24的UHSW钢桩700的第一凸缘720和/或第二凸缘730还可包括一个或多个通孔和/或一个或多个狭槽。所述通孔和所述狭槽可用于将诸如太阳能装置、高速公路护栏等物品固定到钢桩上。或者或另外，一个或多个通孔和/或一个或多个狭槽可设置在腹板710中。

在图24的UHSW钢桩700的实例中，UHSW钢桩包括恒定的厚度T。该恒定厚度可小于或等于2.5毫米、小于或等于2.0毫米、或者小于或等于1.6毫米。恒定厚度T是通过如上文所述的每个特征保持的。更具体地说，所述恒定厚度是通过从钢板冷成形UHSW钢桩的过程产生的。在一个实例中，所述钢板的宽度是50英寸。图24的C形槽桩的轮廓是从钢板的宽度产生的，因此具有50英寸或更小的总横截面材料长度。更具体地说，总横截面材料长度可以是钢板的宽度的一半或三分之一。在图24的实例中，钢桩的高度H₇₀₀大于钢桩的宽度W₇₀₀。在图24的实例中，钢桩700关于平分钢桩700的高度H₇₀₀的轴线对称。图24的典型UHSW钢桩例如可以是C6x4、C8x4、C8x4.5、C8x5、C8x6、C10x8、C12x8、C12x10、C14x10、C14x12(英寸)等。在一些实例中，腹板或高度可在6-12英寸的范围内，凸缘或宽度可在2-8英寸的范围内。在其它实例中，腹板或高度可在4-14英寸的范围内，凸缘或宽度可在1-10英寸的范围内。

为了表明抗弯性，对多个具有图24的横截面的桩700进行了在上文中参照图13和22说明的相同的弯曲试验。在第一弯曲试验中，图24的被测桩700的高度H₇₀₀为8英寸，宽度W₇₀₀为4英寸，材料厚度T为0.062英寸(0.1575毫米)，并被称为C8x4。图25示出了图24的C8x4桩700的载荷挠度曲线，该载荷挠度曲线是从被指定为S1、S2、S3、S4和S5的试验获得的。对于试验S1-S5，将传感器置于腹板上。在破坏之前未观察到局部翘曲。对于26000ksi-29000ksi(179GPa-200GPa)的钢的弹性模量(E)，图25中的曲线的斜率分别与6.2英寸⁴至5.6英寸⁴的惯性转矩对应。

下面的表14示出了与图24的C8x4桩700对应的样品的最大载荷和非线性开始时的载荷。

表14

下面的表15示出了在测试期间观察到的与图24的C8x4桩700对应的样品的弹性刚度。

表15

下面的表16示出了与图24的C8x4桩700对应的样品在50％载荷下的挠度。

表16

现在请转到图26，其中示出了UHSW钢桩800，该UHSW钢桩是包括腹板810、第一凸缘820和第二凸缘830的C形槽桩，并且是波纹C形槽或NCW桩和图24的C形槽桩700的一种变化形式。图26的钢桩800的横截面与图24的钢桩700的横截面基本相同，不同之处是图26的桩800增加了第二折返段829B和839B。在其它方面，与图24的桩700类似，桩800具有腹板810，该腹板810在钢桩800的高度H₈₀₀上延伸，并且在弯曲过渡段840处过渡至位于第一端811处的第一凸缘820。腹板810还在弯曲过渡段850处过渡至位于第二端812处的第二凸缘830。每个弯曲过渡段840、850分别具有半径R₈₄₀、R₈₅₀。每个弯曲过渡段840、850分别从相应的第一凸缘820或第二凸缘830沿着由半径R₈₄₀、R₈₅₀形成的弧延伸。图26的弯曲过渡段840、850的弧形延伸90度。

在图26中，腹板810包括一个或多个不连续部分，这些不连续部分可表征为波纹，这些波纹是具有半径的弧形。具体而言，第一凸缘820包括由半径R₈₁₄形成的第一弧形814和由半径R₈₁₆形成的第二弧形816。在图26的实例中，第一弧形814和第二弧形816沿着钢桩宽度W₈₀₀均等地隔开。半径R₈₁₄、₈₁₆从腹板815的外表面810向内延伸。

第一凸缘820也可包括一个或多个不连续部分，这些不连续部分可表征为波纹。在图26的实例中，第一凸缘820包括沿着钢桩宽度W₈₀₀居中形成的一个凸缘波纹822。凸缘波纹822是由从凸缘820的第一外表面824与第二外表面826之间向内延伸的半径R₈₂₂形成的弧形。与腹板810相对的第一唇缘828在弯曲过渡段860处从第一凸缘820延伸。第一唇缘沿着钢桩高度H₈₀₀的方向延伸，并且平行于腹板810的内表面816和外表面815。第一唇缘828还可包括过渡到第一折返段829A的弯曲过渡段880。第一折返段829A从第一唇缘828朝腹板810向内延伸。第一折返段829A平行于凸缘820的第一外表面824和第二外表面826。还可设置第二折返段839B。与图22的桩600的第二折返段629B类似，第二折返段829B可向腹板820的方向折返。更具体地说，第二折返段829B按相对于第一折返段829A倾斜的角度朝第二凸缘820折返。在此应理解，第二折返段829B也可向相反方向折返(例如朝着相对的凸缘)。在此还应理解，第二折返段829B可相对于第一折返段829A成90度的角度折返。可将具有第二折返段的桩更一般地描述为具有三重边。

像第一凸缘820一样，第二凸缘830也可包括一个或多个不连续部分，这些不连续部分可表征为波纹。在图26的实例中，第二凸缘830包括沿着钢桩宽度W₈₀₀居中形成的一个凸缘波纹832。凸缘波纹832是由从凸缘830的第一外表面834与第二外表面836之间向内延伸的半径R₈₃₂形成的弧形。与腹板810相对的第二唇缘838在弯曲过渡段870处从第二凸缘830延伸。第二唇缘沿着钢桩高度H₈₀₀的方向延伸，并且平行于腹板810的内表面816和外表面815。第二唇缘828还可包括过渡到第一折返段839A的弯曲过渡段890。第一折返段839A从唇缘828朝腹板810向内延伸。第一折返段839A平行于第二凸缘830的第一外表面834和第二外表面836。还可设置第二折返段839B。与图22的桩600的第二折返段639B类似，第二折返段839B可向腹板830的方向折返。更具体地说，第二折返段839B按相对于第一折返段839A倾斜的角度朝第二凸缘830折返。

在图26的实例中，形成钢桩800的钢板的厚度T是0.062英寸(1.575毫米)。在一些实例中，形成钢桩800的钢板的厚度可以是2毫米或更小。在其它实例中，形成钢桩800的钢板的厚度可以是2.5毫米或更小。图26的UHSW钢桩800的第一凸缘820和/或第二凸缘830还可包括一个或多个通孔和/或一个或多个狭槽。所述通孔和所述狭槽可用于将诸如太阳能装置、高速公路护栏等物品固定到钢桩上。或者或另外，一个或多个通孔和/或一个或多个狭槽可设置在腹板810中。

在图26的UHSW钢桩800的实例中，UHSW钢桩包括恒定的厚度T。该恒定厚度可小于或等于2.5毫米、小于或等于2.0毫米、或者小于或等于1.6毫米。恒定厚度T是通过如上文所述的每个特征保持的。更具体地说，所述恒定厚度是通过从钢板冷成形UHSW钢桩的过程产生的。在一个实例中，所述钢板的宽度是50英寸。图26的C形槽桩的轮廓是从钢板的宽度产生的，因此具有50英寸或更小的总横截面材料长度。更具体地说，总横截面材料长度可以是钢板的宽度的一半或三分之一。在图26的实例中，钢桩的高度H₈₀₀大于钢桩的宽度W₈₀₀。在图26的实例中，钢桩800关于平分钢桩800的高度H₈₀₀的轴线对称。图26的典型UHSW钢桩例如可以是C6x4、C8x4、C8x4.5、C8x5、C8x4.5、C8x5、C8x6、C10x8、C12x8、C12x10、C14x10、C14x12(英寸)等。在一些实例中，腹板或高度可在6-12英寸的范围内，凸缘或宽度可在2-8英寸的范围内。在其它实例中，腹板或高度可在4-14英寸的范围内，凸缘或宽度可在1-10英寸的范围内。

为了表明抗弯性，对图26的多个桩800进行了在上文中参照图13、22和24说明的相同的弯曲试验。在第一弯曲试验中，图24的被测桩800的高度H₈₀₀为8英寸，宽度W₈₀₀为5英寸，材料厚度T为0.062英寸(0.1575毫米)，并被称为C8x5。图27示出了图26的C8x5桩800的载荷挠度曲线，该载荷挠度曲线是从被指定为S1、S2、S3、S4和S5的试验获得的。对于试验S1-S5，将传感器置于腹板上。在破坏之前未观察到局部翘曲。对于26000ksi-29000ksi(178GPa-200GPa)的钢的弹性模量(E)，图27中的曲线的斜率分别与11.8英寸⁴至13.2英寸⁴的惯性转矩对应。

下面的表17示出了与图26的C8x5桩800对应的试样的最大载荷和非线性开始时的载荷。

表17

下面的表18示出了在测试期间观察到的与图26的C8x5桩800对应的样品的弹性刚度。

表18

下面的表19示出了与图26的C8x5桩800对应的样品在50％载荷下的挠度。

表19

在第二弯曲试验中，图26的被测桩800的高度H₈₀₀为8英寸，宽度W₈₀₀为4.5英寸，材料厚度T为0.062英寸(0.1575毫米)，并被称为C8x4.5。图28示出了图26的C8x4.5桩800的载荷挠度曲线，该载荷挠度曲线是从被指定为S1、S2、S3和S4的试验获得的。对于试验S1-S4，将传感器置于腹板上。在破坏之前未观察到局部翘曲。

下面的表20示出了与图26的C8x4.5桩800对应的试样的最大载荷和非线性开始时的载荷。

表20

下面的表21示出了在测试期间观察到的与图26的C8x4.5桩800对应的样品的弹性刚度。

表21

下面的表22示出了与图26的C8x4.5桩800对应的样品在50％载荷下的挠度。

表22

如上文中的实例所示，由薄铸钢带制成的钢桩的形状细节对抗弯性有很大影响。具体而言，与图13的桩300的波纹313相比，图22的桩600的V形过渡段613显著提高了抗弯性。此外，与图13的桩300的波纹313相比，图24的桩700的多个波纹弧形714、716也提高了抗弯性。最后，与图24的可比的桩700相比，增加第二折返段(例如图26的桩800的第二折返段838B、839B)提高了抗弯性。因此，已经发现，本文公开的这些特征进一步提高了由本文公开的UHSW钢桩制成的钢桩的性能。

除了性能特征之外，上述弯曲试验还示出了产生综合硬度和韧性的钢桩以及相应形状，这些钢桩在保持小于或等于2.5毫米、小于或等于2.0毫米、或者甚至小于或等于1.6毫米的厚度的同时能够承受被打入地面中的虐待。这种厚度减小还提供了更容易打入地下的钢桩，与由厚得多的材料制成的桩相比，在将这些桩打入地下时遇到的阻力小得多。换句话说，本发明的UHSW钢桩及其形状提供了一种在减小的材料厚度下不仅表现出硬度而且表现出韧性的产品。相比之下，现有技术的桩随着硬度的提高会表现出脆性提高。这种动态变化由图29-30的对比例最佳地示出。图29示出了本公开的UHSW钢桩300在被打入基岩中之后的照片复现图。图29的钢桩300具有图13的钢桩300的横截面。相比之下，图30示出了由50级宽翼缘梁产生的钢桩301在被打入相同基岩中之后的照片复现图。如这些复现图所示，UHSW钢桩在桩的顶部侧未发生任何变形，该顶部侧是施加力以将桩打入地面中的位置。相比之下，50级宽翼缘梁显现出在桩的顶部侧发生了显著变形或损坏，该顶部侧是施加力以将桩打入地面中的位置。这表明了在现有技术的桩中存在的缺陷，而本公开的具有减小的厚度的UHSW钢桩没有表现出这些缺陷。

为了进一步说明本公开的UHSW钢桩的特征，示出了UHSW钢桩(如上文所述的C8x5)的自由端点载荷和在容许点载荷下的自由端挠度。此外，在图31-32中将UHSW钢桩的这些特性分别与现有技术的宽翼缘梁桩(50级W6x7和50级W6.9)进行了比较。图31的图示出了每个桩的固定悬臂的自由端的容许点载荷。图32的图示出了每个桩在标明的容许点载荷下的自由端挠度。该数据表明施加到从地面伸出的钢桩自由端的潜在风载荷或力的影响。除了上述特性之外，图31-32还表明本公开的UHSW钢桩在材料厚度减小的情况下与现有技术的桩的性能相当，甚至超过现有技术的桩的性能。

图31-32的特性复现在下面的表23和表24中。此外，表23和24示出了在本公开中所确定的另外的现有技术宽翼缘梁和另外的UHSW钢桩的相应特性。

表23

表24

如上述的许多实例所示，钢桩形状的各种特征提供了改善的特性。在此应理解，每种钢桩形状的相应特征在本文中的钢桩实例之间是可互换和/或可组合的。具体而言，上述弯曲试验表明了在进行弯曲试验时提高钢桩的抗弯性的多种特征。提高钢桩的抗弯性的特征的例子包括布置在腹板和/或凸缘和/或第二折返段的V形过渡段。还发现，由这些特征之中的每一种实现的抗弯性还必须在钢桩的整个横截面上平衡，否则本公开的钢桩可能会扭曲、翘曲或因局部承载破坏而损坏(如上文中的实例所示，在达到局部承载破坏之前未表现出或达到真正的局部翘曲损坏或其它翘曲损坏)，因而达不到其全部潜力。考虑到这个问题，下面提供了另外的桩实例900和1000，以说明钢桩形状的许多另外的变化形式，这些变化形式可通过互换和/或组合上述的许多桩形状的特征来实现。

图33示出了UHSW钢桩900，该UHSW钢桩是图22的M形槽桩的一种变化形式。图33的钢桩900包括腹板910、第一凸缘920和第二凸缘930。图33的钢桩900的腹板910在钢桩900的高度H₉₀₀上延伸，并在弯曲过渡段940处过渡至位于第一端911处的第一凸缘920。腹板910还在弯曲过渡段950处过渡至位于第二端912处的第二凸缘930。每个弯曲过渡段940、950分别具有半径R₉₄₀、R₉₅₀。每个弯曲过渡段940、950分别从相应的第一凸缘920或第二凸缘930沿着由半径R₉₄₀、R₆₅₀形成的弧延伸。图33的弯曲过渡段940、950的弧形以90度角度延伸。

在图33中，腹板910包括不连续部分，该不连续部分是V形过渡段913。V形过渡段913相对于腹板910沿着与每个凸缘920、930相同的方向延伸。V形过渡段913相对于钢桩高度H₉₀₀居中。V形过渡段913的顶点916在与凸缘在钢桩宽度W₉₀₀上延伸的方向相同的方向上偏离腹板910的外表面915。或者或另外，顶点916可被称为相对于腹板910凹陷或相对于腹板910的外表面915凹陷。V形过渡段的相对的侧面917、918相对于腹板910成一个倾斜角度。在一个实例中，相对的侧面917、918相对于彼此成直角。

请继续参考图33，第一凸缘920和第二凸缘930也可包括一个或多个不连续部分。与图22的实例不同的是，图33的桩900的不连续部分可表征为弧形的波纹，而在图22的实例中，凸缘的不连续部分是V形过渡段。在图33的实例中，第一凸缘920包括沿着钢桩宽度W₉₀₀居中形成的一个凸缘波纹922。凸缘波纹922是由从凸缘920的第一外表面924与第二外表面926之间向内延伸的半径R₉₂₂形成的弧形。与腹板910相对的第一唇缘928在弯曲过渡段960处从第一凸缘920延伸。第一唇缘沿着钢桩高度H₉₀₀的方向延伸，并且平行于腹板910的内表面916和外表面915。第一唇缘928还可包括过渡到第一折返段929A的弯曲过渡段980。第一折返段929A从第一唇缘928朝腹板910向内延伸。第一折返段929A平行于凸缘920的第一外表面924和第二外表面926。还可设置第二折返段939B。第二折返段929B可向腹板920的方向折返。更具体地说，第二折返段929B按相对于第一折返段929A倾斜的角度朝第二凸缘920折返。在此应理解，第二折返段929B也可向相反方向折返(例如朝着相对的凸缘)。在此还应理解，第二折返段929B可相对于第一折返段929A成90度的角度折返。可将具有第二折返段的桩更一般地描述为具有三重边。

像第一凸缘920一样，第二凸缘930也可包括一个或多个不连续部分，这些不连续部分可表征为波纹。在图33的实例中，第二凸缘930包括沿着钢桩宽度W₉₀₀居中形成的一个凸缘波纹932。凸缘波纹932是由从凸缘930的第一外表面934与第二外表面936之间向内延伸的半径R₉₃₂形成的弧形。与腹板910相对的第二唇缘938在弯曲过渡段970处从第二凸缘930延伸。第二唇缘沿着钢桩高度H₉₀₀的方向延伸，并且平行于腹板910的内表面916和外表面915。第二唇缘928还可包括过渡到第一折返段939A的弯曲过渡段990。第一折返段939A从唇缘928朝腹板910向内延伸。第一折返段939A平行于第二凸缘930的第一外表面934和第二外表面936。还可设置第二折返段939B。第二折返段939B可向腹板930的方向折返。更具体地说，第二折返段939B按相对于第一折返段939A倾斜的角度朝第二凸缘930折返。

在图33的实例中，形成钢桩900的钢板的厚度T是0.062英寸(1.575毫米)。在一些实例中，形成钢桩900的钢板的厚度可以是2毫米或更小。在其它实例中，形成钢桩900的钢板的厚度可以是2.5毫米或更小。图33的UHSW钢桩900的第一凸缘920和/或第二凸缘930还可包括一个或多个通孔和/或一个或多个狭槽。所述通孔和所述狭槽可用于将诸如太阳能装置、高速公路护栏等物品固定到钢桩上。或者或另外，一个或多个通孔和/或一个或多个狭槽可设置在腹板910中。

在图33的UHSW钢桩900的实例中，UHSW钢桩包括恒定的厚度T。该恒定厚度可小于或等于2.5毫米、小于或等于2.0毫米、或者小于或等于1.6毫米。恒定厚度T是通过如上文所述的每个特征保持的。更具体地说，所述恒定厚度是通过从钢板冷成形UHSW钢桩的过程产生的。在一个实例中，所述钢板的宽度是50英寸。图33的钢桩900的轮廓是从钢板的宽度产生的，因此具有50英寸或更小的总横截面材料长度。更具体地说，总横截面材料长度可以是钢板的宽度的一半或三分之一。在V形过渡段和波纹处，在每一层和过渡段保持材料厚度T。在图33的实例中，钢桩的高度H₇₀₀大于钢桩的宽度W₇₀₀。在图33的实例中，钢桩900关于平分钢桩900的高度H₉₀₀的轴线对称。图33的典型UHSW钢桩例如可以是6×4、8×4.5、8×5、8×6、10×8、12×8、12×10、14×10、14×12(英寸)等。在一些实例中，腹板或高度可在6-12英寸的范围内，凸缘或宽度可在2-8英寸的范围内。在其它实例中，腹板或高度可在4-14英寸的范围内，凸缘或宽度可在1-10英寸的范围内。

现在请转到图34，UHSW钢桩1000包括腹板1010、第一凸缘1020和第二凸缘1030，更具体地说，该钢桩是图22的波纹M形槽桩的一种变化形式。与图22的钢桩类似，图34的钢桩1000的腹板1010在钢桩1000的高度H₁₀₀₀上延伸，并且在弯曲过渡段1040处过渡至位于第一端1011处的第一凸缘1020。腹板1010还在弯曲过渡段1050处过渡至位于第二端1012处的第二凸缘1030。每个弯曲过渡段1040、1050分别具有半径R₁₀₄₀、R₁₀₅₀。每个弯曲过渡段1040、1050分别从相应的第一凸缘1020或第二凸缘1030沿着由半径R₁₀₄₀、R₁₀₅₀形成的弧延伸。图34的弯曲过渡段1040、1050的弧形延伸90度。

在图34中，腹板1010包括不连续部分，该不连续部分是V形过渡段1013。V形过渡段1013相对于腹板1010沿着与每个凸缘1020、1030相同的方向延伸。V形过渡段1013相对于钢桩高度H₁₀₀₀居中。V形过渡段1013的顶点1016在与凸缘在钢桩宽度W₁₀₀₀上延伸的方向相同的方向上偏离腹板1010的外表面1015。或者或另外，顶点1016可被称为相对于腹板1010凹陷或相对于腹板1010的外表面1015凹陷。V形过渡段的相对的侧面1017、1018相对于腹板1010成一个倾斜角度。在一个实例中，相对的侧面1017、1018相对于彼此成直角。

请继续参考图34，第一凸缘1020也可包括一个或多个不连续部分，其中所述不连续部分是V形过渡段。在图34的实例中，第一凸缘1020包括沿着钢桩宽度W₁₀₀₀居中形成的一个V形过渡段1022。在一些实例中，波纹、弧形和/或V形过渡段可在单个桩的凸缘和腹板上或凸缘与腹板之间互换和/或组合。在图34中，V形过渡段1022从凸缘1020的第一外表面1024和第二外表面1026向内延伸。与腹板1010相对的第一唇缘1028在弯曲过渡段1060处从第一凸缘1020延伸。第一唇缘沿着钢桩高度H₁₀₀₀的方向延伸，并且平行于腹板1010的外表面1015。第一唇缘1028还可包括过渡到第一折返段1029A的弯曲过渡段1080。第一折返段1029A从第一唇缘1028朝腹板1010向内延伸。第一折返段1029A平行于凸缘1020的第一外表面1024和第二外表面1026。还可设置第二折返段1039B。第二折返段1029B可向腹板1020的方向折返。更具体地说，第二折返段1029B按相对于第一折返段1029A倾斜的角度朝第二凸缘1020折返。在此应理解，第二折返段1029B也可向相反方向折返(例如朝着相对的凸缘)。在此还应理解，第二折返段1029B可相对于第一折返段1029A成90度的角度折返。可将具有第二折返段的桩更一般地描述为具有三重边。

像第一凸缘1020一样，第二凸缘1030也可包括一个或多个不连续部分，其中所述不连续部分是V形过渡段。在图34的实例中，第二凸缘1030包括沿着钢桩宽度W₁₀₀₀居中形成的一个V形过渡段1032。在一些实例中，波纹、弧形和/或V形过渡段可在单个桩的凸缘和腹板上或凸缘与腹板之间互换和/或组合。在图34中，V形过渡段1032从凸缘1030的第一外表面1034和第二外表面1036向内延伸。与腹板1010相对的第一唇缘1038在弯曲过渡段1070处从第二凸缘1030延伸。第一唇缘沿着钢桩高度H₁₀₀₀的方向延伸，并且平行于腹板1010的外表面1015。第一唇缘1038还可包括过渡到第一折返段1039A的弯曲过渡段1090。第一折返段1039A从唇缘1028朝腹板1010向内延伸。第一折返段1039A平行于第二凸缘1030的第一外表面1034和第二外表面1036。还可设置第二折返段1039B。第二折返段1039B可向腹板1030的方向折返。更具体地说，第二折返段1039B按相对于第一折返段1039A倾斜的角度朝第二凸缘1030折返。

在图34的实例中，形成钢桩1000的钢板的厚度T是0.062英寸(1.575毫米)。在一些实例中，形成钢桩1000的钢板的厚度可以是2毫米或更小。在其它实例中，形成钢桩1000的钢板的厚度可以是2.5毫米或更小。图34的UHSW钢桩1000的第一凸缘1020和/或第二凸缘1030还可包括一个或多个通孔和/或一个或多个狭槽。所述通孔和所述狭槽可用于将诸如太阳能装置、高速公路护栏等物品固定到钢桩上。或者或另外，一个或多个通孔和/或一个或多个狭槽可设置在腹板1010中。

在图34的UHSW钢桩1000的实例中，UHSW钢桩包括恒定的厚度T。该恒定厚度可小于或等于2.5毫米、小于或等于2.0毫米、或者小于或等于1.6毫米。恒定厚度T是通过如上文所述的每个特征保持的。更具体地说，所述恒定厚度是通过从钢板冷成形UHSW钢桩的过程产生的。在一个实例中，所述钢板的宽度是50英寸。图34的钢桩1000的轮廓是从钢板的宽度产生的，因此具有50英寸或更小的总横截面材料长度。更具体地说，总横截面材料长度可以是钢板的宽度的一半或三分之一。在V形过渡段处，在每一层和过渡段保持材料厚度T。在图34的实例中，钢桩的高度H₁₀₀₀大于钢桩的宽度W₁₀₀₀。在图34的实例中，钢桩1000关于平分钢桩1000的高度H₁₀₀₀的轴线对称。图34的典型UHSW钢桩例如可以是6×4、8×4.5、8×5、8×6、10×8、12×8、12×10、14×10、14×12(英寸)等。在一些实例中，腹板或高度可在6-12英寸的范围内，凸缘或宽度可在2-8英寸的范围内。在其它实例中，腹板或高度可在4-14英寸的范围内，凸缘或宽度可在1-10英寸的范围内。

如相对于上文中的每种形状所述，弧形可在过渡处包括一个或多个平坦段或平坦部分。例如，图13的腹板波纹313是位于多个真实弧形之间的平坦部分，在该处，图13的波纹313从腹板310过渡。应理解，在本文中所用的术语“弧形”在其过渡时可包括一个或多个平坦部分。这些平坦部分可分开由平坦部分分隔的两个45°弧，以形成90°弧。或者，在本文中说明的每个弧形可以是真正的弧。真正的弧是不包含平坦部分的弧。换句话说，在本公开中，可利用弧形来定义可以是弧和平坦部分的组合的弯曲过渡段，而利用真正的弧来定义只有曲率的弯曲过渡段。上述的每个弧形也可以是真正的弧。在需要在弧形中包括平坦部分以完成或便于冷轧成形过程的情况下，通常利用弧形的平坦部分或过渡段作为冷轧成形的实际组成部分。这些平坦部分还为不连续部分提供了加强特性。典型情况下，可在上述的每个实例中在弧的每个过渡处(例如弧的入口、弧的每个45°处、弧的出口等)设置厚度为材料的厚度T的1倍(例如厚度的1倍或等于厚度)的平坦部分。但是，在某些情况下，平坦部分本身可能为在此处另外定义的不连续部分赋予形状。具体而言，如上文所述，图13的腹板波纹313仅是一个超过多个弧之间的材料的厚度T的1倍的平坦部分。此外，所述V形不连续部分也包括平坦部分，例如图22的V形不连续部分的相对侧面617、618。可在作为V形不连续部分的相对侧面617、618的平坦部分之间另外地设置弧形。因此，可以说，每个不连续部分(例如弧形、V形过渡段、弯曲过渡段等)可包括一个或多个至少是材料厚度T的1倍的平坦部分，除非在发明中采用真正的弧。因此，在一些实例中，腹板和/或凸缘的不连续部分可以是真正的弧、平坦部分、真正的弧、平坦部分等的组合，其中平坦部分的厚度至少是厚度的1倍。在一些实例中，平坦部分的厚度可大于1倍厚度(例如至少2倍、至少3倍、至少4倍、至少5倍等)，从而为过渡段的真正的弧之间的不连续部分赋予另外的形状。在其它实例中，腹板和/或凸缘的不连续部分可以是真正的弧。在其它实例中，腹板和/或凸缘的不连续部分可以是真正的弧和具有平坦部分的弧的组合。

本公开的UHSW钢桩还实现了包装和运输的改善。图35示出了本公开的UHSW钢桩的一个实例的槽形的嵌套布置形式。在该特定实例中所依赖的形状是参照本公开的图33所述和所示的形状。在此应理解，在这种嵌套布置形式中，也可依赖在本文中公开的其它形状。图35的嵌套布置形式包括以相互重叠和互锁的形态布置的三个桩1110、1120和1130。第一个桩1110与腹板一起竖直布置，第二个桩1120与腹板一起倒置布置，而第三个桩1130与腹板一起竖直布置。在该嵌套布置形式中，第一个桩的一个凸缘与第二个桩1120的一个凸缘重叠，而第三个桩1130的一个凸缘与第二个桩1120的另一个凸缘重叠。可向嵌套布置中增加另外的桩以进行运输，并且多组嵌套布置可进一步叠置。叠置的嵌套布置可设置在货盘上，以提高移动性。提供嵌套布置的能力与减小的材料厚度相结合，通过降低运输的重量和空间要求提高了货运效率。具体而言，与常规的桩相比，在每辆运输车辆上可放置多达两倍数量的本公开的钢桩。此外，由于所述的嵌套布置形式在桩之间具有互锁装置，因此该嵌套布置形式提高了被运输的载荷的稳定性。

总而言之，超高强度耐候钢桩的一些实例包括具有小于或等于2.5毫米、小于或等于2.0毫米或小于或等于1.6毫米的厚度的铸态材料。所述铸态材料厚度是薄铸钢带的厚度，该薄铸钢带被冷轧成形为具有腹板和一个或多个凸缘以及6.0或更高的腐蚀指数的钢桩。所述超高强度耐候钢桩还可包括700至1600MPa的材料屈服强度、1000至2100MPa的材料拉伸强度和1％至10％之间的材料伸长率。所述超高强度耐候钢桩的材料成分可包含足以使包晶点远离碳区和/或提高包晶点的转变温度的镍含量，以形成具有至少75体积％的马氏体或马氏体加贝氏体的微观结构的碳合金钢带。

一种UHSW钢桩可以是包括由碳合金钢带冷轧成形的腹板以及一个或多个凸缘或上述形状之一的钢桩，所述碳合金钢板的成分按重量计包含0.20％至0.35％的碳、少于1.0％的铬、0.7％至2.0％的锰、0.10％至0.50％的硅、0.1％至1.0％的铜、少于或等于0.12％的铌、少于0.5％的钼、0.5％至1.5％的镍、并且是含有少于0.01％的铝的硅镇静钢，其中所述碳合金钢带具有包含至少75体积％的马氏体或马氏体加贝氏体的微观结构、700至1600MPa的屈服强度，1000至2100MPa的抗拉强度、1％至10％的伸长率，并具有6.0或更高的腐蚀指数。在一个实例中，所述钢桩可以是由铸态厚度小于或等于2.5毫米的碳合金钢带冷轧成形的。在另一个实例中，所述钢桩可以是由小于或等于2.0毫米或小于或等于1.6毫米的钢带冷轧成形的。在另一个实例中，所述钢桩可以是由厚度在1.4毫米和1.5毫米之间或者厚度是1.4毫米或1.5毫米的钢板冷轧成形的。所述钢桩可以是槽形桩，例如C形槽桩、M形槽桩、箱形槽桩、双槽桩等。或者或另外，所述钢桩可以是I形构件、角钢、结构T形件、中空结构型材、双角钢、S形件、管等。此外，许多这些构件可连接在一起(例如焊接在一起)，以形成单个钢桩。在此应理解，还可从轻型超高强度耐候钢板制成其它产品。此外，在此应理解，可从超高强度耐候钢制成其它产品，所述超高强度耐候钢不是通过双辊连铸机生产的，相反，可通过其它方法生产超高强度产品。

在下文中提供了超高强度耐候钢的其它实例：

一种轻型超高强度钢板，包括：铸态厚度小于或等于2.5毫米的碳合金钢带，其成分包括：

(i)按重量计，0.20％至0.35％的碳、少于1.0％的铬、0.7％至2.0％的锰、0.10％至0.50％的硅、0.1％至1.0％的铜、少于或等于0.12％的铌、少于0.5％的钼、0.5％至1.5％的镍，并且所述钢桩是含有少于0.01％的铝的硅镇静钢，并包含

(ii)余量的铁和由熔化导致的杂质；

其中在所述成分中，镍使包晶点远离碳区和/或提高包晶点的转变温度，以形成碳合金钢带，该碳合金钢带具有包含至少75体积％的马氏体或马氏体加贝氏体的微观结构、700至1600MPa之间的屈服强度、1000至2100MPa之间的抗拉强度和1％至10％之间的伸长率，并且没有缺陷。

在上述的一个实例中，所述轻型超高强度钢板具有包含至少75体积％的马氏体的微观结构。在上述的另一个实例中，所述轻型超高强度钢板具有包含至少90体积％的马氏体的微观结构。在上述的另一个实例中，所述轻型超高强度钢板具有包含至少95体积％的马氏体的微观结构。

在上述的一个实例中，所述轻型超高强度钢板包含少于5ppm的硼。

在上述的一个实例中，所述轻型超高强度钢板包含0.05％至0.12％的铌。

在上述的一个实例中，所述钢板中的马氏体是由粒径大于100微米的奥氏体晶粒形成的。

在上述的一个实例中，所述钢板中的马氏体是由粒径大于150微米的奥氏体晶粒形成的。

在上述的一个实例中，在快速冷却之前，还将对钢板热轧至15％至50％的轧减量。

在上述的一个实例中，在快速冷却之前，将碳合金钢板热轧至比铸态厚度减少15％至35％的热轧厚度。

在上述的一个实例中，所述钢板是具有6.0或更高的腐蚀指数的耐候钢。

一种制造轻型超高强度耐候钢板的方法，包括以下步骤：

(a)制备熔融钢熔体，其包含：

(i)按重量计，0.20％至0.35％的碳、少于1.0％的铬、0.7％至2.0％的锰、0.10％至0.50％的硅、0.1％至1.0％的铜、少于或等于0.12％的铌、少于0.5％的钼、0.5％至1.5％的镍，并且所述钢桩是含有少于0.01％的铝的硅镇静钢，并包含

(ii)余量的铁和由熔化导致的杂质；

(b)使熔体形成支撑在一对冷却铸辊的铸造表面上的铸池，这对冷却铸辊之间设有辊隙；

(c)使铸辊相对旋转，并在高于10.0兆瓦/平方米的热通量下使熔体固化成从辊隙向下输送的厚度小于2.5毫米的钢板，并在非氧化气氛中以高于15℃/秒的冷却速度将钢板冷却至低于1100℃且高于Ar₃温度的温度；以及

(d)快速冷却，以形成具有包含至少75体积％的马氏体或马氏体加贝氏体的微观结构、700至1600MPa的屈服强度、1000至2100MPa的抗拉强度和1％至10％的伸长率的钢板，其中镍使包晶点远离碳区和/或提高包晶点的转变温度，以抑制高强度马氏体钢板中的裂纹或缺陷的形成。

在上述的一个实例中，所述微观结构具有至少75％体积的马氏体。在上述的另一个实例中，所述微观结构具有至少90％体积的马氏体。在上述的另一个实例中，所述微观结构具有至少95％体积的马氏体。

在上述的一个实例中，所述碳合金钢板包含少于5ppm的硼。

在上述的一个实例中，所述碳合金钢板包含0.05％至0.12％的铌。

在上述的一个实例中，所述钢板中的马氏体是由粒径大于100微米的奥氏体晶粒形成的。

在上述的一个实例中，所述钢板中的马氏体是由粒径大于150微米的奥氏体晶粒形成的。

在上述的一个实例中，在快速冷却之前，将钢板热轧至比铸态厚度减少15％至50％的热轧厚度。

在上述的一个实例中，在快速冷却之前，将钢板热轧至比铸态厚度减少15％至35％的热轧厚度。

在上述的一个实例中，所述高强度钢板是没有缺陷的。

本发明还公开了一种钢桩，该钢桩包括由铸造厚度小于或等于2.5毫米的铸造碳合金钢板冷轧成形的腹板以及一个或多个凸缘，所述碳合金钢板的成分按重量计包含0.20％至0.35％的碳、少于1.0％的铬、0.7％至2.0％的锰、0.10％至0.50％的硅、0.1％至1.0％的铜、少于或等于0.12％的铌、少于0.5％的钼、0.5％至1.5％的镍、并且是含有少于0.01％的铝的硅镇静钢，其中所述碳合金钢板具有包含至少75体积％的马氏体或马氏体加贝氏体的微观结构、700至1600MPa的屈服强度，1000至2100MPa的抗拉强度、1％至10％的伸长率，并且没有缺陷。

在上述的一个实例中，所述轻型超高强度钢板具有包含至少75体积％的马氏体的微观结构。在上述的另一个实例中，所述轻型超高强度钢板具有包含至少90体积％的马氏体的微观结构。在上述的另一个实例中，所述轻型超高强度钢板具有包含至少95体积％的马氏体的微观结构。

在上述的一个实例中，所述钢桩的碳合金钢板包含少于5ppm的硼。

在上述的一个实例中，所述钢桩的碳合金钢板包含0.05％至0.12％的铌。

在上述的一个实例中，所述钢桩中的马氏体是由粒径大于100微米的奥氏体晶粒形成的。

在上述的一个实例中，所述钢桩中的马氏体是由粒径大于150微米的奥氏体晶粒形成的。

在上述的一个实例中，在快速冷却之前，还将对钢板热轧至15％至50％的轧减量。

在上述的一个实例中，在快速冷却之前，将碳合金钢板热轧至比铸态厚度减少15％至35％的热轧厚度。

在上述的一个实例中，所述碳合金钢板是具有6.0或更高的腐蚀指数的耐候钢。

高摩擦轧制高强度耐候钢

在以下实例中，公开了一种高摩擦轧制高强度耐候钢板。超高强度耐候钢板的一个实例是通过以下步骤制成的：(a)制备熔融钢熔体，其包含：(i)按重量计，0.20％至0.40％的碳、少于1.0％的铬、0.7％至2.0％的锰、0.10％至0.50％的硅、0.1％至1.0％的铜、少于或等于0.12％的铌、少于0.5％的钼、0.5％至1.5％的镍，并且是含有少于0.01％的铝的硅镇静钢，并且包含(ii)余量的铁和由熔化导致的杂质；(b)在高于10.0兆瓦/平方米的热通量下固化成厚度小于或等于2.5毫米的钢板，并在快速冷却之前在非氧化气氛中以大于15℃/秒的冷却速度将该钢板冷却至低于1080℃且高于Ar₃温度的温度；(c)将薄铸钢带高摩擦轧制至比铸态厚度减少15％至50％的热轧厚度，产生基本上没有、实质上没有或没有原始奥氏体晶界凹陷并具有抹平图案的热轧钢带；以及(d)快速冷却以形成具有包含至少75体积％的马氏体或至少75体积％的马氏体加贝氏体的微观结构、700至1600MPa的屈服强度、1000至2100MPa的抗拉强度和1％至10％的伸长率的钢板。在本公开的此处和其它位置，伸长率指总伸长率。“快速冷却”指以超过100℃/秒的速度冷却至100至200℃。在添加镍的同时快速冷却本发明的成分能获得含有高达95％或更多的马氏体相的钢带。在一个实例中，快速冷却形成具有包含至少95体积％的马氏体或至少95体积％的马氏体加贝氏体的微观结构的钢板。镍的添加量必须足以使“包晶点”远离碳区，而在没有添加镍的相同成分中，包晶点存在于碳区中。具体而言，本发明人认为，成分中的镍有助于使包晶点远离碳区和/或提高成分的包晶点的转变温度，这似乎抑制了缺陷，并产生没有缺陷的超高强度耐候钢板。

高摩擦轧制超高强度耐候钢进一步改善了超高强度耐候钢的可成形性。ASTMA370弯曲试验标准规定了一种可成形性的测量方法。在实施例中，本公开的超高强度耐候钢总是能通过3T 180度弯曲试验。尤其是，高摩擦轧制通过剪切下的塑性变形从原始奥氏体晶界凹陷产生抹平痕迹。这些以抹平图案为特征的细长表面结构对于超高强度耐候钢的特性是有利的。具体而言，超高强度耐候钢的可成形性通过抹平图案得到了改善。

按重量计，所述钢带还可包含多于0.005％的铌或多于0.01％或0.02％的铌。按重量计，所述钢带可包含多于0.05％的钼或多于0.1％或0.2％的钼。所述钢带可以是含有少于0.008重量％的铝或少于0.006重量％的铝的硅镇静钢。熔融熔体可具有5至70ppm的游离氧含量。所述钢带可具有高于50ppm的总氧含量。夹杂物包括MnOSiO₂，通常50％的夹杂物的粒度小于5微米，并且该夹杂物有可能增强微观结构的演变，由此增强带材的机械特性。

可在高于10.0兆瓦/平方米的热通量下使熔体固化成厚度小于2.5毫米的钢带，并在非氧化气氛中以大于15℃/秒的冷却速度将该钢带冷却至低于1080℃且高于Ar₃温度的温度。非氧化气氛是通常由惰性气体(例如氮气、氩气、或者它们的混合物)构成的气氛，其中的含氧量少于大约5重量％。

在一些实施例中，所述钢带中的马氏体可源自粒径大于100微米的奥氏体晶粒。在其它实施例中，所述钢带中的马氏体可源自粒径大于150微米的奥氏体晶粒。在高于10兆瓦/平方米的热通量下进行快速凝固能够产生对后续的热轧之后的受控冷却做出反应的奥氏体晶粒尺寸，从而能够产生无缺陷的钢带。

如上文所述，这组实例的钢带可包括具有马氏体或马氏体加贝氏体的微观结构。马氏体是通过奥氏体的快速冷却或淬火在碳钢中形成的。奥氏体具有被称为面心立方(FCC)的特殊晶体结构。如果让奥氏体自然冷却，那么奥氏体会变成铁素体和渗碳体。但是，在奥氏体被快速冷却或淬火时，面心立方奥氏体会转变成碳过饱和的高应变体心四方(BCT)形式的铁素体。剪切变形产生大量的位错，这是钢的主要强化机制。在冷却过程中当奥氏体达到马氏体开始温度并且母奥氏体变得热力学不稳定时，马氏体反应开始。随着样品被淬火，越来越大百分比的奥氏体转变为马氏体，直到达到较低的转变温度，此时转变完成。

但是，马氏体钢易于产生大的原始奥氏体晶界凹陷，这在由低摩擦条件轧制钢形成的冷却薄钢带的热轧外表面上能观察到。酸洗或酸蚀步骤放大了这些瑕疵，导致缺陷和离层。现在引入高摩擦轧制作为替代方法，以克服低摩擦条件下轧制的马氏体钢的问题。高摩擦轧制产生抹平的边界图案。抹平的边界图案在此可更一般地称为抹平图案。此外，抹平的边界图案还可被描述性地称为鱼鳞图案。

正如依靠上述超高强度耐候钢来产生产品形状和构造(例如上述的桩)一样，可从本文所述的类型的高摩擦轧制高强度耐候钢板生产许多产品。如上文所述，可从高摩擦轧制的高强度耐候钢板生产的产品的一个实例包括钢桩。在一个实例中，钢桩包括从上述各种碳合金钢带冷轧成形的腹板和一个或多个凸缘。所述钢桩还可包括在其长度上延伸的腹板和一个或多个凸缘。在使用时，钢桩的部分长度被打入地下或土中，以提供结构基础。可使用夯锤(例如活塞或锤子)将钢桩打入地下或土中。所述夯锤可以是打桩机的一部分，并且至少由打桩机驱动。夯锤撞击或冲击钢桩，迫使钢桩进入地下或土中。由于这种冲击，现有的钢桩可能在夯锤的冲击下翘曲或变形。为了避免现有钢桩翘曲或损坏，需要将打桩机的转速(RPM)或力保持在损坏阈值以下。与现有技术的钢桩相比，本发明的钢桩显现出允许提高RPM或施加到钢桩上的力而不会使钢桩翘曲或损坏的能力，这由钢桩的强度特性反映出来。具体而言，经过测试证明，本公开的钢桩允许将RPM提高25％，而在此条件下尺寸特性相当的现有钢桩在被打入时会发生结构损坏。此外，现有的钢桩还不是耐候钢。因此，现有的钢桩因被置于外部条件(包括泥土和土壤条件)下而容易受到腐蚀。而本发明的钢桩提供了承受这些条件的必要腐蚀指数。这种产品的强度性能和腐蚀性能的结合是前所未见的。

在一个实例中，所述钢桩可由本发明的实例的铸态厚度小于或等于2.5毫米的碳合金钢带形成。在另一个实例中，所述钢桩可由本发明的实例的厚度小于或等于2.0毫米的钢带形成。在另一个实例中，所述钢桩可由本发明的实例的厚度在1.4毫米和1.5毫米之间或厚度为1.4毫米或1.5毫米的钢板形成。所述钢桩可以是槽形桩，例如C形槽桩、箱形槽桩、双槽桩等。或者或另外，所述钢桩可以是I形构件、角钢、结构T形件、中空结构型材、双角钢、S形件、管等。此外，许多这些构件可连接在一起(例如焊接在一起)，以形成单个钢桩。在此应理解，还可从高摩擦轧制的超高强度耐候钢板制造其它产品。

高摩擦轧制高强度马氏体钢

在本公开的实施例中，还公开了一种高强度马氏体钢板。下面的高强度马氏体钢板的实例还可包括耐候特性。因此，由于这种特性，本发明的高强度马氏体钢板的实例也可称为超高强度耐候钢板。马氏体钢被越来越多地用于需要高强度的应用中，例如在汽车行业中。马氏体钢提供了汽车行业所需的强度，同时降低了能耗，并提高了燃油经济性。马氏体是通过奥氏体的快速冷却或淬火在碳钢中形成的。奥氏体具有被称为面心立方(FCC)的特殊晶体结构。如果让奥氏体自然冷却，那么奥氏体会变成铁素体和渗碳体。但是，在奥氏体被快速冷却或淬火时，面心立方奥氏体会转变成碳过饱和的高应变体心四方(BCT)形式的铁素体。剪切变形产生大量的位错，这是钢的主要强化机制。在冷却过程中当奥氏体达到马氏体开始温度并且母奥氏体变得热力学不稳定时，马氏体反应开始。随着样品被淬火，越来越大百分比的奥氏体转变为马氏体，直到达到较低的转变温度，此时转变完成。

但是，马氏体钢易于产生大的原始奥氏体晶界凹陷，这在由低摩擦条件轧制钢形成的冷却薄钢带的热轧外表面上能观察到。酸洗或酸蚀步骤放大了这些瑕疵，导致缺陷和离层。现在引入了高摩擦轧制作为一种替代方法，以克服低摩擦条件下轧制的马氏体钢所存在的问题，但是，也发现了高摩擦轧制会产生不理想的表面光洁度。尤其是，高摩擦轧制产生抹平的边界图案以及不均匀的表面光洁度。抹平的边界图案在此可更一般地称为抹平图案。此外，抹平的边界图案还可被描述性地称为鱼鳞图案。具有抹平图案的不均匀表面光洁度变得易于存留酸和/或引起过度腐蚀(例如在薄钢带经受后续的酸蚀时)，由此导致过量的点蚀。考虑到这个问题，对于一些钢带或产品，例如用于汽车应用的马氏体钢板，需要进行附加的表面处理，以提供消除了抹平图案和/或不均匀的表面光洁度的表面。

为了减少或消除抹平图案和/或不均匀的表面光洁度，在热轧之后，对薄钢带进行表面均化处理。表面均化处理的实例包括喷砂，例如采用砂轮、喷丸、喷砂、湿喷砂、磨料的其它加压施加等方式进行。表面均化处理的一个特定实例包括生态酸洗表面(在此称为“EPS”)。表面均化处理的其它实例包括向钢带表面上强行施加研磨介质，以使钢带表面均化。也可利用加压成分来实现强行施加。例如，流体可推动研磨介质。在本文中使用的流体包括液体和空气。或者或另外，可利用机械装置实现强行施加。表面均化处理在薄铸钢带达到室温之后进行。换句话说，表面均化处理不在使用热轧机的在线加工中进行。表面均化处理可在与热轧机和/或双辊连铸机分开或离线的位置进行。在一些实例中，表面均化处理可在卷带之后进行。

在本文中所用的表面均化处理改变表面，使其没有抹平图案或消除抹平图案。没有抹平图案或者已经消除了抹平图案的薄钢带的表面是在经过120小时腐蚀测试后没有任何表面点蚀的表面。在120小时的腐蚀试验中，没有经过表面均化处理的试样在24小时后因表面腐蚀而出现裂缝。图6是示出使用EPS均化的高摩擦热轧钢带表面的图像。相比之下，图7是示出具有未经表面均化处理的抹平图案的高摩擦热轧钢带表面的图像。如上文所述，除非通过表面均化处理去除抹平图案，否则抹平图案会在酸蚀时留存酸，从而易受过度点蚀和/或腐蚀的影响。总而言之，在本文中所用的经历表面均化的表面是没有先前由高摩擦轧制条件形成的抹平图案的表面。

在热轧后，对热轧的薄钢带进行冷却。在每个实施例中，钢带在冷却后经历表面均化处理。应理解，冷却可通过任何已知的方式完成。在某些情况下，在冷却薄钢带时，薄钢带被冷却到等于或低于马氏体开始转变温度MS的温度，从而在薄钢带内从原始奥氏体形成马氏体。

高强度马氏体钢板的一个实施例是通过以下步骤制成的：(a)制备熔融钢熔体，其包含：(i)按重量计，0.20％至0.40％的碳、少于1.0％的铬、0.7％至2.0％的锰、0.10％至0.50％的硅、0.1％至1.0％的铜、少于或等于0.12％的铌、少于0.5％的钼、0.5％至1.5％的镍，并且是含有少于0.01％的铝的硅镇静钢，并且包含(ii)余量的铁和由熔化导致的杂质；(b)在高于10.0兆瓦/平方米的热通量下固化成厚度小于或等于2.5毫米的钢板，并在快速冷却之前在非氧化气氛中以大于15℃/秒的冷却速度将该钢板冷却至低于1080℃且高于Ar₃温度的温度；(c)将薄铸钢带高摩擦轧制至比铸态厚度减少15％至50％的热轧厚度，产生没有原始奥氏体晶界凹陷的热轧钢带；(d)快速冷却以形成具有包含至少75体积％的马氏体或至少75体积％的马氏体加贝氏体的微观结构、700至1600MPa的屈服强度、1000至2100MPa的抗拉强度和1％至10％的伸长率的钢板；以及(e)对高摩擦热轧钢带进行表面均化，以产生具有一对没有抹平图案的相对的高摩擦热轧均匀化表面的高摩擦热轧钢带。在本公开的此处和其它位置，伸长率指总伸长率。“快速冷却”指以超过100℃/秒的速度冷却至100至200℃。在添加镍的同时快速冷却本发明的成分能获得含有高达95％或更多的马氏体相的钢带。在一个实例中，快速冷却形成具有包含至少95体积％的马氏体或至少95体积％的马氏体加贝氏体的微观结构的钢板。镍的添加量必须足以使“包晶点”远离碳区，而在没有添加镍的相同成分中，包晶点存在于碳区中。具体而言，本发明人认为，成分中的镍有助于使包晶点远离碳区和/或提高成分的包晶点的转变温度，这似乎抑制了缺陷，并产生没有缺陷的高强度马氏体钢板。

下面说明高摩擦轧制的高强度马氏体钢的实例的其它变化形式。在一些实例中，所述钢带可包括一对相对的高摩擦热轧均化表面，这些表面实质上没有原始奥氏体晶界凹陷和抹平图案。在另一个实例中，所述钢带还可包括一对相对的高摩擦热轧均化表面，这些表面基本上没有原始奥氏体晶界凹陷和抹平图案。在这些实例之中的每一个中，所述表面可具有不超过2.5微米的表面粗糙度(Ra)。

在一些实例中，可将所述薄钢带在150℃和250℃之间的温度下进一步回火2至6小时。对钢带进行回火能在最大限度地减少强度损失的同时提高伸长率。例如，具有1250MPa的屈服强度、1600MPa的抗拉强度和2％的伸长率的钢带在经过如本文所述的回火之后能被改善到1250MPa的屈服强度、1525MPa的抗拉强度和5％的伸长率。

按重量计，所述钢带还可包含多于0.005％的铌或多于0.01％或0.02％的铌。按重量计，所述钢带可包含多于0.05％的钼或多于0.1％或0.2％的钼。所述钢带可以是含有少于0.008重量％的铝或少于0.006重量％的铝的硅镇静钢。熔融熔体可具有5至70ppm的游离氧含量。所述钢带可具有高于50ppm的总氧含量。夹杂物包括MnOSiO₂，通常50％的夹杂物的粒度小于5微米，并且该夹杂物有可能增强微观结构的演变，由此增强带材的机械特性。

可在高于10.0兆瓦/平方米的热通量下使熔体固化成厚度小于2.5毫米的钢带，并在非氧化气氛中以大于15℃/秒的冷却速度将该钢带冷却至低于1080℃且高于Ar₃温度的温度。非氧化气氛是通常由惰性气体(例如氮气、氩气、或者它们的混合物)构成的气氛，其中的含氧量少于大约5重量％。

在一些实施例中，所述钢带中的马氏体可源自粒径大于100微米的奥氏体晶粒。在其它实施例中，所述钢带中的马氏体可源自粒径大于150微米的奥氏体晶粒。在高于10兆瓦/平方米的热通量下进行快速凝固能够产生对后续的热轧之后的受控冷却做出反应的奥氏体晶粒尺寸，从而能够产生无缺陷的钢带。

可将高摩擦轧制钢板用于热冲压应用。通常，用于热冲压应用的钢板是不锈钢成分的，或者需要铝-硅耐蚀镀层。在热冲压应用中，需要耐蚀保护层，同时保持高强度性能和有利的表面结构特征。本发明的高摩擦轧制成分达到了所需的性能，而不依赖于不锈钢成分或提供铝-硅耐蚀镀层。相反，如上述的各个实例所示，本发明的高摩擦轧制成分依靠镍、铬和铜的混合物来提高耐蚀性。在热冲压应用中，所述高摩擦轧制钢板在900℃至930℃的温度下经历奥氏体化条件6分钟至10分钟。在一个实例中，所述高摩擦轧制钢板在900℃下经历奥氏体化条件6分钟。在另一个实例中，所述高摩擦轧制钢板在900℃下经历奥氏体化条件10分钟。在另一个实例中，所述高摩擦轧制钢板在930℃下经历奥氏体化条件6分钟。在另一个实例中，所述高摩擦轧制钢板在930℃下经历奥氏体化条件10分钟。下面的表25示出了用于热冲压应用的高摩擦轧制钢板的性能保持高于1500MPa的最低拉伸强度、高于1100MPa的最低屈服强度和高于3％的最小伸长率。

表25

在这些实例中，用于热冲压应用的钢板可包括上文中公开的钢板的任何一个实例的成分，但是是未经淬火的钢板。具体而言，用于热冲压应用的钢板可通过以下步骤制造：(a)制备熔融钢熔体，其包含：(i)按重量计，0.20％至0.40％的碳、少于1.0％的铬、0.7％至2.0％的锰、0.10％至0.50％的硅、0.1％至1.0％的铜、少于或等于0.12％的铌、少于0.5％的钼、0.5％至1.5％的镍，并且是含有少于0.01％的铝的硅镇静钢，并且包含(ii)余量的铁和由熔化导致的杂质；(b)在高于10.0兆瓦/平方米的热通量下固化成厚度小于或等于2.5毫米的钢板，并在快速冷却之前在非氧化气氛中以大于15℃/秒的冷却速度将该钢板冷却至低于1080℃且高于Ar₃温度的温度；(c)将薄铸钢带高摩擦轧制至比铸态厚度减少15％至50％的热轧厚度，产生基本上没有、实质上没有或没有原始奥氏体晶界凹陷并具有抹平图案的热轧钢带；以及(d)以低于100℃/秒的速度冷却，以形成具有主要为贝氏体的微观组织的钢板。换句话说，用于热冲压应用的钢板可以是上文中公开的钢板的任何一个实例，但是该钢板没有经过快速冷却，因此没有形成基本上或实质上是马氏体或马氏体加贝氏体的微观结构。相反，对用于热冲压应用的钢板以低于100℃/秒的速度冷却。

热轧(包括低摩擦热轧和高摩擦热轧)

下面将进一步说明在本公开的上述实例中所依赖的热轧，更具体地说是低摩擦轧制和高摩擦轧制。下面说明的概念可根据需要应用于上文中提供的实例，以实现每个相应实例的特性。通常，在每个热轧实例中，在对带材进行冷却(例如在特定实施例中冷却到钢中的奥氏体转变为马氏体的温度)之前，通过热轧机对带材进行热轧以减少铸态厚度。在特定情况下，可使热固化带(铸带)在高于1050℃(在某些情况下高达1150℃)的进入温度下通过热轧机。在带材离开热轧机之后，在某些示例性情况下，通过冷却到等于或低于马氏体开始转变温度MS的温度，将带材冷却到使得钢中的奥氏体转变为马氏体的温度。在某些情况下，该温度≤600℃，其中马氏体开始转变温度MS取决于特定的成分。冷却可通过使用任何已知机制的任何已知方法来实现，包括在上文中说明的方法。在某些情况下，冷却足够快，能够避免出现明显的铁素体，这也受成分的影响。例如，在这种情况下，冷却被配置成以每秒大约100℃至200℃的速度降低带材的温度。

使用一对或多对相对的工作辊进行热轧。工作辊通常用于减少基材(例如板或带)的厚度。这是通过使基材穿过设置在一对工作辊之间的间隙来实现的，该间隙小于基材的厚度。该间隙也被称为辊隙。在热加工期间，通过工作辊向基材施加力，从而在基材上施加轧制力，以将基材厚度减少所需的量。在此期间，当基材通过所述间隙时，在基材与每个工作辊之间产生摩擦。这种摩擦被称为轧辊咬合摩擦。

传统上，希望减少钢板和钢带热轧期间的咬合摩擦。通过减少咬合摩擦(并由此减小摩擦系数)，能够减少轧制载荷和轧辊磨损，从而延长机器的使用寿命。已经采用了各种技术来减少轧辊咬合摩擦和降低摩擦系数。在某些示例性情况下，对薄钢带进行润滑，以减少轧辊咬合摩擦。润滑可采取润滑油的形式，将润滑油施加到轧辊和/或薄钢带上，或者在热轧之前沿着薄钢带的外部形成氧化皮。通过使用润滑，热轧可在低摩擦条件下进行，此时轧辊咬合的摩擦系数(μ)小于0.20。

在一个实例中，摩擦系数(μ)是根据由HATCH为一组特定的工作辊开发的热轧模型确定的。该模型在图8中示出，它沿着X轴提供薄钢带厚度减少百分比，并沿着Y轴提供比力“P”，其单位为千牛/毫米。比力P是由工作辊施加到基材上的法向(垂直)力。该模型包括五(5)条曲线，每条曲线代表一个摩擦系数，并提供轧减量与工作辊力之间的关系。对于每个摩擦系数，根据测量的轧减量获得预期的工作辊力。在操作时，在热轧期间，通过调节工作辊的润滑来预设目标摩擦系数，通过轧机出口处满足特定客户订单要求的期望带材厚度来设定目标轧减量，并且调节实际工作辊力以达到目标轧减量。图8示出了对于特定的摩擦系数达到目标轧减量所需的典型力。

在某些示例性情况下，摩擦系数等于或大于0.20。在其它示例性情况下，摩擦系数等于或大于0.25、等于或大于0.268或等于或大于0.27。应理解，在针对奥氏体钢(在附图所示的实例中使用的钢合金)的某些条件下(在热轧期间钢材是奥氏体钢，但在冷却后形成具有原始奥氏体晶粒和原始奥氏体晶界凹陷的马氏体)，这些摩擦系数足以至少基本上或实质上消除热轧表面的奥氏体晶界凹陷，并产生通过剪切作用塑性成形的细长表面特征。如前文所述，在某些条件下，可改变多种因素或参数来获得期望的摩擦系数。应说明的是，对于前述的摩擦系数值，对于在热轧前具有5毫米或更小的厚度的基材，当基材进入工作辊对并以45-75米/分钟的速度平移或前进时，在热轧期间施加到基材上的法向力可以是600-2500吨，其中进入工作辊的基材的温度高于1050℃，在某些情况下高达1150℃。对于这些摩擦系数，工作辊的直径为400至600毫米。当然，可根据需要采用这些参数范围之外的变化，以实现不同的摩擦系数，从而获得本文所述的热轧表面特性。

在一个实例中，热轧是在高摩擦条件下进行的，其中摩擦系数为0.25，轧制速度为60米/分钟，工作辊力大约为820吨，轧减量为22％。在另一个实例中，热轧是在高摩擦条件下进行的，其中摩擦系数为0.27，轧制速度为60米/分钟，工作辊力大约为900吨，轧减量为22％。

在本公开的实施例中所依赖的薄钢带的热轧是在薄钢带处于高于Ar₃温度的温度时进行的。所述Ar₃温度是在冷却期间奥氏体开始转变为铁素体的温度。换句话说，所述Ar₃温度是奥氏体转变点。所述Ar₃温度比A3温度低几度。在低于Ar₃温度时形成α铁素体。在图9的示例性CCT图中示出了这些温度。在图9中，A3 170代表平衡状态下铁素体的稳定性终点的上限温度。Ar₃是冷却时铁素体的稳定性终点的上限温度。更具体地说，Ar₃温度是在冷却期间奥氏体开始转变为铁素体的温度。换句话说，所述Ar₃温度是奥氏体转变点。相比之下，A1 180代表平衡状态下铁素体的稳定性终点的下限温度。

请继续参考图9，铁素体曲线220表示产生1％的铁素体的微观组织的转变温度，珠光体曲线230表示产生1％的珠光体的微观组织的转变温度，奥氏体曲线250表示产生1％的奥氏体的微观组织的转变温度，贝氏体曲线(Bs)240表示产生1％的贝氏体的微观组织的转变温度。如前文中更详细地说明的，马氏体开始转变温度MS由马氏体曲线190表示，在该温度时，在薄钢带内开始从原始奥氏体形成马氏体。图9还示出了50％马氏体曲线200，该曲线表示具有至少50％的马氏体的微观结构。此外，图9示出了90％马氏体曲线210，该曲线表示具有至少90％的马氏体的微观结构。

在图9所示的示例性CCT图中，示出了马氏体开始转变温度MS 190。在通过冷却器时，钢带中的奥氏体转变为马氏体。具体地说，在这种情况下，将带材冷却到600℃以下会引起粗奥氏体的转变，其中在马氏体中析出分散的细小渗碳体。

虽然本发明在上文中是通过示意性实施例并参照附图示出和说明的，但这些内容仅是示例性的，而不是限制性的。应理解，在本文中仅示出和说明了一些示例性实施例，落入以下权利要求所述的本发明的精神之内的所有变化和修改都应受到保护。通过阅读本说明书，本发明的附加特征对于本领域技术人员来说将变得显而易见。在不脱离发明的精神和范围的情况下，能够做出各种修改。

Claims (29)

1.一种超高强度耐候钢桩，包括：

腹板和一对相对的凸缘，每个凸缘具有形成在其中的不连续部分，所述超高强度耐候钢桩的厚度为大约2.5毫米或更小，并且其成分按重量计包括：

(i)0.20％至0.35％的碳、少于1.0％的铬、0.7％至2.0％的锰、0.10％至0.50％的硅、0.1％至1.0％的铜、少于或等于0.12％的铌、少于0.5％的钼、0.5％至1.5％的镍，并且所述钢桩是含有少于0.01％的铝的硅镇静钢，并包含

(ii)余量的铁和由熔化导致的杂质；

所述桩具有6.0或更高的腐蚀指数、700至1600MPa的屈服强度、1000至2100MPa的拉伸强度和1％至10％的伸长率。

2.如权利要求1所述的超高强度耐候钢桩，其中所述腹板的不连续部分是V形过渡部分。

3.如权利要求2所述的超高强度耐候钢桩，其中所述V形过渡部分相对于桩的高度在腹板上居中，并且所述桩形成M形槽。

4.如权利要求3所述的超高强度耐候钢桩，其中所述一对相对的凸缘之中的每个凸缘的不连续部分是V形过渡部分。

5.如权利要求4所述的超高强度耐候钢桩，其中所述一对相对的凸缘之中的每个凸缘的V形过渡部分相对于桩的宽度在每个凸缘上居中。

6.如权利要求1所述的超高强度耐候钢桩，其中所述桩的腹板的延伸高度在4和12英寸之间，所述桩的一对相对的凸缘之中的每个凸缘的延伸宽度在2和8英寸之间。

7.如权利要求2所述的超高强度耐候钢桩，其中所述一对相对的凸缘之中的每个凸缘的不连续部分是弧形的波纹。

8.如权利要求2所述的超高强度耐候钢桩，其中所述一对相对的凸缘之中的每个凸缘的不连续部分是真正弧形的波纹。

9.如权利要求7所述的超高强度耐候钢桩，其中所述一对相对的凸缘之中的每个凸缘的弧形相对于桩的宽度在每个凸缘上居中。

10.如权利要求7所述的超高强度耐候钢桩，其中所述一对相对的凸缘之中的每个凸缘的弧形包括一个或多个厚度至少为1倍的平坦部分。

11.如权利要求2所述的超高强度耐候钢桩，还包括三重边。

12.如权利要求1所述的超高强度耐候钢桩，其中所述厚度是2.0毫米或更小。

13.如权利要求1所述的超高强度耐候钢桩，其中所述厚度是1.6毫米或更小。

14.如权利要求1所述的超高强度耐候钢桩，其中所述腹板的不连续部分是一个或多个弧形的波纹。

15.如权利要求1所述的超高强度耐候钢桩，其中所述腹板的不连续部分是一个或多个真正弧形的波纹。

16.如权利要求1所述的超高强度耐候钢桩，其中所述弧形包括一个或多个厚度至少为1倍的平坦部分。

17.如权利要求16所述的超高强度耐候钢桩，其中所述腹板包括两个波纹，这两个波纹是相对于桩的高度在腹板上均等地隔开的弧形。

18.如权利要求16所述的超高强度耐候钢桩，其中每个凸缘的不连续部分是一个或多个弧形的波纹。

19.如权利要求18所述的超高强度耐候钢桩，其中所述凸缘的一个或多个波纹相对于桩的宽度在每个凸缘上居中。

20.如权利要求19所述的超高强度耐候钢桩，其中所述桩的腹板的延伸高度在4和12英寸之间，所述桩的一对相对的凸缘之中的每个凸缘的延伸宽度在2和8英寸之间。

21.如权利要求19所述的超高强度耐候钢桩，其中每个凸缘包括折返唇缘。

22.如权利要求21所述的超高强度耐候钢桩，其中每个折返唇缘按相对于腹板和相应凸缘倾斜的角度折返。

23.如权利要求22所述的超高强度耐候钢桩，其中所述桩的腹板的延伸高度在4和12英寸之间，所述桩的一对相对的凸缘之中的每个凸缘的延伸宽度在2和8英寸之间。

24.一种太阳能装置，包括：

超高强度耐候钢桩，其包括：

腹板和一对相对的凸缘，每个凸缘具有形成在其中的不连续部分，所述超高强度耐候钢桩的厚度为大约2.5毫米或更小，并且其成分包括：

(i)按重量计，0.20％至0.35％的碳、少于1.0％的铬、0.7％至2.0％的锰、0.10％至0.50％的硅、0.1％至1.0％的铜、少于或等于0.12％的铌、少于0.5％的钼、0.5％至1.5％的镍，并且所述钢桩是含有少于0.01％的铝的硅镇静钢，并包含

(ii)余量的铁和由熔化导致的杂质；

所述超高强度耐候钢桩具有6.0或更高的腐蚀指数、700至1600MPa的屈服强度、1000至2100MPa的拉伸强度和1％至10％的伸长率；并且

其中所述超高强度耐候钢桩的部分长度被打入地面中，并且一个或多个太阳能电池由所述超高强度耐候钢桩支撑在地面上方。

25.一种超高强度耐候钢桩，包括：

腹板和一对相对的凸缘，在每个凸缘中形成有不连续部分，所述超高强度耐候钢桩具有大约2.5毫米或更小的厚度、6.0或更高的腐蚀指数、700至1600MPa的屈服强度、1000至2100MPa的抗拉强度、以及1％至10％的伸长率。

26.如权利要求25所述的超高强度耐候钢桩，其成分包括：

(i)按重量计，0.20％至0.35％的碳、少于1.0％的铬、0.7％至2.0％的锰、0.10％至0.50％的硅、0.1％至1.0％的铜、少于或等于0.12％的铌、少于0.5％的钼，并且该钢桩是含有小于0.01％的铝的硅镇静钢，并且含有足以使包晶点远离碳区和/或提高包晶点的转变温度的镍含量，以形成具有至少75体积％的马氏体或马氏体加贝氏体的微观结构的碳合金钢带，以及

(ii)余量的铁和由熔化导致的杂质。

27.一种超高强度耐候钢桩的嵌套布置形式，包括：

一排钢桩，其具有第一、第二和第三钢桩，每个钢桩包括腹板和一对相对的凸缘，每个凸缘具有形成在其中的不连续部分，其中第一钢桩的一对相对的凸缘之中的一个凸缘与第二钢桩的一对相对的凸缘之中的一个凸缘重叠并互锁，并且第三钢桩的一对相对的凸缘之中的一个凸缘与第二钢桩的一对相对的凸缘之中的另一个凸缘重叠并互锁。

28.如权利要求27所述的嵌套布置形式，还包括第二排钢桩，其具有第四、第五和第六钢桩，每个钢桩包括腹板和一对相对的凸缘，每个凸缘具有形成在其中的不连续部分，其中第四、第五和第六钢桩叠置在第一、第二和第三钢桩上面，形成两排的叠置形式。

29.如权利要求28所述的嵌套布置形式，包括由至少五排钢桩构成的叠置形式。

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