[发明专利]一种锚杆钢的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及钢材料技术领域，尤其涉及一种锚杆钢及其生产方法。

背景技术

矿业工程锚杆是置于岩体中并与岩体紧密接触的杆件，具有一定纵向拉力的称为锚杆，通常由杆体、锚固体、承托结构组成。目前我国矿业工程使用的锚杆杆体用钢大多为双向两筋螺纹钢或无纵筋右旋(或左旋)螺纹钢，虽然此类螺纹钢材与锚固剂有较好的结合，但是注入锚杆时，前者，杆体纵筋旋转半径大于螺纹钢杆体旋转半径；后者，杆体旋转易将树脂胶体带向锚杆孔浅部，从而造成杆体与树脂不能紧密配合，使握裹力降低，并且两者都不利于锚固剂充填密实使搅拌效果差，粘结力下降，从而降低锚固强度。

高强度锚杆支护技术在一般条件下支护效果良好，综合效益显著。但在高地压巷道中，出现了一系列问题：锚杆预应力过低，强度不足，抗冲击性能差，造成锚杆拉断或整体失效，甚至锚杆尾部被弹射出去等破坏现象；锚索直径小、强度低、延伸率低，与钻孔匹配性差，经常出现锚索被拉断或整体滑动；钢带强度和刚度小，容易撕裂和拉断，护顶效果差。上述现象严重影响了巷道支护效果和安全程度。

由于锚杆强度偏低且延伸率偏差，导致单位面积上锚杆数多，间排距小，支护密度大，严重影响矿业工程掘进速度，造成采掘接续紧张。

鉴于常见的锚杆均存在着一定的不足。根据锚杆使用的直径、抗拉强度、断面收缩率，采用钒微合金化，结合适当的洁净钢冶炼工艺，开发出热轧态ReL≥450MPa，Rm≥650MPa，A≥20％较高洁净度低合金锚杆用钢，采用此热轧圆钢(表面均不带肋)可生产出较高强度、优良塑性、良好锚固强度和支护密度低的矿用锚杆。

现有技术中公开了一种高强度全螺纹等强树脂锚杆钢筋及其生产方法，所述全螺纹等强树脂锚杆钢筋的化学成分为：C：0.18～0.27wt％；Si：0.30～0.75wt％；Mn：1.35～1.60wt％；V：0.06～0.09wt％；P≤0.035wt％；S≤0.035wt％；其余为Fe和不可避免的杂质。因该钢为双向两纵筋螺纹钢，用作杆体时纵筋旋转半径大于螺纹钢杆体旋转半径，将不利于锚固剂充填密实使搅拌效果差，粘结力下降，从而降低锚固强度。

现有技术中还公开了一种锚杆钢的生产方法，工艺步骤包括：转炉冶炼、钢包钒微合金化、LF精炼、全保护浇铸、钢坯检查、加热炉加热、柔性控制轧制到轧后超快冷控制冷却。其中钢坯材质为中碳低合金钢，LF精炼周期按60min/炉-70min/炉控制，连铸过程采用130mm2小方坯全保护浇铸，轧后采用两段式分级控制冷却方式。因采用130mm2小方坯轧制生产钢材，相比于200mm2较大方坯轧制的钢材，无论是钢材组织均匀性与性能稳定性，还是生产效率方面，前者均不及后者。

现有技术中还公开了一种低碳锚杆用合金钢，所述钢材包含的成分及其重量百分含量为：碳：0.21～0.27％，硅：0.95～1.25％，锰：1.15～1.35％，磷≤0.015％，硫≤0.015％，钛：0.025％～0.030％，钒：0.015％～0.022％，镍：0.02％～0.12％，铌：0.02％～0.05％，钴：0.0035％～0.0055％，硼：0.0055％～0.0065％，其余为铁和不可避免的杂质，虽然生产钢材为表面不带肋热轧圆钢，避免了搅拌效果差，粘结力下降的缺点，但化学成分较复杂，而且价格昂贵的合金元素多，生产成本非常高，不具成本优势和大规模推广性。

发明内容

本申请提供一种锚杆钢及其生产方法，解决了现有技术中存在钢材组织均匀性及性能稳定性差、生产工艺复杂、成本高、生产效率不高，以及制造的锚杆实际应用中存在粘结力下降、锚固强度低的技术问题。

本申请提供一种锚杆钢，所述锚杆钢为热轧圆钢，其热轧态ReL≥450MPa，抗拉强度Rm≥650MPa，延伸率A≥20％，所述锚杆钢的组分及重量百分比含量为：

C：0.20～0.26％，Si：0.55～0.80％，Mn：1.30～1.60％，P≤0.035％，S≤0.035％，V：0.08～0.12％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。

本申请还提供一种锚杆钢的生产方法，用于所述的锚杆钢，吹氧冶炼，在出钢1/4时开始加入硅锰合金、碳化硅、钒铁、碳粉和增碳剂，并在钢水出至3/4时完成；

氩站吹氩，吹氩时间大于2分钟小于等于15分钟；

在精炼炉中进行精炼，吹氩气搅拌，时间为15分钟～30分钟，并控制渣的碱度在0.8～3.5；

进行连铸，控制拉坯速度在1.0～1.6米/分钟；