CN110938777A - 一种700MPa级高强锚杆用热轧带肋钢筋及生产方法 - Google Patents

一种700MPa级高强锚杆用热轧带肋钢筋及生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种700MPa级高强锚杆用热轧带肋钢筋及生产方法，钢筋化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.24～0.30%，Si：0.6～0.8%，Mn：1.40～1.60%，V：0.15～0.20%，P≤0.030%，S≤0.015%，N：0.020～0.030%，其余为Fe和不可避免的杂质；生产方法包括冶炼、炉外精炼、连铸、铸坯加热、轧制工序。本发明通过对炼钢和轧钢工艺参数的严格控制，显著提高700MPa级高强锚杆用热轧带肋钢筋的强韧性，屈服强度710～810MPa，抗拉强度870～990MPa，断后伸长率A≥20%，冲击功≥50J，能够满足700MPa级高强锚杆用热轧带肋钢筋性能要求。

Description

一种700MPa级高强锚杆用热轧带肋钢筋及生产方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种700MPa级高强锚杆用热轧带肋钢筋及生产方法。
背景技术
锚杆钢主要应用于煤矿井下巷道支护工程，对保证巷道畅通、井下安全作业及煤矿行业的建设与生产具有重要作用，锚杆钢主要可以提供两方面的作用，一是抗拉作用，二是抗剪作用。随着开采深度不断加深，深层开采带来了高的地应力、高的冲击地压和大的围岩流变，给煤矿巷道的锚杆支护造成了严重的困难，需要更高强度的锚杆以保证安全生产。同时，锚杆钢在矿井下要承受岩层的错层和位移带来的巨大切应力，因此需要很高强度的同时也要求锚杆钢具有很好的延伸塑性和耐冲击性能。
目前国内绝大多数井巷使用335MPa级的普通锚杆，使用锚杆强度最高为600MPa级。随着国内矿井开采深度的不断增加，低强度锚杆钢筋在深井高应力巷道中的支护作用越来越不能满足要求，严重影响了深井下的正常生产及安全，为了解决这一问题，开发更高强度锚杆钢筋是提高深井安全生产的必然趋势。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种700MPa级高强锚杆用热轧带肋钢筋及生产方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种700MPa级高强锚杆用热轧带肋钢筋，所述钢筋化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.24～0.30%，Si：0.6～0.8%，Mn：1.40～1.60%，V：0.15～0.20%，P≤0.030%，S≤0.015%，N：0.020～0.030%，其余为Fe和不可避免的杂质。
本发明所述钢筋规格为Φ18～25mm。
本发明所述钢筋力学性能：屈服强度710～810MPa，抗拉强度870～990MPa，断后伸长率A≥20%，常温下冲击功≥50J。
本发明还提供了一种700MPa级高强锚杆用热轧带肋钢筋的生产方法，所述生产方法包括冶炼、炉外精炼、连铸、铸坯加热、轧制工序；所述冶炼工序，采用转炉或电炉冶炼，冶炼终点C：0.08～0.14%、P≤0.015%，终点温度1640～1680℃，出钢过程加入硅铁、微氮合金、硅锰合金和钒氮合金进行硅、锰、钒合金化，调整钢液化学成分至目标范围下限，出钢过程全程吹氩搅拌。
本发明所述轧制工序，开轧温度为1020～1080℃，终轧温度为950～1000℃，终轧后采用穿水冷却，水压为1.0～2.0MPa，上冷床抛钢温度为850～950℃。
本发明所述炉外精炼工序，精炼终点喂钙铁线2.0～3.0㎏/t钢进行钙处理，精炼结束后软吹氩时间8～15min，精炼起吊温度为1570～1590℃。
本发明所述连铸工序，采用塞棒包全程保护浇铸，中包温度控制在1515～1535℃，拉速为1.65～1.75m/min，二冷比水量为0.9～1.3L/㎏钢。
本发明所述铸坯加热工序，加热温度为1000～1100℃。
本发明700MPa级高强锚杆用热轧带肋钢筋产品标准参考《锚杆用热轧带肋钢筋》YB/T4364-2014；产品力学性能检测方法标准参考《钢筋混凝土用钢材试验方法》GB/T28900-2012，产品常温下冲击性能检测方法标准参考《金属材料 夏比摆锤冲击试验方法》GB/T 229-2007。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本发明通过对炼钢和轧钢工艺参数的严格控制，钢种化学成分稳定，波动范围较小，同时，为了提高强度而又不影响延伸性能，在C-Mn钢固溶强化的基础上，向钢中加入微氮合金、钒氮合金进行合金化从而控制钢中的V、N含量，促进了V（C，N）细小颗粒的形成及析出，提高了钒在钢中的利用率，在热轧过程中阻止了奥氏体晶粒长大，具有较强的析出沉淀强化和细晶强化作用，显著提高了700MPa级高强锚杆用热轧带肋钢筋的强韧性。2、本发明700MPa级高强锚杆用热轧带肋钢筋规格为Φ18～25mm，具有良好的屈服强度、抗拉强度和延伸率：屈服强度710～810MPa，抗拉强度870～990MPa，断后伸长率A≥20%，常温下冲击功≥50J，能够满足700MPa级高强锚杆用热轧带肋钢筋性能要求。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细地说明。
实施例1
本实施例700MPa级高强锚杆用热轧带肋钢筋格为Φ22mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例700MPa级高强锚杆用热轧带肋钢筋的生产方法包括冶炼、炉外精炼、连铸、铸坯加热、轧制工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：采用转炉冶炼，冶炼终点C：0.14%、P：0.010%，终点温度1660℃，出钢过程加入硅铁、微氮合金、硅锰合金和钒氮合金进行硅、锰、钒合金化，调整钢液化学成分至目标范围下限，出钢过程全程吹氩搅拌；
（2）炉外精炼工序：精炼终点喂钙铁线2.2㎏/t钢进行钙处理，精炼结束后软吹氩15min，精炼起吊温度为1590℃；
（3）连铸工序：采用塞棒包全程保护浇铸，中包温度控制在1535℃，拉速为1.70m/min，二冷比水量为0.9L/㎏钢；
（4）铸坯加热工序：加热温度为1080℃；
（5）轧制工序：开轧温度为1020℃，终轧温度为950℃，终轧后采用穿水冷却，水压为2.0MPa，上冷床抛钢温度为850℃。
本实施例700MPa级高强锚杆用热轧带肋钢筋性能指标见表2。
实施例2
本实施例700MPa级高强锚杆用热轧带肋钢筋格为Φ20mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例700MPa级高强锚杆用热轧带肋钢筋的生产方法包括冶炼、炉外精炼、连铸、铸坯加热、轧制工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：采用电炉冶炼，冶炼终点C：0.08%、P：0.012%，终点温度1640℃，出钢过程加入硅铁、微氮合金、硅锰合金和钒氮合金进行硅、锰、钒合金化，调整钢液化学成分至目标范围下限，出钢过程全程吹氩搅拌；
（2）炉外精炼工序：精炼终点喂钙铁线2.0㎏/t钢进行钙处理，精炼结束后软吹氩10min，精炼起吊温度为1580℃；
（3）连铸工序：采用塞棒包全程保护浇铸，中包温度控制在1529℃，拉速为1.75m/min，二冷比水量为1.0L/㎏钢；
（4）铸坯加热工序：加热温度为1000℃；
（5）轧制工序：开轧温度为1020℃，终轧温度为950℃，终轧后采用穿水冷却，水压为1.3MPa，上冷床抛钢温度为890℃。
本实施例700MPa级高强锚杆用热轧带肋钢筋性能指标见表2。
实施例3
本实施例700MPa级高强锚杆用热轧带肋钢筋格为Φ20mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例700MPa级高强锚杆用热轧带肋钢筋的生产方法包括冶炼、炉外精炼、连铸、铸坯加热、轧制工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：采用转炉冶炼，冶炼终点C：0.10%、P：0.008%，终点温度1680℃，出钢过程加入硅铁、微氮合金、硅锰合金和钒氮合金进行硅、锰、钒合金化，调整钢液化学成分至目标范围下限，出钢过程全程吹氩搅拌；
（2）炉外精炼工序：精炼终点喂钙铁线2.5㎏/t钢进行钙处理，精炼结束后软吹氩12min，精炼起吊温度为1570℃；
（3）连铸工序：采用塞棒包全程保护浇铸，中包温度控制在1515℃，拉速为1.65m/min，二冷比水量为1.3L/㎏钢；
（4）铸坯加热工序：加热温度为1100℃；
（5）轧制工序：开轧温度为1080℃，终轧温度为1000℃，终轧后采用穿水冷却，水压为1.8MPa，上冷床抛钢温度为950℃。
本实施例700MPa级高强锚杆用热轧带肋钢筋性能指标见表2。
实施例4
本实施例700MPa级高强锚杆用热轧带肋钢筋格为Φ22mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例700MPa级高强锚杆用热轧带肋钢筋的生产方法包括冶炼、炉外精炼、连铸、铸坯加热、轧制工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：采用电炉冶炼，冶炼终点C：0.11%、P：0.015%，终点温度1665℃，出钢过程加入硅铁、微氮合金、硅锰合金和钒氮合金进行硅、锰、钒合金化，调整钢液化学成分至目标范围下限，出钢过程全程吹氩搅拌；
（2）炉外精炼工序：精炼终点喂钙铁线3.0㎏/t钢进行钙处理，精炼结束后软吹氩8min，精炼起吊温度为1575℃；
（3）连铸工序：采用塞棒包全程保护浇铸，中包温度控制在1520℃，拉速为1.70m/min，二冷比水量为1.1L/㎏钢；
（4）铸坯加热工序：加热温度为1050℃；
（5）轧制工序：开轧温度为1030℃，终轧温度为970℃，终轧后采用穿水冷却，水压为1.0MPa，上冷床抛钢温度为920℃。
本实施例700MPa级高强锚杆用热轧带肋钢筋性能指标见表2。
实施例5
本实施例700MPa级高强锚杆用热轧带肋钢筋格为Φ18mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例700MPa级高强锚杆用热轧带肋钢筋的生产方法包括冶炼、炉外精炼、连铸、铸坯加热、轧制工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：采用电炉冶炼，冶炼终点C：0.09%、P：0.013%，终点温度1650℃，出钢过程加入硅铁、微氮合金、硅锰合金和钒氮合金进行硅、锰、钒合金化，调整钢液化学成分至目标范围下限，出钢过程全程吹氩搅拌；
（2）炉外精炼工序：精炼终点喂钙铁线2.8㎏/t钢进行钙处理，精炼结束后软吹氩13min，精炼起吊温度为1585℃；
（3）连铸工序：采用塞棒包全程保护浇铸，中包温度控制在1530℃，拉速为1.72m/min，二冷比水量为1.2L/㎏钢；
（4）铸坯加热工序：加热温度为1060℃；
（5）轧制工序：开轧温度为1030℃，终轧温度为950℃，终轧后采用穿水冷却，水压为2.0MPa，上冷床抛钢温度为860℃。
本实施例700MPa级高强锚杆用热轧带肋钢筋性能指标见表2。
实施例6
本实施例700MPa级高强锚杆用热轧带肋钢筋格为Φ25mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例700MPa级高强锚杆用热轧带肋钢筋的生产方法包括冶炼、炉外精炼、连铸、铸坯加热、轧制工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：采用转炉冶炼，冶炼终点C：0.11%、P：0.008%，终点温度1660℃，出钢过程加入硅铁、微氮合金、硅锰合金和钒氮合金进行硅、锰、钒合金化，调整钢液化学成分至目标范围下限，出钢过程全程吹氩搅拌；
（2）炉外精炼工序：精炼终点喂钙铁线2.7㎏/t钢进行钙处理，精炼结束后软吹氩15min，精炼起吊温度为1575℃；
（3）连铸工序：采用塞棒包全程保护浇铸，中包温度控制在1522℃，拉速为1.72m/min，二冷比水量为1.2L/㎏钢；
（4）铸坯加热工序：加热温度为1020℃；
（5）轧制工序：开轧温度为1040℃，终轧温度为950℃，终轧后采用穿水冷却，水压为1.8MPa，上冷床抛钢温度为880℃。
本实施例700MPa级高强锚杆用热轧带肋钢筋性能指标见表2。
实施例7
本实施例700MPa级高强锚杆用热轧带肋钢筋格为Φ25mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例700MPa级高强锚杆用热轧带肋钢筋的生产方法包括冶炼、炉外精炼、连铸、铸坯加热、轧制工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：采用电炉冶炼，冶炼终点C：0.10%、P：0.015%，终点温度1644℃，出钢过程加入硅铁、微氮合金、硅锰合金和钒氮合金进行硅、锰、钒合金化，调整钢液化学成分至目标范围下限，出钢过程全程吹氩搅拌；
（2）炉外精炼工序：精炼终点喂钙铁线2.3㎏/t钢进行钙处理，精炼结束后软吹氩10min，精炼起吊温度为1573℃；
（3）连铸工序：采用塞棒包全程保护浇铸，中包温度控制在1518℃，拉速为1.72m/min，二冷比水量为1.2L/㎏钢；
（4）铸坯加热工序：加热温度为1090℃；
（5）轧制工序：开轧温度为1040℃，终轧温度为970℃，终轧后采用穿水冷却，水压为1.6MPa，上冷床抛钢温度为910℃。
本实施例700MPa级高强锚杆用热轧带肋钢筋性能指标见表2。
实施例8
本实施例700MPa级高强锚杆用热轧带肋钢筋格为Φ18mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例700MPa级高强锚杆用热轧带肋钢筋的生产方法包括冶炼、炉外精炼、连铸、铸坯加热、轧制工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序：采用转炉冶炼，冶炼终点C：0.12%、P：0.009%，终点温度1655℃，出钢过程加入硅铁、微氮合金、硅锰合金和钒氮合金进行硅、锰、钒合金化，调整钢液化学成分至目标范围下限，出钢过程全程吹氩搅拌；
（2）炉外精炼工序：精炼终点喂钙铁线2.1㎏/t钢进行钙处理，精炼结束后软吹氩12min，精炼起吊温度为1575℃；
（3）连铸工序：采用塞棒包全程保护浇铸，中包温度控制在1521℃，拉速为1.72m/min，二冷比水量为1.2L/㎏钢；
（4）铸坯加热工序：加热温度为1050℃；
（5）轧制工序：开轧温度为1020℃，终轧温度为980℃，终轧后采用穿水冷却，水压为1.5MPa，上冷床抛钢温度为920℃。
本实施例700MPa级高强锚杆用热轧带肋钢筋性能指标见表2。
表1 实施例1-8的700MPa级高强锚杆用热轧带肋钢筋化学成分组成
及其质量百分含量（%）
Figure DEST_PATH_IMAGE001
表1中成分余量为Fe和不可避免的杂质。
表2 实施例1-8的700MPa级高强锚杆用热轧带肋钢筋性能指标
Figure 550610DEST_PATH_IMAGE002
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。

Claims (8)

1.一种700MPa级高强锚杆用热轧带肋钢筋，其特征在于，所述钢筋化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.24～0.30%，Si：0.6～0.8%，Mn：1.40～1.60%，V：0.15～0.20%，P≤0.030%，S≤0.015%，N：0.020～0.030%，其余为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种700MPa级高强锚杆用热轧带肋钢筋，其特征在于，所述钢筋规格为Φ18～25mm。
3.根据权利要求1所述的一种700MPa级高强锚杆用热轧带肋钢筋，其特征在于，所述钢筋力学性能：屈服强度710～810MPa，抗拉强度870～990MPa，断后伸长率A≥20%，常温下冲击功≥50J。
4.基于权利要求1-3任意一项所述的一种700MPa级高强锚杆用热轧带肋钢筋的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括冶炼、炉外精炼、连铸、铸坯加热、轧制工序；所述冶炼工序，采用转炉或电炉冶炼，冶炼终点C：0.08～0.14%、P≤0.015%，终点温度1640～1680℃，出钢过程加入硅铁、微氮合金、硅锰合金和钒氮合金进行硅、锰、钒合金化，调整钢液化学成分至目标范围下限，出钢过程全程吹氩搅拌。
5.根据权利要求4所述的一种700MPa级高强锚杆用热轧带肋钢筋的生产方法，其特征在于，所述轧制工序，开轧温度为1020～1080℃，终轧温度为950～1000℃，终轧后采用穿水冷却，水压为1.0～2.0MPa，上冷床抛钢温度为850～950℃。
6.根据权利要求4所述的一种700MPa级高强锚杆用热轧带肋钢筋的生产方法，其特征在于，所述炉外精炼工序，精炼终点喂钙铁线2.0～3.0㎏/t钢进行钙处理，精炼结束后软吹氩时间为8～15min，精炼起吊温度为1570～1590℃。
7.根据权利要求4-6任意一项所述的一种700MPa级高强锚杆用热轧带肋钢筋的生产方法，其特征在于，所述连铸工序，采用塞棒包全程保护浇铸，中包温度控制在1515～1535℃，拉速为1.65～1.75m/min，二冷比水量为0.9～1.3L/㎏钢。
8.根据权利要求4-6任意一项所述的一种700MPa级高强锚杆用热轧带肋钢筋的生产方法，其特征在于，所述铸坯加热工序，加热温度为1000～1100℃。
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