本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种600mpa级高塑性锚杆钢筋及生产方法。
背景技术
目前绝大多数井巷使用335/400mpa级的普通锚杆，而强度达到600mpa级，抗拉强度810mpa以上，延伸率不小于23%，冲击功不小于100j的高强、高塑性锚杆钢筋，在国内鲜有报道，随着国内、外矿井开采深度的不断增加，对锚杆钢筋的强度及韧性要求也越来越高，该产品必将广泛应用。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种600mpa级高塑性锚杆钢筋及生产方法。
为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：一种600mpa级高塑性锚杆钢筋，所述锚杆钢筋化学成分组成及其质量百分含量为：c：0.23～0.28%，si：0.50～0.80%，mn：1.30～1.60%，v：0.140～0.170%，nb：0.010～0.040%，cr≤0.15%，p≤0.040%，s≤0.040%，余量为fe和不可避免的杂质。
本发明各化学成分组成及作用机理：
c能起到固溶强化作用，提高钢材强度，但是c含量过高可影响塑性，经实践，c质量分数为0.23～0.28%。
si能起到固溶强化作用，提高钢材强度，但是si含量过高可影响塑性，经实践，si质量分数为0.50～0.80%。
mn能起到固溶强化作用，显著提高钢材强度，但是mn含量过高可影响塑性，经实践，mn质量分数为1.30～1.60%。
v是主要强化元素，形成的c/n化合物对晶界及位错有强烈的钉扎作用，并且能够细化精粒，能显著提高强度，增加塑性，提高韧性，因为溶解量及析出量的原因，过高的v起不到作用，经实践，v质量分数为0.140～0.170%。
nb的c/n化合物有着较高的析出温度，对晶界起到强烈的钉扎作用，能够细化精粒，起到细晶强化的作用，而且能提高塑性，增加韧性，nb含量超过0.04%，不再起作用，经实践，nb质量分数为0.010～0.040%。
cr元素有很强的淬透性，质量分数过高的cr元素，同mn、nb元素配合会发生组织形貌异常，损害钢材塑性，经实践，cr质量分数cr≤0.15%。
s/p为有害元素，损害钢材塑性，过低含量会大量增加成本，经实践，s/p质量分数≤0.040%。
本发明所述锚杆钢筋组织为铁素体+珠光体，晶粒度≥10级。
本发明所述锚杆钢筋：屈服强度rel≥600mpa，抗拉强度rm≥810mpa，断后伸长率a≥23%，冲击性能akv2≥100j。
本发明还提供了一种600mpa级高塑性锚杆钢筋的生产方法，所述生产方法包括炼钢、加热、轧钢及热处理工序。
本发明所述炼钢工序，出钢钢水化学成分组成及其质量百分含量为：c：0.23～0.28%，si：0.50～0.80%，mn：1.30～1.60%，v：0.140～0.170%，nb：0.010～0.040%，cr≤0.15%，p≤0.040%，s≤0.040%，余量为fe和不可避免的杂质。
本发明所述加热工序，坯料加热后出炉温度为1020～1080℃。
本发明所述轧钢工序，终轧后采用穿水冷却，水压0.7-2.0mpa，上冷床抛钢温度为850～950℃，堆冷≥12h之后进行热处理。
本发明所述热处理工序，加热温度为100～500℃，保温5～20h。
本发明生产工艺制定依据：
轧后穿水冷却会抑制再结晶，细化精粒，增加强度，提高塑性，提高韧性，避免组织异常，经实践，上冷床抛钢温度为850-950℃。
堆冷之后进行热处理，能够加快原子扩散速度，畸变能较高的原子具备扩散能力，降低畸变能，能够提高塑性，提高韧性，过高温度增加成本，降低钢材强度，经实践，加热温度为100～500℃，保温5～20h。
本发明600mpa级高塑性锚杆钢筋产品标准参考yb/t4364；产品检测方法参考gb/t228.1。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本发明在炼钢过程控制成分，控制坯料出炉温度为1020～1080℃，轧后采用穿水冷却，上冷床抛钢温度为850～950℃，形成铁素体+珠光体组织，并且能够抑制再结晶，细化精粒，晶粒度≥10级。2、本发明在堆冷之后进行热处理，控制加热温度为100～500℃，保温5～20h，在保证强度的同时提高塑性。3、本发明锚杆钢筋屈服强度rel≥600mpa，抗拉强度rm≥810mpa，断后伸长率a≥23%，冲击性能akv2≥100j。4、本发明工艺简单，产品具有强度和塑性配合良好的特点。
附图说明
图1为实施例1的600mpa级高塑性锚杆钢筋组织图；
图2为实施例2的600mpa级高塑性锚杆钢筋组织图；
图3为实施例3的600mpa级高塑性锚杆钢筋组织图；
图4为实施例4的600mpa级高塑性锚杆钢筋组织图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明。
实施例1
本实施例600mpa级高塑性锚杆钢筋化学成分组成及其质量百分含量为：c：0.23%，si：0.80%，mn：1.60%，v：0.150%，nb：0.025%，cr：0.15%，p：0.022%，s：0.016%，余量为fe和不可避免的杂质。
本实施例600mpa级高塑性锚杆钢筋生产方法包括炼钢、加热、轧钢及热处理工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）炼钢：出钢钢水化学成分组成及其质量百分含量为：c：0.23%，si：0.80%，mn：1.60%，v：0.150%，nb：0.025%，cr：0.15%，p：0.022%，s：0.016%，余量为fe和不可避免的杂质；
（2）加热：坯料加热后出炉温度为1020℃；
（3）轧钢：终轧后采用穿水冷却，水压0.7mpa，上冷床抛钢温度为950℃，堆冷12h之后进行热处理；
（4）热处理：热处理加热温度为100℃，保温20h。
本实施例600mpa级高塑性锚杆钢筋组织为铁素体+珠光体组织，晶粒度11级，组织图见图1；性能指标：屈服强度rel：665mpa，抗拉强度rm：825mpa，断后伸长率a：26%，冲击性能akv2：132j。
实施例2
本实施例600mpa级高塑性锚杆钢筋化学成分组成及其质量百分含量为：c：0.28%，si：0.50%，mn：1.30%，v：0.170%，nb：0.010%，cr：0.08%，p：0.032%，s：0.036%，余量为fe和不可避免的杂质。
本实施例600mpa级高塑性锚杆钢筋生产方法包括炼钢、加热、轧钢及热处理工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）炼钢：出钢钢水化学成分组成及其质量百分含量为：c：0.28%，si：0.50%，mn：1.30%，v：0.170%，nb：0.010%，cr：0.08%，p：0.032%，s：0.036%，余量为fe和不可避免的杂质；
（2）加热：坯料加热后出炉温度为1080℃；
（3）轧钢：终轧后采用穿水冷却，水压2.0mpa，上冷床抛钢温度为850℃，堆冷30h之后进行热处理；
（4）热处理：热处理加热温度为500℃，保温5h。
本实施例600mpa级高塑性锚杆钢筋组织为铁素体+珠光体组织，晶粒度12级，组织图见图2；性能指标：屈服强度rel：690mpa，抗拉强度rm：845mpa，断后伸长率a：25%，冲击性能akv2：116j。
实施例3
本实施例600mpa级高塑性锚杆钢筋化学成分组成及其质量百分含量为：c：0.25%，si：0.65%，mn：1.50%，v：0.160%，nb：0.040%，cr：0.04%，p：0.026%，s：0.021%，余量为fe和不可避免的杂质。
本实施例600mpa级高塑性锚杆钢筋生产方法包括炼钢、加热、轧钢及热处理工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）炼钢：出钢钢水化学成分组成及其质量百分含量为：c：0.25%，si：0.65%，mn：1.50%，v：0.160%，nb：0.040%，cr：0.04%，p：0.026%，s：0.021%，余量为fe和不可避免的杂质；
（2）加热：坯料加热后出炉温度为1050℃；
（3）轧钢：终轧后采用穿水冷却，水压1.4mpa，上冷床抛钢温度为900℃，堆冷40h之后进行热处理；
（4）热处理：热处理加热温度为300℃，保温10h。
本实施例600mpa级高塑性锚杆钢筋组织为铁素体+珠光体组织，晶粒度12.5级，组织图见图3；性能指标：屈服强度rel：675mpa，抗拉强度rm：835mpa，断后伸长率a：26%，冲击性能akv2：131j。
实施例4
本实施例600mpa级高塑性锚杆钢筋化学成分组成及其质量百分含量为：c：0.27%，si：0.58%，mn：1.40%，v：0.140%，nb：0.020%，cr：0.10%，p：0.040%，s：0.040%，余量为fe和不可避免的杂质。
本实施例600mpa级高塑性锚杆钢筋生产方法包括炼钢、加热、轧钢、热处理工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）炼钢：出钢钢水化学成分组成及其质量百分含量为：c：0.27%，si：0.58%，mn：1.40%，v：0.140%，nb：0.020%，cr：0.10%，p：0.040%，s：0.040%，余量为fe和不可避免的杂质；
（2）加热：坯料加热后出炉温度为1040℃；
（3）轧钢：终轧后采用穿水冷却，水压1.6mpa，上冷床抛钢温度为880℃，堆冷60h之后进行热处理；
（4）热处理：热处理加热温度为200℃，保温15h。
本实施例600mpa级高塑性锚杆钢筋组织为铁素体+珠光体组织，晶粒度10.5级，组织图见图4；性能指标：屈服强度rel：655mpa，抗拉强度rm：820mpa，断后伸长率a：25%，冲击性能akv2：128j。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。