CN115976409A - 一种低成本中空锚杆焊管、热轧钢带及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低成本中空锚杆焊管、热轧钢带及制备方法，热轧钢带元素重量百分含量组成为：C 0.18‑0.25％、Si 0.10‑0.20％、Mn 1.00‑1.50％、P≤0.020％、S≤0.08％、Cr 0.10‑0.30％，其余为Fe和不可避免的杂质。制备方法依次包括如下步骤：铁水脱硫、转炉、LF精炼、CC、热轧、层流冷却、卷取。中空锚杆焊管的屈服强度Rel≥630MPa，抗拉强度Rm≥870MPa，Agt≥8％。本发明通过合理的合金成分和生产工艺设计，提供了一种低成本中空锚杆焊管用热轧钢带，产品生产工艺简单、成本低，热轧钢带分条焊管后经热处理，性能可达Rel≥630MPa，Rm≥870MPa，Agt≥8％。
Description
技术领域
本发明涉及热连轧板带技术领域，具体涉及一种低成本中空锚杆焊管、热轧钢带及制备方法。
背景技术
锚杆是煤矿、工程企业的常用品种，主要应用于煤炭、铁矿等深层巷道支护及高铁公路、水坝等大型建设岩土工程加固。随着技术推广发展，其应用愈加广泛，需求量增大。锚杆的作用原理是通过锚杆杆体的纵向拉力作用，克服岩土体抗拉能力远远低于抗压能力的缺点，表面上看是限制了岩土体脱离原体，宏观上看是增加了岩土体的粘聚性，是岩土体加固的杆件体系结构。
现有技术的锚杆钢产品牌号较为单一，几乎都是MG335。经过技术人员的深入调研后，发现目前的MG335的锚杆钢产品的强度不能满足需求。科研人员提出使用高强度锚杆钢产品替代MG335牌号产品，随即出现了MG500、SMG600MPa等牌号产品，但这些产品几乎都是棒线材轧制生产或无缝钢管拉拔生产，成本高、成品率低、尺寸精度控制、表面质量差。
因此，制备一种组织控制细小均匀，工艺简单，尺寸精度高，成本低的中空锚杆，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
基于此，现有技术仍然有待改进。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种低成本中空锚杆焊管用热轧钢带及制备方法，以解决现有技术的棒线材轧制或无缝钢管拉拔生产锚杆所存在的技术问题。
根据本发明的一些实施例，提出一种低成本中空锚杆焊管用热轧钢带，元素重量百分含量组成为：C 0.18-0.25％、Si 0.10-0.20％、Mn 1.00-1.50％、P≤0.020％、S≤0.08％、Cr 0.10-0.30％，其余为Fe和不可避免的杂质。
进一步地，碳当量Ceq≤0.5。
进一步地，晶粒度10级及以上。
进一步地，抗拉强度Rm≥600MPa，延伸率≥23％。
另一方面，本发明实施例还公开了上述的热轧钢带的制备方法，依次包括如下步骤：铁水脱硫、转炉、LF精炼、CC、热轧、层流冷却、卷取。
进一步地，所述热轧工序中，钢坯加热温度为1200℃～1240℃。
进一步地，所述热轧工序中，终轧温度为840℃～880℃。
进一步地，所述卷取温度为560℃～600℃。
此外，本发明实施例还公开了一种低成本中空锚杆焊管，其采用上述的热轧钢带制成。
进一步地，经热处理后(淬火+回火)屈服强度Rel≥630MPa，抗拉强度Rm≥870MPa，Agt≥8％。
采用上述技术方案，本发明至少具有如下有益效果：
本发明提供的低成本中空锚杆焊管、热轧钢带及制备方法，增加中空锚杆焊管用热轧钢带品类，为解决上述背景技术中提出的现有中空锚杆生产工艺成本高、成品率低、尺寸精度控制、表面质量差等问题提供新的材料选择。通过合理的合金成分和生产工艺设计，提供了一种低成本中空锚杆焊管用热轧钢带，产品生产工艺简单、成本低，热轧钢带分条焊管后经热处理，性能可达Rel≥630MPa，Rm≥870MPa，Agt≥8％。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本发明一些实施例所公开的一种低成本中空锚杆焊管用热轧钢带的工艺流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。
需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
本发明一些实施例公开了一种低成本中空锚杆焊管用热轧钢带，元素重量百分含量组成为：C 0.18-0.25％、Si 0.10-0.20％、Mn 1.00-1.50％、P≤0.020％、S≤0.08％、Cr0.10-0.30％，其余为Fe和不可避免的杂质。碳当量Ceq≤0.5。晶粒度10级及以上。抗拉强度Rm≥600MPa，延伸率≥23％。
采用上述元素含量和组成，经过对应的工序后，才能得到具有上述碳当量，晶粒度，抗拉强度和延伸率的热轧钢带，从而才能得到高强度且低成本的中空锚杆。
其中，碳元素直接影响钢铁的强度、塑性、韧性和焊接性能等，增加0.1％的C，大约能增加屈服强度28MPa，抗拉强度70MPa，热处理(淬火+回火)后材料强度主要由C、Mn提供，但C含量过高会使材料塑韧性及焊接性能大幅下降，故C含量控制在0.18～0.25％。
硅元素能提高钢铁的强度，其作用仅次于磷，但硅易使钢中形成带状组织，且硅与氧的亲和力较强，焊接时易生成低熔点硅酸盐，降低钢的焊接性能，故Si含量控制在0.10～0.20％。
锰元素和铁形成固溶体，可提高钢中铁素体和奥氏体的硬度和强度，同时是良好的脱氧剂和脱硫剂，含有一定量的锰可以消除或减弱因硫引起的脆性，但锰含量过高时连铸过程容易产生铸坯裂纹，同时可能造成钢板心部成分偏析，还会降低钢的焊接性能，故Mn含量控制在1.00～1.50％。
磷、硫元素作为有害元素，会对钢板组织性能产生不利影响，其含量越低越好，P含量高会显著降低钢的塑性及低温韧性，S会形成硫化物夹杂使钢的性能恶化。故P≤0.020％，S≤0.08％。
铬元素能提高钢的强度，增加钢的淬透性并有二次硬化的作用，但含量过高会降低钢塑性和韧性，同时降低焊接性能，故铬含量控制在0.10～0.30％。
如图1所示，上述的热轧钢带的制备方法，依次包括如下步骤：铁水脱硫、转炉、LF精炼、CC(连铸)、热轧、层流冷却、卷取。所述热轧工序中，钢坯加热温度为1200℃～1240℃。所述热轧工序中，终轧温度为840℃～880℃。所述卷取温度为560℃～600℃。采用转炉、LF精炼后钙处理，连铸采用低过热度浇铸和动态轻压下，中包钢水过热度要求≤25℃。
此外，本发明实施例还公开了一种低成本中空锚杆焊管，其采用上述的热轧钢带制成。该热轧钢带分条焊管后经热处理(淬火(≥860℃)+回火(150℃～300℃))，性能可达屈服强度Rel≥630MPa，抗拉强度Rm≥870MPa，Agt≥8％。
实施例1
本实施例低成本中空锚杆焊管用热轧钢带元素重量百分含量组成为C0.21％、Si0.16％、Mn 1.35％、P≤0.020％、S≤0.08％、Cr 0.20％，其余为Fe和不可避免的杂质。
本实施例低成本中空锚杆焊管用热轧钢带生产方法包括铁水脱硫→转炉→LF精炼CC→热轧→层流冷却→卷取，关键工艺步骤如下所述：转炉、LF精炼后进行钙处理，喂硅钙线900m/炉，中包钢水过热度15℃，连铸压下量3mm，连铸坯加热温度1210℃，终轧温度860℃，卷取温度580℃，平均晶粒度11.0级，屈服强度Rel 444MPa,抗拉强度Rm 638MPa，延伸率30.0％。该热轧钢带分条焊管后经简单热处理(淬火(880℃)+回火(200℃))，屈服强度Rel667MPa，抗拉强度Rm 890MPa，Agt 9.2％。
实施例2
本实施例低成本中空锚杆焊管用热轧钢带元素重量百分含量组成为C0.18％、Si0.19％、Mn 1.47％、P≤0.020％、S≤0.08％、Cr 0.26％，其余为Fe和不可避免的杂质。
本实施例低成本中空锚杆焊管用热轧钢带生产方法包括铁水脱硫→转炉→LF精炼CC→热轧→层流冷却→卷取，关键工艺步骤如下所述：转炉、LF精炼后进行钙处理，喂硅钙线850m/炉，中包钢水过热度15℃，连铸压下量3mm，连铸坯加热温度1215℃，终轧温度875℃，卷取温度580℃，平均晶粒度11.0级，屈服强度Rel 480MPa,抗拉强度Rm 661MPa，延伸率27.5％。该热轧钢带分条焊管后经简单热处理(淬火(890℃)+回火(180℃))，屈服强度Rel680MPa，抗拉强度Rm 903MPa，Agt 8.3％。
实施例3
本实施例低成本中空锚杆焊管用热轧钢带元素重量百分含量组成为C0.24％、Si0.13％、Mn 1.06％、P≤0.020％、S≤0.08％、Cr 0.14％，其余为Fe和不可避免的杂质。
本实施例低成本中空锚杆焊管用热轧钢带生产方法包括铁水脱硫→转炉→LF精炼CC→热轧→层流冷却→卷取，关键工艺步骤如下所述：转炉、LF精炼后进行钙处理，喂硅钙线900m/炉，中包钢水过热度10℃，连铸压下量3mm，连铸坯加热温度1220℃，终轧温度850℃，卷取温度570℃，平均晶粒度11.0级，屈服强度Rel 458MPa,抗拉强度Rm 623MPa，延伸率28.0％。该热轧钢带分条焊管后经简单热处理(淬火(880℃)+回火(250℃))，屈服强度Rel654MPa，抗拉强度Rm 889MPa，Agt 9.7％。
需要特别指出的是，上述各个实施例中的各个组件或步骤均可以相互交叉、替换、增加、删减，因此，这些合理的排列组合变换形成的组合也应当属于本发明的保护范围，并且不应将本发明的保护范围局限在所述实施例之上。
以上是本发明公开的示例性实施例，上述本发明实施例公开的顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。但是应当注意，以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子，在不背离权利要求限定的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的公开实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明实施例的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种低成本中空锚杆焊管用热轧钢带，其特征在于，元素重量百分含量组成为：C0.18-0.25％、Si 0.10-0.20％、Mn 1.00-1.50％、P≤0.020％、S≤0.08％、Cr 0.10-0.30％，其余为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的热轧钢带，其特征在于，碳当量Ceq≤0.5。
3.根据权利要求1所述的热轧钢带，其特征在于，金相组织为铁素体+珠光体，晶粒度10级及以上。
4.根据权利要求3所述的热轧钢带，其特征在于，屈服强度Rel≥400Mpa，抗拉强度Rm≥600MPa，延伸率≥23％。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的热轧钢带的制备方法，其特征在于，依次包括如下步骤：铁水脱硫、转炉、LF精炼、CC、热轧、层流冷却、卷取。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述热轧工序中，钢坯加热温度为1200℃～1240℃。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述热轧工序中，终轧温度为840℃～880℃。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述卷取温度为560℃～600℃。
9.一种低成本中空锚杆焊管，其特征在于，采用权利要求1-4任意一项所述的热轧钢带制成。
10.根据权利要求9所述的中空锚杆焊管，其特征在于，材料屈服强度Rel≥630MPa，抗拉强度Rm≥870MPa，Agt≥8％。
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2022
- 2022-12-15 CN CN202211616293.7A patent/CN115976409A/zh active Pending
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