CN103320595A

CN103320595A - 一种高强度低屈强比矿用锚杆钢微合金钒控制析出方法

Info

Publication number: CN103320595A
Application number: CN2013102347604A
Authority: CN
Inventors: 晁月林; 周玉丽; 邸全康; 王立峰; 王全礼; 程四华; 王勇; 郑福印; 王晓晨; 李睿英; 李艳平; 刘健; 赵洪涛; 张崴
Original assignee: Shougang Corp
Current assignee: Shougang Corp
Priority date: 2013-06-14
Filing date: 2013-06-14
Publication date: 2013-09-25

Abstract

一种高强度低屈强比矿用锚杆钢微合金钒控制析出方法，属于锚杆钢轧钢技术领域。采用转炉初炼→钢包钒微合金化→LF炉精炼→全保护浇注→连铸工艺，冶炼不同钒含量的高强度低屈强比矿用锚杆钢。采用950℃-1050℃温度区间开轧，通过4架无孔型轧机+8架孔型轧机进行连续轧制，控制精轧温度在780℃-830℃范围内，上冷床温度在700℃-750℃范围内，上冷床后在550℃-750℃缓冷，使V的析出率提高15-20%，使锚杆钢的平均强度提高20-40Mpa、屈强比达到0.72、屈服强度Rel≥600Mpa、抗拉强度Rm≥800Mpa、延伸率A%≥20%、室温冲击功≥40J。优点在于，降低钒合金在奥氏体区的析出，增加在铁素体和珠光体中析出，即有利于增加析出强化又有利于细晶强化的目的。

Description

一种高强度低屈强比矿用锚杆钢微合金钒控制析出方法

技术领域

本发明属于锚杆钢轧制技术领域，特别是提供了一种高强度低屈强比矿用锚杆钢微合金钒控制析出方。适用于低碳含钒微合金钢中析出相的控制析出，特别适用于高强度低屈强比矿用锚杆钢的生产工艺控制。

背景技术

锚杆钢用于矿山巷道支护，包括煤矿和一些铜矿等，目前国内煤矿业使用的锚杆屈服强度级别主要有400MPa级及以下。规格有Φ18mm、Φ20mm、Φ22mm、Φ25mm，市场需求60-80万吨/年。我国锚杆用钢强度与国外相比还有很大差距，美国的锚杆用钢屈服强度主要为500MPa以上，英国达到640-720MPa，澳大利亚已经研制出800MPa的锚杆用钢，奥钢联采用热处理工艺生产高强度锚杆。我国近几年开始进行高强度锚杆钢的开发和推广，逐步的开发出500Mpa级、600Mpa级高强度级别，500MPa以上的高强韧性锚杆钢市场需求量约6-8万吨。锚杆钢要兼顾实现强度与塑性的性能指标，主要的方式有一下两种：

1）析出强化锚杆钢中添加不同含量的微合金来起到析出强化的作用，提高钢材的屈服强度、抗拉强度等综合力学性能。添加的微合金以钒氮合金居多，同时也含有铌钒氮微合金化形式。国内大部分的400Mpa级锚杆钢的钒含量在0-0.03%左右，500Mpa级锚杆钢的钒添加的质量百分比在0.06-0.08%左右，600Mpa级的添加量在0.12-0.15%左右。据析出动力学研究发现，钒铌合金在高温区和低温区分别存在两个温度区间，即最快析出温度和弥散析出颗粒最细小温度，若在该温度区间保温，其析出速度最快、析出颗粒最为细小弥散。

2）细晶强化目前通常采用的细化晶粒的方法主要采用较低的精轧温度进行轧制，即低温轧制。采用该轧制方法可起到明显的细化晶粒的效果，提高材料的屈服强度等，同时又可以降低成本，获得良好的综合力学性能。

目前国内各企业一方面主要通过钒、铌等微合金化工艺生产矿用锚杆，产量的上升必然将带动铌铁、钒铁的新一轮上涨，同时造成铌铁、钒铁的加速耗尽，若能提高钒合金的析出率，增强其析出强化作用，势必可以减少其添加量，降低生产成本，另一方面采用较低温度轧制，节约能耗，降低成本。但目前来说，在国内的部分企业已经实现了较低温度的轧制，同样需要添加一定含量的微合金才能达到规定的强度，所以，让添加的钒最大限度的析出，可以提高其析出强化，降低成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强度低屈强比矿用锚杆钢微合金钒控制析出方法，基于控制不同的轧制工艺级参数，提高添加微合金的利用率，降低成本，改善微合金钢的综合力学性能。

本发明采用采用转炉初炼→钢包钒微合金化→LF炉精炼→全保护浇注→连铸，以铁水、废钢及钒氮合金元素做原料，生产出钒的质量百分比在0.05-0.15范围内，P、S洁净钢控制质量百分比在0.01以内的高强度低屈强比矿用锚杆钢；在轧制工艺中控制如下技术参数：

采用950℃-1050℃温度区间开轧，通过4架无孔型轧机+8架孔型轧机进行连续轧制，控制精轧温度在780℃-830℃范围内，上冷床温度在700℃-750℃范围内，上冷床后在550℃-750℃，使V的析出率提高15-20%，增强析出强化作用，提高屈服强度和抗拉强度等综合力学性能。可生产出高强度低屈强比矿用锚杆钢，使锚杆钢的平均强度提高20-40Mpa、屈强比达到0.72、屈服强度Rel≥600Mpa、抗拉强度Rm≥800Mpa、延伸率A%≥20%、室温冲击功≥40J，满足性能要求。

采用950℃-1050℃温度区间开轧，通过4架无孔型轧机+8架孔型轧机进行连续轧制后穿水冷却至在780℃-830℃精轧轧制高强度低屈强比的500Mpa、600Mpa级锚杆钢；调整钢筋在冷床上的堆积密度，使钢筋550℃以上的温度区间缓冷，

使V的析出率提高15-20%，增强析出强化作用，提高屈服强度和抗拉强度等综合力学性能。采用上述方法，加之特定的轧钢工艺参数，可采用低微合金添加量的情况下，可以有效的增加微合金的析出量，获得具有铁素体+珠光体组织的综合性能指标优良的高强度低屈强比的矿用锚杆钢。

本发明的有益效果：本发明采用转炉初炼→钢包钒微合金化→LF炉精炼→全保护浇注→连铸，以铁水、废钢及钒氮合金元素做原料，加之特殊的冶炼工艺冶炼高强度锚杆钢连铸坯：1）可根据低温轧制作用相结合实现各种级别锚杆钢的生产，不必为了提高强度而进行成分的调整。2）通过降低钢包中微合金的含量，只需在轧钢过程中调整轧制工艺参数便可以有效达到低成分的性能要求。3）通过冷床上的机械调整等手段可控制不同规格、不同轧制规程下的温度，达到钒微合金控制析出的目的；4）在不改变成分的情况下，通过轧钢工艺参数、冷却工艺参数的调整可提高高强度锚杆的质量合格率。

附图说明

图1为微合金钒的奥氏体区析出动力学PTT曲线。

图2为微合金钒的铁素体区析出动力学PTT曲线。

图3为微合金钒钢中V(C、N)的析出相形貌。

图4为微合金钒钢中V(C、N)的析出能谱分析。

具体实施方式

下面通过实施例详细介绍本发明的技术方案：

实施例1：

1）采用转炉初炼→钢包钒微合金化→LF炉精炼→全保护浇注→连铸，以铁水、废钢及钒氮合金元素做原料（V：0.06%-0.08%），加之特殊的冶炼工艺冶炼低成本钢筋连铸坯。

2）将钢坯经过步进式加热炉加热后，在温度为1000℃开始轧制，通过4架无孔型轧机+8架孔型轧机进行连续轧制后穿水冷却至在820℃精轧轧制，之后在580℃缓冷，可达到铁素体+珠光体组织的高强度锚杆钢要求的各规格性能要求，强度提高20Mpa左右、Rel≥530Mpa、抗拉强度Rm≥740Mpa，屈强比Rel/Rm≤0.72。

实施例2：

1）采用转炉初炼→钢包钒微合金化→LF炉精炼→全保护浇注→连铸，以铁水、废钢及钒氮合金元素做原料（V：0.10%-0.15%），加之特殊的冶炼工艺冶炼低成本钢筋连铸坯。

2）将钢坯经过步进式加热炉加热后，在温度为1020℃开始轧制，通过4架无孔型轧机+8架孔型轧机进行连续轧制后穿水冷却至在820℃精轧轧制，之后在550℃缓冷，可达到铁素体+珠光体组织的高强度锚杆钢要求的各规格性能要求，抗拉强度提高30Mpa左右、Rel≥620Mpa、抗拉强度Rm≥870Mpa，屈强比Rel/Rm≤0.71。

Claims

1.一种高强度低屈强比矿用锚杆钢微合金钒控制析出方法，采用转炉初炼→钢包钒微合金化→LF炉精炼→全保护浇注→连铸，以铁水、废钢及钒氮合金元素做原料，生产出钒的质量百分比在0.05-0.15范围内，P、S洁净钢控制质量百分比在0.01以内的高强度低屈强比矿用锚杆钢；其特征在于：在轧制工艺中控制如下技术参数：

采用950℃-1050℃温度区间开轧，通过4架无孔型轧机+8架孔型轧机进行连续轧制，控制精轧温度在780℃-830℃范围内，上冷床温度在700℃-750℃范围内，上冷床后在550℃-750℃缓冷，使V的析出率提高15-20%，使锚杆钢的平均强度提高20-40Mpa、屈强比达到0.72、屈服强度Rel≥600Mpa、抗拉强度Rm≥800Mpa、延伸率A%≥20%、室温冲击功≥40J。