一种锚杆钢及其生产方法
【技术领域】
[0001] 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】
[0002] 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。
[0003] 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。
[0004] 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。
[0005] 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，开发出热乳态R e L多450MP a， Rm彡650MPa，A彡20%较高洁净度低合金锚杆用钢，采用此热乳圆钢（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。
[0006] 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~ I. 60wt% ;V :0· 06 ~0· 09wt% ;P 彡 0· 035wt% ;S 彡 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。
[0007] 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、柔性控制乳制到乳后超快冷控制冷 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，乳后采用两段式分级控制冷却方式。因采用130mm2小方 坯乳制生产钢材，相比于200_2较大方坯乳制的钢材，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。
[0008] 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：〇· 21~0· 27%，硅：0· 95~L 25%，锰：1· 15~L 35%，磷彡0· 015%，硫 彡 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乳圆钢，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】
[0009] 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。
[0010] 本申请提供一种锚杆钢，所述锚杆钢为热乳圆钢，其热乳态ReL多450MPa，抗拉强 度Rm彡650MPa，延伸率A彡20%，所述锚杆钢的组分及重量百分比含量为：
[0011] C :0· 20 ~0· 26 %，Si :0· 55 ~0· 80 %，Mn :1· 30 ~1. 60 %，P 彡 0· 035 %， S彡0. 035%，V :0. 08~0. 12%，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
[0012] 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；
[0013] 氩站吹氩，吹氩时间大于2分钟小于等于15分钟；
[0014] 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 ;
[0015] 进行连铸，控制拉坯速度在I. 0~1. 6米/分钟；
[0016] 对铸坯加热，加热温度控制在1050~1230°C，并在该温度下保温40~90分钟，在 炉时间为2~3个小时；
[0017] 进行粗乳，控制其开乳温度在1000~IKKTC ;
[0018] 进行精乳，控制其开乳温度950~1050°C，累计变形量在10~60% ;
[0019] 进行空冷，按照冷却速度5~25°C /秒冷却至450~720°C，并在此温度下保温 50~90分钟；
[0020] 空冷至室温。
[0021] 优选地，所述吹氧冶炼，具体为：
[0022] 在50-150吨电炉或转炉中进行吹氧冶炼。
[0023] 优选地，在精炼过程中，加入活性石灰、萤石、铝丸调整所述渣的情况和所述渣的 成分。
[0024] 本申请有益效果如下：
[0025] 上述锚杆刚的冶炼成分简单，控制稳定，成分命中率高，常规棒材热连乳工艺乳 制，工艺稳定，炼、乳成本较低。钢材组织均匀、性能稳定、强度高、塑性好，实际应用中具有 良好锚固强度和支护密度低的优点，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。
【附图说明】
[0026] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述 中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些 实施例。
[0027] 图1和图2为锚杆钢放大不同比例后的显微组织图；
[0028] 图3为本申请较佳实施方式一种锚杆钢的生产方法的流程图。
【具体实施方式】
[0029] 本申请实施例通过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。
[0030] 本申请实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
[0031] 一种锚杆钢，所述锚杆钢为热乳圆钢，其热乳态ReL多450MPa，抗拉强度 Rm彡650MPa，延伸率A彡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 ~I. 60%，P 彡 0· 035%，S 彡 0· 035%，V :0· 08 ~0· 12%，其 余为Fe和不可避免的杂质元素。
[0032] 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I. 0~1. 6米/分 钟；对铸坯加热，加热温度控制在1050~1230°C，并在该温度下保温40~90分钟，在炉时 间为2~3个小时；进行粗乳，控制其开乳温度在1000~1100°C;进行精乳，控制其开乳温 度950~1050°C，累计变形量在10~60% ;进行空冷，按照冷却速度5~25°C /秒冷却至 450~720 °C，并在此温度下保温50~90分钟；空冷至室温