[发明专利]NPR锚杆或锚索新材料转炉及连铸大方坯的生产方法

说明书

本发明公开了一种NPR锚杆或锚索新材料转炉及连铸大方坯的生产方法，NPR锚杆或锚索的元素及其质量百分含量分别为C：0.4～0.9％，Mn：14～22％，Al：0～4％，Cr：0.1～10％，Si：0.1～3％，NPR晶体0～2％，Ca：0.01～0.25％，Cu：≤0.09％，Ni：≤0.09％，S：≤0.001％，P：≤0.001％，其余为Fe和不可避免的杂质元素，生产方法包括以下工序：转炉炼钢工序；LF精炼工序；大方坯连铸工序；轧钢的加热工序；轧钢的轧制工序。本发明提供的NPR锚杆或锚索新材料转炉及连铸大方坯的生产方法有效地降低了生产成本，提高了生产效率。

技术领域

本发明涉及岩石力学用钢材技术领域，具体而言，涉及一种NPR锚杆或锚索新材料转炉及连铸大方坯的生产方法。

背景技术

随着采矿及隧道深度的大幅延伸，由于受高地应力、高地温、高岩溶水压和开挖扰动等复杂地质条件的影响，工程岩体大都表现为软岩大变形力学状态，因此，巷道\隧道围岩都表现出大变形破坏的特点，具体表现为软岩大变形、岩爆大变形、瓦斯突出大变形等。针对以上大变形问题，目前，国内外广泛采用传统锚杆、锚索、U型钢可缩支架等传统材料为基础的支护方式。但是，这些支护材料均属于传统泊松比材料(PR材料)，即拉伸破断时会产生变形局部化的颈缩现象，因此PR材料变形量小，强度、延伸率及拉伸位移等性能均较低，已经不能适应深部巷道\隧道围岩非线性大变形破坏特征，在受到冲击载荷作用下瞬间达到其屈服强度出现材料破断失效，而失去承载防护能力，从而造成巷道\隧道多次返修、钢架扭曲变形、浇注混凝土开裂等破坏现象，导致地下突发性工程灾害和重大恶性事故日益增多，如岩爆、冲击地压、瓦斯爆炸、巷道围岩大变形等给国家和人民生命财产安全造成了重大损失。因此，随着巷道\隧道深度的不断增加也给深部围岩支护材料的研究提出了严峻的挑战，亟需开发新的支护材料。

现有技术中公开的NPR锚杆或锚索钢材料的生产方法，一般是通过采用中频冶炼、模具浇铸工艺路线进行NPR锚杆或锚索新材料的生产，然而现有技术中的生产方法存在成材率低，生产成本高，生产效率低等问题。因此，开发新型NPR锚杆或锚索新材料大规模、低成本且可以连续生产的工艺流程已成为钢铁材料行业亟待解决的难题。

发明内容

本发明实施例中提供一种NPR锚杆或锚索新材料转炉及连铸大方坯的生产方法，以解决现有技术中NPR锚杆或锚索钢材料的生产方法生产成本高、生产效率低的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种NPR锚杆或锚索新材料转炉及连铸大方坯的生产方法，所述NPR锚杆或锚索的元素及其质量百分含量分别为C：0.4～0.9％，Mn：14～22％，Al：0～4％，Cr：0.1～10％，Si：0.1～3％，NPR晶体0～2％，Ca：0.01～0.25％，Cu：≤0.09％，Ni：≤0.09％，S：≤0.001％，P：≤0.001％，其余为Fe和不可避免的杂质元素，生产方法包括以下工序：

转炉炼钢工序：按照配料要求将符合NPR锚杆或锚索新材料成分要求的铁水和废钢一起加入至转炉，冶炼过程加入造渣剂，采用顶底复吹模式进行正常冶炼，当转炉终点命中钢液成分及温度时停止吹炼，出钢过程中进行钢液脱氧；

LF精炼工序：将转炉出钢后的钢包运至精炼车间，通过实时监测钢液成分，以NPR锚杆或锚索新材料成分为目标成分进行合金添加，调整并稳定控制钢液成分至目标范围内，精炼末期向钢液中加入0～2％的NPR晶体，精炼过程中通过钢包底吹氩气去除钢液中溶解的气体和夹杂物；

大方坯连铸工序：将经LF精炼工序的钢液注入中间包，然后将钢液分配至连铸机的各结晶器使之凝固结晶，将结晶器中的钢坯拉出并控制拉坯速度，连铸过程中对钢液采用全程保护浇注技术防止钢液氧化和吸气；

轧钢的加热工序：将大方坯连铸工序生产的钢坯转入加热炉进行加热，当钢坯加热后出炉；

轧钢的轧制工序：将加热完毕经高压水除鳞后的钢坯传送至轧制生产线进行快速轧制，控制开轧温度、终轧温度和轧制速度，钢坯热轧处理后自然冷却至室温。