CN105032933A - 一种低成本高性能中空锚杆的温轧加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明介绍了一种低成本高强度中空锚杆的生产方法，工艺流程为：圆钢—穿孔—退火—轧制钢管—温轧锚杆—喷淋冷却，圆钢穿孔温度1160~1190℃；圆钢穿孔后进行850-890℃的完全退火；退火后对毛管进行一次冷轧成型，轧制变形量≥70%；冷轧后的钢管500-700℃进行轧制，速度为1m/min；锚杆出滚轧机后进行喷淋冷却。本发明由于采用了毛管退火、毛管大变形量的冷轧后进行的钢管温轧和喷淋冷却等工艺，得到的锚杆组织非常细小且具有一定的应力，解决了热处理高强度锚杆成本过高、普通锚杆性能过低的问题，抗拉强度达到900MPa以上，同时延伸率达到8%以上。

Description

一种低成本高性能中空锚杆的温轧加工工艺

技术领域

本发明属于锚杆生产技术领域，涉及中空锚杆的生产方法，尤其是涉及一种低成本高性能中空锚杆的加工工艺。

背景技术

因中空锚杆能够从杆体内孔注浆，其通过与垫板、螺母、止浆塞等配合，能够实现压力注浆，从而其注浆效果优于钢筋锚杆，中空杆体与钻头配合能够将钻进、注浆、锚固合而为一，中空锚杆配合涨壳矛头能够实现端部锚固，中空锚杆诸多优点使其使用越来越广泛，并在许多领域逐渐取代了传统的钢筋锚杆。但随着中空锚杆使用环境的越来越苛刻，对中空锚杆的综合性能要求也越来越高，不但要求很高的强度，而且要求较高延伸率。

现在中空锚杆生产工艺主要为，热轧无缝钢管或冷轧（冷拔）无缝钢管通过锚杆辊轧机直接轧制成型，该种锚杆生产工艺虽然成本较低但存在强度或韧性不足的现象，即综合力学性能较低。如果想大幅提高中空锚杆的综合力学性能，常采用热处理的方法，但该方法会大幅增加锚杆成本。

本专利属于对上述锚杆加工工艺改进，改善常规加工工艺生产的杆体强度和或韧性不足的问题同时不致于是中空锚杆成本提高过大。

发明内容

本发明的目的是提供一种低成本高性能中空锚杆的加工工艺，该工艺能够在较低成本下生产抗拉强度在900MPa以上，延伸率达到8%以上的高性能中空锚杆。

本发明的低成本高性能中空锚杆的加工工艺，将现有的锚杆工艺流程中圆钢—穿孔—冷轧钢管—冷轧锚杆，改为圆钢—穿孔—退火—冷轧钢管—温轧锚杆—喷淋冷却，具体工艺如下：

1）圆钢：选热轧圆钢，材质为40Cr；更具体的规格根据所需钢管的规格及变形量确定；

2）穿孔：穿孔时加热温度1160~1190℃，保温时间根据圆钢直径确定，约6~7min/cm。

3）退火：穿孔后的荒管进行完全退火，加热温度为850-900℃，退火时间根据荒管壁厚确定，约3~5min/mm。

4）冷轧：采用二辊环孔型冷轧机，轧制变形量70%-90%；常规锚杆加工工艺中，荒管不做退火处理，其冷轧变形量一般控制在20%-30%之间。

5）温轧锚杆：轧制温度500~700℃，具体温度根据中空锚杆规格确定，采用自动控温装置，控温精度要求±10℃，轧制速度与锚杆直径有关，约0.5~1.5m/min。

6）喷淋冷却：对轧制成螺纹出滚轧机的中空锚杆立即采取喷淋快速冷却。

本发明适用于直径在25~51mm的小直径波形中空锚杆，该波形锚杆波纹形状符合ISO10208。

本发明采用了新的中空锚杆轧制工艺，由原来的普通中空锚杆加工工艺圆钢—穿孔—冷轧钢管—冷轧锚杆和原来的高强度中空锚杆工艺圆钢—穿孔—冷轧钢管—冷轧锚杆—热处理，改为圆钢—穿孔—退火—冷轧钢管—温轧锚杆—喷淋冷却。通过增加了荒管完全退火工艺消除圆钢穿孔时的组织缺陷，得到细小的珠光体组织，在荒管完全退火的前提下增加了荒管至冷轧无缝钢管的变形量，通过形变强化使无缝钢管达到很高的强度，轧制好的冷轧无缝钢管，通过三轴滚轧机在500~700℃轧制成中空锚杆，通过温轧变形的晶粒组织发生回复与再结晶，晶粒进一步细化，通过轧制温度和轧制速度的调节可以控制回复和再结晶程度，进而得到高性能的中空锚杆，对轧制后的热态中空锚杆进行喷淋冷却可提高其表面硬度，减小受力时表面产生早期裂纹的倾向。

通过使用上述工艺解决了常规中空锚杆加工工艺导致锚杆强度或韧性不足及高强度锚杆成本过高的问题，能够在较低成本下使中空锚杆的抗拉强度达到900MPa以上，同时延伸率达到8%以上。

附图说明：

图1为本发明的高性能中空锚杆加工工艺流程图。

图2现有普通的中空锚杆加工工艺流程图。

图3现有高强度中空锚杆加工工艺流程图。

具体实施方式

本发明适用于直径在32~51mm的小直径波形中空锚杆，该波形锚杆波纹形状符合ISO10208。

实施例1

如图1所示本发明采用如下生产工艺流程，圆钢—穿孔—退火—冷轧钢管—温轧锚杆—喷淋冷却，其具体工艺如下：

1）圆钢：选优质热轧圆钢，材质为40Cr，规格根据所需钢管的规格及变形量确定。

2）穿孔：穿孔时加热温度1160~1190℃，保温时间根据圆钢直径确定，约6~7min/cm。

3）退火：穿孔后的荒管进行完全退火，退火温度850-900℃，退火时间根据荒管壁厚确定，约3~5min/mm。。

4）冷轧：采用二辊环孔型冷轧机，轧制变形量70%-90%。

5）温轧锚杆：轧制温度500~700℃，具体温度根据中空锚杆规格确定，采用自动控温装置，控温精度要求±10℃，轧制速度与锚杆直径有关，约0.5~1.5m/min。

6）喷淋冷却：对轧制成螺纹出滚轧机的中空锚杆立即采取喷淋快速冷却。

本发明的几个实施例的性能指标如表1。

表1

对比例1

现有常规锚杆的生产工艺流程按照圆钢—穿孔—冷轧钢管—冷轧锚杆，其具体工艺如下：

1）圆钢：选优质热轧圆钢，材质为40Cr，规格根据所需钢管的规格及变形量确定。

2）穿孔：穿孔时加热温度1160~1190℃，保温时间根据圆钢直径确定，按照6~7min/cm。

3）冷轧钢管：采用二辊环孔型冷轧机，轧制变形量20%-30%。

4）冷轧锚杆：采用二辊或三辊滚轧机轧制锚杆，不进行加热。

对比例1的性能指标如表2。

表2

对比例2

高强度中空锚杆生产工艺，流程按照圆钢—穿孔—冷轧钢管—冷轧锚杆—热处理，其具体工艺如下：

1）圆钢：选优质热轧圆钢，材质为40Cr，规格根据所需钢管的规格及变形量确定。

2）穿孔：穿孔时加热温度1160~1190℃，保温时间根据圆钢直径确定，按照6~7min/cm。

3）冷轧钢管：采用二辊环孔型冷轧机，轧制变形量20%-30%。

4）冷轧锚杆：采用二辊或三辊滚轧机轧制锚杆，不进行加热。

5）热处理：调质处理，抗拉强度达到980MPa以上延伸率达到9%。

对比例2的性能指标如表3。

表3

本发明的中空锚杆工艺加工出的中空锚杆，与常规工艺加工的中空锚杆相比，成本增加不多但抗拉强度和延伸率均远大于常规锚杆；本发明的锚杆工艺加工出的中空锚杆，与高强度中空锚杆相比抗拉强度和延伸率略小于高强度锚杆，但成本与高强度锚杆相比大幅降低。

Claims (2)

1.一种低成本高性能中空锚杆的加工工艺，其特征是：将现有的锚杆工艺流程中圆钢—穿孔—冷轧钢管—冷轧锚杆，改为圆钢—穿孔—退火—冷轧钢管—温轧锚杆—喷淋冷却，具体工艺如下：

圆钢：选热轧圆钢，材质为40Cr；

穿孔：穿孔时加热温度1160~1190℃，保温时间根据圆钢直径确定，为6~7min/cm；

退火：穿孔后的荒管进行完全退火，加热温度为850-900℃,退火时间根据荒管壁厚确定，约3~5min/mm；

冷轧：采用二辊环孔型冷轧机，轧制变形量70-90%；

温轧锚杆：轧制温度500~700℃，采用自动控温装置，控温精度要求±10℃，轧制速度与锚杆直径有关，约0.5~1.5m/min；

喷淋冷却：对轧制成螺纹出滚轧机的中空锚杆立即采取喷淋快速冷却。

2.根据权利要求1所述低成本高性能中空锚杆的加工工艺，其特征是：穿孔后的荒管进行完全退火的加热温度为850-900℃。