[发明专利]一种热轧400MPa级锚杆钢筋及其生产方法

说明书

本发明涉及冶金技术领域，具体公开一种热轧400MPa级锚杆钢筋及其生产方法。所述热轧400MPa级锚杆钢筋的成分重量百分比为：C 0.26～0.30％，Si 0.20～0.40％，Mn 1.15～1.35％，P≤0.040％、S≤0.040％，余量为Fe和不可避免的杂质。本发明通过成分调整和工艺优化，使得制备的锚杆钢筋具有较高的抗拉强度和屈服强度，同时还具有较高的延伸率和冲击韧性，降低了在严酷的变形负荷下锚杆钢因塑性变形而断裂的可能性，进一步保障了工程安全，并减少钢材消耗，对低碳经济和节能减排也具有重要意义。

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，尤其涉及一种热轧400MPa级锚杆钢筋及其生产方法。

背景技术

锚杆钢主要应用于煤矿井下巷道支护工程，对保证巷道畅通、井下安全作业及煤矿行业的建设与生产具有重要作用，锚杆钢主要可以提供两方面的作用，一是抗拉作用，二是抗剪作用。随着开采深度不断加深，深层开采带来了高的地应力、高的冲击地压和大的围岩流变，给煤矿巷道的锚杆支护造成了严重的困难，需要更高强度的锚杆以保证安全生产。同时，锚杆钢在矿井下要承受岩层的错层和位移带来的巨大切应力，因此需要高强度的同时也要求锚杆钢具有很好的延伸塑性和耐冲击性能。

由于新国标GB1499.2-2018中明确规定了如果热轧带肋钢筋宏观金相组织出现截面基圆外围有明显不同于内部区域衬度的封闭环，则判定为非热轧钢筋，并且增加了金相组织检验，使得一些企业不能使用轧后余热处理的方式生产400Mpa级锚杆钢筋。而且，目前国内生产热轧400MPa级锚杆钢筋普遍采用钒、铌、钛等合金强化，通过这些元素在钢中与其他元素的固熔强化作用，达到强化钢材组织的目的，然而，由于合金元素的加入，冶炼生产工艺更加复杂，而且增加了生产成本。因此，研发一种低成本的具有高强度、高韧性和耐冲击性能好的400MPa级锚杆钢筋具有十分重要的意义。

发明内容

针对现有锚杆钢筋不能满足高强度和冲击韧性相匹配要求以及生产成本高的问题，本发明提供一种热轧400MPa级锚杆钢筋及其生产方法。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供的技术方案是：

一种热轧400MPa级锚杆钢筋，其成分重量百分比为：C 0.26～0.30％，Si 0.20～0.40％，Mn 1.15～1.35％，P≤0.040％、S≤0.040％，余量为Fe和不可避免的杂质。

本发明提供的400MPa级锚杆钢筋是利用热轧工艺生产的，通过控制C含量为0.26～0.30％，可以提高铁素体的比例，铁素体的体积分数达到65～75％，有效提高了锚杆钢筋的低温冲击性；通过加入Mn、Si元素起到固熔强化的作用，并将其含量控制在较高的范围，可弥补因碳含量较低造成的锚杆钢筋强度降低的缺陷。与现有技术相相比，不仅可达到较高的强度(屈服强度Rel≥400MPa，抗拉强度Rm≥540MPa)和塑性指标(断后伸长率A≥20％)，同时具有较高的冲击韧性性能(20℃冲击性能Akv≥60J)，降低了在严酷的变形负荷下锚杆钢因塑性变形而断裂的可能性，进一步保障了工程安全，并减少钢材消耗，对低碳经济和节能减排也具有重要意义。

各元素的作用及配比依据如下：

C是钢中最重要的组成元素，也是决定碳钢凝固后金相组织和性能的主要元素。碳含量较低，可提高金相组织中铁素体的含量，从而提高管材的低温冲击性，但是碳是有效提高管材强度的元素，碳含量较高，可有效提高管材的抗拉强度和屈服强度，为了兼顾管材的强度和常温冲击性，本发明中将C含量设计为0.26～0.30％。

Si是能固溶于铁素体中起到固溶强化的作用的元素，Si还能提高钢中铁素体的比例，但Si含量过高，会使钢材的屈强比提高，但是同时会促进点状碳化物的析出，对钢材的冲击功不利，综合考虑Si的固溶强化和对韧性的影响，将Si的含量设计为0.20～0.40％。