[发明专利]一种降低锚杆钢屈强比的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种降低锚杆钢屈强比的方法，属于锚杆钢性能优化技术领域。

背景技术

高安全性能、低成本、高强度是低碳微合金矿用锚杆钢追求的三大目标。该钢用于矿山巷道支护，包括煤矿和一些铜矿等，国内市场每年需求量60～80万吨。高强度锚杆钢不仅要求很高塑性，还要求有较好的冲击吸收能量，对钢质纯净度的要求较高。铌、钒复合微合金化技术早已在建筑钢筋中广泛应用，由于钢筋追求高的屈服强度，对屈强比没有要求，作为巷道用锚杆钢，由于其要求高安全性能，故低屈强比是目标。目前很少有关于降低锚杆钢屈强比方面的报道。

发明内容

本发明要解决的问题：提供一种降低锚杆钢屈强比的方法，旨在降低锚杆钢的屈强比，以克服现有技术的不足。

本发明的技术方案：

一种降低锚杆钢屈强比的方法，包括锚杆钢，采用小炉对锚杆钢进行冶炼，冶炼时加入以质量分数计分别为0.026%、0.033%的微合金铌和钒，然后在两棍可逆轧机上进行多道次轧制，奥氏体化温度1200℃，保温1h，开轧温度1050℃左右开轧，之后在850℃进行低温精轧，轧后冷却。

所述的冷却方式采用空冷。

所述的冷却方式先穿水冷却至相变点温度后空冷至室温。

本发明的有益效果：

在本发明中，微合金元素在钢中与碳氮化物结合形成碳化物、氮化物、碳氮化物，并在不同的条件下产生溶解和析出，发挥其作用，以获得理想的组织性能。其中微合金铌的主要作用一是阻碍晶粒长大，细化晶粒；二是弥散析出强化作用。钒的主要作用为铁素体区弥散析出强化，避免其在奥氏体中的析出。采用铌钒复合(0.026%铌+0.03%V)微合金化比单独采用V微合金化钢的屈强比降低0.3～0.4，安全性能提高。生产500MPa级锚杆钢的微合金加入量可由0.7%～0.8%降低到0.5%～0.6%，降低了成本。铌钒复合的析出相颗粒尺寸有两类，一类为以碳氮化铌为主的高温析出产物，颗粒尺寸在30～50nm；另一类为以钒、铌的复合碳氮化物为主的低温析出产物，颗粒尺寸在15nm以下。

具体实施方式：

实施例：

本发明采用3种成分：成分1：钒含量：0.077%、N：0.0103%；成分2：铌：0.026%、钒：0.033%、N：0.0150%；成分3：铌：0.027%、钒：0.030%、氮：0.0108%，具体成分见表1所示。实验方坯采用50kg小炉冶炼125mm×125mm小方坯，然后在中试小型两棍可逆轧机进行多道次轧制，奥氏体化温度1200℃，保温1h，开轧温度1050℃左右开轧，之后在850℃进行低温精轧，轧后采用两种工艺冷却：工艺1，精轧后采用空冷至室温；工艺2，精轧后穿水冷却至相变点温度后空冷至室温。

晶粒尺寸及晶粒度级别见表2所示。可看到，钒微合金钢的组织主要为铁素体+珠光体，而在同种工艺下铌钒微合金钢中的组织在铁素体+珠光体的基础上出现了少量粒状贝氏体，这说明Nb的加入易诱发贝氏体相变。铌钒复合微合金钢的晶粒度比钒微合金钢的晶粒尺寸细0.5级、晶粒尺寸由7.5μm→8.89μm，说明Nb的细化晶粒效果明显。

钒微合金钢和铌钒复合微合金钢采用低温精轧后空冷工艺的力学性能见表3所示，穿水工艺的力学性能见表4所示。对比V-N微合金钢与V-Nb-N钢，轧后穿水试样的屈服强度已经达到500MPa级的要求，屈强比方面，铌钒复合的屈强比为0.76～0.77，而钒微合金钢的屈强比为0.79，说明铌钒复合微合金钢屈强比降低了0.3左右。同样采用轧后空冷工艺的屈强比比同样由钒微合金钢的0.75-铌钒复合微合金低0.71左右。说明在同种工艺下，铌钒复合锚杆钢更有利于降低锚杆钢的屈强比。