[发明专利]高强度树脂锚杆钢筋的生产方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金技术领域，涉及一种延伸性能优异的高强度树脂锚杆钢筋的生产方法。

背景技术

矿井埋深不断增加和地质条件日益复杂化，世界上先进的采煤国家纷纷加大锚杆支护技术的研究力度，不仅坚持以树脂锚固金属锚杆为主导方向，而且从锚杆杆体材质方面日益向高强度、超高强度材料发展。其技术途径：一是应用强度高和具有较好延伸率的材料；二是加大锚杆直径。例如，澳大利亚锚杆材料的屈服强度一般均在400~600MPa，近年又在研究屈服强度更高的锚杆；英国使用的锚杆材料的屈服强度达640MPa，美国达到520MPa。关于锚杆直径，国际上最早使用小直径的低碳钢锚杆，而目前大多数使用20~22mm，也有使用24mm直径的。由于钻孔直径一般为28mm，因而加大锚杆直径受到一定限制。从锚杆材料强度和直径综合考虑，锚杆破断载荷一般在200kN以上，以后又发展到300kN以上，近年来还在开发400kN以上的锚杆，英国还研制出32mm的大锚杆，其屈服载荷达到500kN。

随着开采条件日益复杂化，开采深度不断加大，锚杆在深井高应力软岩巷道支护中越来越不能满足要求，深井巷道普遍出现初期变形量大、蠕变严重等现象，严重干扰了煤矿的正常生产和安全。为此，开发屈服强度超过600MPa、抗拉强度超过800MPa的锚杆，很有必要。

发明内容

本发明旨在提供一种延伸性能优异的高强度树脂锚杆钢筋的生产方法。开发铁素体+珠光体组织的高强度、良好延伸性能的树脂锚杆钢筋。其代表钢种MG600规格22、20mm，屈服强度在600MPa以上，抗拉强度在800MPa以上，延伸率在20%以上。

本发明的技术方案：

高强度树脂锚杆钢筋的生产方法，钢的化学组成重量百分比为：碳=0.24~0.27%，硅=0.45~0.55%，锰=1.50%~1.60%，磷≤0.030%，硫≤0.020%，钒=0.110~0.150%，钢中氮含量≥0.0150%，碳当量=0.52~0.58%，其余为Fe和不可避免的杂质；生产工艺步骤包括：

（1）冶炼：转炉出钢[P]≤0.025%，[C] ≥0.04%，采用LF精炼工艺，LF炉精炼全程吹氩，造渣脱氧，白渣保持时间≥15min，精炼后喂入氮线，出站钢水[N] ≥150ppm；

（2）连铸：采用全程保护浇铸，中包过热度目标值20~35℃，铸坯断面150 mm×150mm；

（3）加热：铸坯加热温度1040~1100℃之间，加热时间≥90min；

（4）轧制：开轧温度880~920℃。

本发明化学成分设计对其强度和延伸性重点考虑，在要求高强度和良好的延伸性能。组织设计则是铁素体+珠光体组织，添加了钒氮复合强化的元素。

采用低碳高锰的成分设计。C含量的提高虽然能够提高强度和降低Ar3温度，但恶化钢的延伸性能，因此最终碳含量控制在0.24～0.27%；锰是弱碳化物形成元素，它可以降低奥氏体转变温度，细化铁素体晶粒，对提高钢筋强度和韧性有益，因此，在成分设计时，锰设计下限1.50%，但当含量超过1.60%时，中心偏析加重，造成延伸性能降低。

为了确保高强度、高韧性，钢水必须具有较高的纯净度。P、S为有害杂质元素，通过控制转炉出钢时[P]≤0.025%，并通过LF精炼工艺，白渣保持时间≥15min，使终点磷含量≤0.030%，硫含量≤0.020%，并降低钢水中其他杂质。

为了提高止强度而又不影响延伸性能，在C-Mn钢固溶强化的基础上，复合添加V-N合金元素，充分发挥细化晶粒、沉淀强化和析出强化等作用以达到高强韧性目的。

本发明的进步效果：通过采用低碳高锰、V-N微合金化成分设计，LF精炼，低温轧制等一系列冶炼和轧制新技术，成功开发了铁素体+珠光体组织的高强度、良好延伸性能的树脂锚杆钢筋。其代表钢种MG600规格22、20mm，屈服强度在600MPa以上，抗拉强度在800MPa以上，延伸率在20%以上，能够很好的满足高强度、高刚度和高可靠性煤炭开采中巷道支护使用需求。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：