[发明专利]一种高强度锚杆

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

锚杆是锚固在煤、岩体内维持围岩稳定的杆状物。锚杆支护是煤矿巷道首选的、安全性高的主要支护方式，与其它支护相比，它属于一种主动支护形式，具有支护工艺简单、支护效果好、材料消耗和支护成本低、运输和施工方便等优点。随着国家煤炭工业的迅速发展和开采规模的不断扩大，煤炭安全生产已成为制约我国煤矿发展的突出问题之一，煤炭行业迫切期待更高强度级别的矿用支护锚杆。

中国专利申请号为CN201310593620.6的专利文献，公开了一种630MPa级以上高强钢筋，该高强钢筋的重量百分比成分为：碳：0.28％-0.38％、硅：0-0.35％、锰：0-0.90％、铬：0.80％-1.50％、镍：3.00％-4.00％、钼：0.40％-0.60％、磷：0-0.015％、硫：0-0.015％、氢：0-2.0ppm、钒：0.10％-0.20％、钛：0-0.025％、铜：0-0.20％、铝：0-0.05％、0-0.50％残余元素，其余为Fe。该高强钢筋的生产工艺为：步骤(1)：以铬镍钼合金结构钢为坯料，并对其进行扩氢热处理；步骤(2)：将上述扩氢热处理后的钢筋放入加热炉内加热到1350-1390℃，出加热炉后采用水冷以23-25℃/s的冷却速率将钢筋水冷至925-945℃，然后在淬火装置内用水或淬火液进行淬火，然后在回火加热炉内加热到620-640℃进行回火，再通过第一冷却工艺冷却到常温；步骤(3)：将钢筋进行初步热轧，所述初步热轧温度为1100-1150℃，所述初步热轧完成后通过第二冷却工艺将钢筋冷却

至室温，然后对钢筋回热至1050℃，对钢筋进行二次热轧，二次热轧后的钢筋直径为或所述二次热轧完成温度为850℃，二次热轧后对所述钢筋进行水冷/空冷二次循环间歇淬火工艺进行淬火热处理；步骤(4)：将冷却后的钢筋放入回火加热炉加热到560-580℃，保温0.1-0.2h；步骤(5)：对保温后的钢筋使用高压喷射水或淬火液以13-15℃/s的速度冷却至150-200℃，然后在冷床上冷却至室温；步骤(6)：进行检验入库。上述生产方法工艺复杂，不利于批量化生产；而且要求加热炉加热温度高，在未采取措施的情况下，易造成钢材表面脱碳严重，性能达不到要求。

中国专利申请号为CN201310234760.4的专利文献，公开了一种高强度低屈强比矿用锚杆钢微合金钒控制析出方法，采用转炉初炼→钢包钒微合金化→LF炉精炼→全保护浇注→连铸，以铁水、废钢及钒氮合金元素做原料，生产出钒的质量百分比在0.05-0.15范围内，P、S洁净钢控制质量百分比在0.01以内的高强度低屈强比矿用锚杆钢。在轧制工艺中控制如下技术参数：采用950℃-1050℃温度区间开轧，通过4架无孔型轧机+8架孔型轧机进行连续轧制，控制精轧温度在780℃-830℃范围内，上冷床温度在700℃-750℃范围内，上冷床后在550℃-750℃缓冷，使V的析出率提高15-20％，使锚杆钢的平均强度提高20-40Mpa、屈强比达到0.72、屈服强度Rel≥600Mpa、抗拉强度Rm≥800Mpa、延伸率A％≥20％、室温冲击功≥40J。但上述钢材料的室温冲击韧性低，不满足标准中对超高强度锚杆钢筋要求；且屈服强度不能完全达到使用要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种超高强度的锚杆，可以满足复杂困难条件下巷道支护难题等要求。

为实现这一目的，本发明提供了如下方案：一种高强度锚杆，其特征在于各组份及其质量百分比为：含有C：2-4％；Mn：3-4％；W：5-10％；Cr：2-5％；Nd：0.4-1.0％；Gd：1-2％；Tb：0.6-0.8％；其余为Fe，所述形成锚杆的合金中90％晶粒粒度小于30纳米。

优选地，含有C：2％；Mn：4％；W：10％；Cr：5％；Nd：1.0％；Gd：2％；Tb：0.6％。

优选地，含有C：4％；Mn：3％；W：8％；Cr：4％；Nd：1.0％；Gd：1％；Tb：0.8％。

本发明的所述锚杆是通过下述方法制备：

(1)按照相应的质量比例，称取99％的碳化钨，99％的电解锰，60％的铬铁合金，99％的金属Nd块，Fe-50％Gd，99.5％的金属Tb块，余量为99.95％的铁锭；