CN114381670A - 一种右旋等强锚杆钢筋的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种右旋等强锚杆钢筋的生产方法,1)、工艺流程:电炉或转炉冶炼‑LF精炼‑连铸‑符合下列成分要求的150mm×150mm连铸方坯‑小型连轧机组轧制‑检验;成分要求,按质量百分含量%计,C:0.22‑0.26、Si:0.40‑0.60、Mn:1.35‑1.55、P≤0.045、S≤0.045、V:0.035‑0.050,余量为铁及杂质;2)、小型连轧机组轧制要求,由于设计的MG400Y延伸率指标较高、需要保证弯曲性能,必须对轧制参数做要求,否则难以达到设计要求,要求开轧温度1020‑1060℃,上冷床温度≤980℃,其金相组织主要为铁素体+珠光体。通过设计合理的成分、性能、外观尺寸参数,确定轧制要求和轧机道次孔型设计,使生产的MG400Y满足MT146.2‑2011对屈服强度400MPa级右旋等强锚杆金属杆体的要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种右旋等强锚杆钢筋的生产方法。
背景技术
右旋等强锚杆钢筋MG400Y是MT146.2-2011《树脂锚杆 第2部分:金属杆体及其附件》 3.3条款规定的右旋等强螺纹钢式树脂锚杆金属杆体的原料。
MT 146.2-2011树脂锚杆第2部分:金属杆体及其附件中定义了三种形状的树脂锚杆金属杆体。在MT146.2-2011中要求螺纹钢式金属杆体根据需要可选用屈服强度不小于335MPa的精轧右旋全螺纹钢筋。MT146.2-2011标准中对右旋等强锚杆钢只规定抗拉强度、屈服强度应符合GB1499.2的规定,对屈服强度400MPa级的等强锚杆金属杆体要求抗拉强度不小于540MPa,屈服强度不小于400MPa,杆体材料断后伸长率不小于15%;外观尺寸由企业作出要求,要求全长可上螺母。对成分未作明确规定。YB/T4364-2014《锚杆用热轧带肋钢筋》对螺纹肋钢筋(即MT146.2-2011中的等强锚杆杆体)在附录A中规定了外形尺寸要求,没有规定成分、性能要求。该标准规定的钢筋基圆公称尺寸和偏差较大,当杆体基圆实际控制为正偏差时,螺母很难旋进。该标准规定的螺纹横肋高度偏差过大,如果达到偏差的下限,很难满足MT146.2规定的螺母组装件承载效率系数≥0.95的要求。该标准没有规定螺纹的旋向角,同时规定了横肋末端间隙不大于周长的20%。这个要求,横肋高度轧制时充满较为困难。
检索文献:蔡桂宝、张文军、方众在《辽宁工程技术大学学报(自然科学版)》2002年4月 第21卷第2期,介绍了两种Φ20mm、Φ22mm规格全螺纹等强锚杆的外形尺寸要求,其中Φ20mm(文中的Tr20)要求基圆尺寸Φ18.5mm;Φ22mm(文中的Tr22)要求基圆尺寸Φ20.5mm,螺距均为12mm,未提供螺纹具体尺寸、旋向、成分、性能和轧制参数要求,也未提及全螺纹的强度等级。
赵豫、范银平、靳熙、王晓燕在《河南冶金》2010年10月第18卷第5期《安钢右旋等强锚杆钢筋的研制和开发》提供了一种屈服强度335MPa级的MG335YΦ20mm的尺寸要求:公称内径Φ19mm±0.3mm,横肋高1.7mm(+ 0. 3~ - 0. 2),钢筋两旁尺寸18-19.3mm,螺纹间距12mm±0.4mm;对螺纹旋向角、横肋角未做要求,采用120mm×120mm小方坯轧制,未提供轧制参数。不涉及MG400Y成分、性能、轧制要求。
郝永林、刘占英在《轧钢》2003年2月第20卷第1期《热轧Φ20mm右旋锚杆钢筋生产实践》提供了一种Φ20mm屈服强度335MPa级等强锚杆,采用60mm × 60mm 方坯, Φ250mm× 4 横列式轧机轧制,其基圆内径Φ20mm0~-0.5,螺距10mm,横肋高1.5mm±0.2mm,螺旋角80°。基圆内径较大,牌号HRB335,未涉及MG400Y的成分、性能、轧制要求。
右旋等强锚杆钢筋要求锚杆钢筋全长可上螺母,横肋尺寸精度、横肋螺旋线(即螺纹旋向角)、横肋螺距、基圆尺寸及精度对螺母旋进都有影响。MT146.2-2011要求等强锚杆螺母组装件承载效率系数≥0.95,这需要钢筋横肋要有一定的高度保证横肋侧面面积来实现。MG400Y右旋等强锚杆钢成分和外观尺寸设计需要考虑安全和精确控制。右旋等强锚杆钢筋MG400Y与HRB400钢筋相比,通常其基圆尺寸要小。基圆尺寸小对钢筋强度有影响。直接用HRB400成分轧制MG400Y强度会降低或不合。因此在成分设计上,在HRB400基础上,必须提高强度,同时控制成本。为保证安全,需要有一定的塑韧性,延伸率指标需要提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种右旋等强锚杆钢筋的生产方法,通过设计合理的成分、性能、外观尺寸参数,确定轧制要求和轧机道次孔型设计,使生产的MG400Y满足MT146.2-2011对屈服强度400MPa级右旋等强锚杆金属杆体的要求。
本发明的目的是这样实现的:一种右旋等强锚杆钢筋的生产方法, 1)、工艺流程:电炉或转炉冶炼-LF精炼-连铸-符合下列成分要求的150mm×150mm连铸方坯-小型连轧机组轧制-检验;成分要求,按质量百分含量%计,C:0.22-0.26、Si:0.40-0.60、Mn:1.35-1.55、P≤0.045、S≤0.045、V:0.035-0.050,余量为铁及杂质;2)、小型连轧机组轧制要求,由于设计的MG400Y延伸率指标较高、需要保证弯曲性能,必须对轧制参数做要求,否则难以达到设计要求,要求开轧温度1020-1060℃,上冷床温度≤980℃,其金相组织主要为铁素体+珠光体;按照本方法提供的φ18mm、φ20mm、φ22mm三种规格轧机参数,φ16mm、φ25mm参照本方法进行轧制:
本发明方法:1、通过借鉴HRB400,以C强化为基础,成分中加入V-N合金微合金化,达到MG400Y力学性能要求;考虑后续加工要求,设计精确的外观尺寸参数,参照HRB400确定热轧工艺,设计小型连轧线各架次孔型参数,生产出满足MT146.2-2011 要求的屈服强度400MPa级右旋等强锚杆钢筋。
2、本发明的理论依据:热轧钢材的强度,随着钢材成分中C含量的增加,强度增高,C是提高钢材强度最有效的元素。右旋等强锚杆钢筋MG400Y与热轧带肋钢筋一样,在做强度检测时,以公称尺寸作为计算依据。其基圆尺寸小,对强度有贡献的成分必须较HRB400高才能保证钢材的性能合格。HRB400因后续使用时需焊接,所以成分设计中对碳当量有上限要求,MG400Y主要承受轴向力,无需焊接,强度可以靠提碳来实现。但MG400Y做为一种安全保证构件,需要有一定的塑性。钢材的塑性随碳含量的增加而减小,所以碳含量又不能太高。在成分设计中,加入V-N合金采用V微合金化生产技术,利用V的析出和细晶强化作用来提高强度并减轻因提碳降低的塑性。冷弯性能可以体现钢材的韧性和内质, MT146.2-2011对右旋等强锚杆钢没有规定冷弯检测,在本发明中为保证安全性,增加冷弯检测指标。
3.设计内容与GB/T499.2-2018中HRB400、YB/T4364-2014 MG400的区别。
3.1成分要求:
区别: (1)MG400Y锚杆钢Si、Mn含量范围在两个标准范围内,但更精确;C含量高于HRB400,低于MG400,既可发挥C对强度的贡献,又可与V一道提高塑韧性;P、S含量高于YB/T4364-2014中MG400要求,降低冶炼难度;(2)加入V-N合金通过V微合金化,实现强度塑性提高,满足锚杆使用安全性。
3.2外观尺寸及允许偏差见表2:
表2
主要区别:(1)YB/T4364螺纹肋锚杆钢筋没有规定Φ16mm的要求,没有规定螺纹旋向角(即表2中的导角);(2)YB/T4364螺纹肋锚杆钢筋要求横肋末端间隙总和不应大于公称周长的20%;本发明考虑锚杆螺母组装件承载效率系数需保证横肋高度要求,未对末端间隙提出要求;(3)本发明MG400Y内径小于YB/T4364要求,内径允许偏差范围较YB/T4364要求窄,更有利于确保锚杆使用时螺母的旋进;(4)本发明MG400Y横肋高度允许偏差、横肋底宽允许偏差范围较YB/T4364要求窄,尺寸更为精准,有利于锚杆的使用安全;(5)本发明MG400Y螺距偏差为对称偏差,YB/T4364螺距为单向负偏差;(6)本发明MG400Y横肋根部规定了圆弧半径,要求螺纹根部圆弧过渡,可减轻使用时螺纹根部的应力集中,提高了安全性。
3.3力学性能设计见表3:
表3 力学性能
表4弯曲性能
说明:YB/T4364对锚杆钢筋规定了钢筋的力学性能和弯曲性能要求,牌号是MG400。按照该标准规定的牌号构成及含义应不包含MG400Y。即使与该标准MG400相比,本发明MG400Y要求抗拉强度、屈服强度指标均较MG400下线高20MPa,使用更加安全。延伸率指标较MT146.2-2011高,增加弯曲性能,钢筋塑韧性要求提高更有利于锚杆承受冲击载荷。
具体实施方式
本发明是通过下列方式实现的:一种右旋等强锚杆钢筋的生产方法,1)、工艺流程:电炉或转炉冶炼-LF精炼-连铸-符合下列成分要求的150mm×150mm连铸方坯-小型连轧机组轧制-检验;成分要求,按质量百分含量%计,C:0.22-0.26、Si:0.40-0.60、Mn:1.35-1.55、P≤0.045、S≤0.045、V:0.035-0.050,余量为铁及杂质;2)、小型连轧机组轧制要求,由于设计的MG400Y延伸率指标较高、需要保证弯曲性能,必须对轧制参数做要求,否则难以达到设计要求,要求开轧温度1020-1060℃,上冷床温度≤980℃,其金相组织主要为铁素体+珠光体;
外观尺寸通过各轧机孔型及相关参数控制,以满足表2要求。
本发明提供了φ18mm、φ20mm、φ22mm三种规格轧机参数,φ16mm、φ25mm可参照本发明确定。
表5 φ18mm轧机参数
φ20mm轧机参数:
φ22mm轧机参数:
按照本发明要求在八钢的实施例:
生产了φ18mm、φ20mm、φ22mm,性能成分外观尺寸均符合设计要求。各规格取样检测数据见表8、表9、10
发明适用于电炉或转炉冶炼的 150mm×150mm连铸方坯 、小型连轧机组生产屈服强度400MPa级右旋等强锚杆钢MG400Y的生产。
Claims (1)
1.一种右旋等强锚杆钢筋的生产方法,其特征在于:1)、工艺流程:电炉或转炉冶炼-LF精炼-连铸-符合下列成分要求的150mm×150mm连铸方坯-小型连轧机组轧制-检验;成分要求,按质量百分含量%计,C:0.22-0.26、Si:0.40-0.60、Mn:1.35-1.55、P≤0.045、S≤0.045、V:0.035-0.050,余量为铁及杂质;2)、小型连轧机组轧制要求,由于设计的MG400Y延伸率指标较高、需要保证弯曲性能,必须对轧制参数做要求,否则难以达到设计要求,要求开轧温度1020-1060℃,上冷床温度≤980℃,其金相组织主要为铁素体+珠光体;
按照本方法提供的φ18mm、φ20mm、φ22mm三种规格轧机参数,φ16mm、φ25mm参照本方法进行轧制。
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