一種煤礦用錨桿鋼及其生產(chǎn)方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種煤礦用錨桿鋼，按質(zhì)量百分比由以下元素組成：C：0.20-0.25％，Mn：0.85-1.55％，Si：0.40-0.70％，V：0.025-0.095％，P≤0.040％，S≤0.040％，Cr≤0.10％，Ni≤0.10％，Cu≤0.15％，余量為鐵和雜質(zhì)元素。本發(fā)明還提供了上述煤礦用錨桿鋼的生產(chǎn)方法，采用轉(zhuǎn)爐冶煉、鋼包釩微合金化、全保護(hù)澆鑄、鋼坯檢查、加熱爐加熱、連續(xù)軋制、軋后快冷的工藝流程，省去了精煉工序，不僅簡(jiǎn)化了工序，而且節(jié)約了能源，采用本發(fā)明方法生產(chǎn)的錨桿鋼，達(dá)到了屈服強(qiáng)度≥400MPa，抗拉強(qiáng)度≥585MPa，拉伸率≥18％。
【專利說(shuō)明】一種煤礦用錨桿鋼及其生產(chǎn)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于冶金行業(yè)，更具體地說(shuō)是涉及一種煤礦用錨桿鋼及其生產(chǎn)方法。

【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)煤礦巷道支護(hù)經(jīng)歷了木支護(hù)、砌碹支護(hù)、型鋼支護(hù)，近幾年來(lái)，由于煤炭礦井開(kāi)采要求的日益復(fù)雜化，井下支護(hù)變得越來(lái)越困難，對(duì)支護(hù)材料的要求也越來(lái)越高，煤礦迫切需要價(jià)格低、質(zhì)量好、安全性能可靠的井下支護(hù)材料，錨桿支護(hù)正是煤礦巷道支護(hù)的首選方式，具有成本低、支護(hù)效果好、操作簡(jiǎn)便、使用靈活、占用施工凈空少等優(yōu)點(diǎn)。目前錨桿金屬桿體經(jīng)過(guò)滾絲，配上托盤、螺母，或由精軋螺紋配上托盤、螺母，金屬桿體一般由熱軋生產(chǎn)，其工藝流程是轉(zhuǎn)爐冶煉一精煉爐一連鑄一坯料檢查一加熱爐加熱一軋機(jī)軋制一精整收集，其生產(chǎn)成本高，化學(xué)成分設(shè)計(jì)不合理，資源浪費(fèi)嚴(yán)重，不符合節(jié)約型社會(huì)發(fā)展的需要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種煤礦用錨桿鋼及其生產(chǎn)方法。
[0004]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0005]一種煤礦用錨桿鋼，按質(zhì)量百分比由以下元素組成:C:0.20-0.25 %，Mn:
0.85-1.55 %, Si:0.40-0.70 %，V:0.025-0.095 %, P ^ 0.040 %, S ^ 0.040 %,Cr ( 0.10%, Ni ( 0.10%, Cu ( 0.15%，余量為鐵和雜質(zhì)元素。
[0006]本發(fā)明所述的煤礦用錨桿鋼，其中，所述煤礦用錨桿鋼的屈服強(qiáng)度彡400MPa，抗拉強(qiáng)度彡585MPa，拉伸率彡18%。
[0007]一種煤礦用錨桿鋼的生產(chǎn)方法，包括以下步驟:
[0008](I)轉(zhuǎn)爐冶煉工序:采用常規(guī)煉鋼工藝進(jìn)行冶煉，轉(zhuǎn)爐一倒控制終點(diǎn)碳質(zhì)量百分含量為0.04-0.12%，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)溫度1660°C?1680°C ；
[0009](2)鋼包釩微合金化工序:采用鋼包釩出鋼過(guò)程微合金化；
[0010](3)連鑄工序:采用連鑄機(jī)全保護(hù)澆鑄，按五機(jī)五流方坯連鑄機(jī)組織澆鑄，中間包鋼水液面高度600-650mm，中間包鋼水目標(biāo)過(guò)熱度25_28°C;拉速為2.6m/min-3.0m/min ;二冷比水量為1.0-1.3L/kg鋼；
[0011](4)加熱爐加熱工序:采用加熱爐加熱，分為三段:預(yù)熱段溫度控制在600-1000 °C，加熱段溫度控制在960-1100 °C，均熱段溫度控制在1080-1120 °C，所述預(yù)熱段、所述加熱段和所述均熱段時(shí)間分別控制在15-20分鐘；
[0012](5)連續(xù)軋制工序:連續(xù)軋制工序中，開(kāi)軋溫度980-1000°C，終軋溫度980°C ；
[0013](6)軋后快冷工序:采用三段式分級(jí)控制，即一冷段、二冷段及空冷段三個(gè)階段，一冷段水箱控軋溫度在900-920 °C，二冷段水箱出口溫度650-680 °C，空冷段水箱出口溫度650-680 0C，上冷床回火溫度控制在800-820 °C。
[0014]本發(fā)明所述的煤礦用錨桿鋼的生產(chǎn)方法，其中，步驟(2)中所述的鋼包釩微合金化工序中，出鋼1/3時(shí)先加硅鋁鋇和鋁錠脫氧劑，再加釩氮合金，出鋼2/3時(shí)加料結(jié)束，出鋼過(guò)程中鋼包全程保證軟吹，出鋼結(jié)束后保證吹氬時(shí)間多5min。
[0015]本發(fā)明所述的煤礦用錨桿鋼的生產(chǎn)方法，其中，步驟(3)中所述的連鑄工序中，所述中間包的浸入式水口及塞棒采用鋁碳質(zhì)材料。
[0016]本發(fā)明所述的煤礦用錨桿鋼的生產(chǎn)方法，其中，步驟(3)中所述的連鑄工序中，連鑄坯縮孔級(jí)別0-2級(jí)。
[0017]本發(fā)明所述的煤礦用錨桿鋼的生產(chǎn)方法，其中，步驟(3)中所述的連鑄工序中，結(jié)晶器保護(hù)渣采用低碳鋼方坯連鑄渣。
[0018]本發(fā)明所述的煤礦用錨桿鋼的生產(chǎn)方法，其中，步驟(3)中所述的全保護(hù)澆鑄的澆注周期為20-25min/爐。
[0019]本發(fā)明有益效果:
[0020]本發(fā)明提供的煤礦用錨桿鋼，按質(zhì)量百分比由以下元素組成:C:0.20% -0.25%,Mn:0.85 % -1.55%, Si:0.40-0.70 %, V:0.025-0.095 %, P ^ 0.040 %, S ^ 0.040 %，Cr ( 0.10%, Ni ( 0.10%, Cu ( 0.15%，余量為鐵和雜質(zhì)元素，其屈服強(qiáng)度彡400MPa，抗拉強(qiáng)度彡585MPa，拉伸率彡18%。
[0021]本發(fā)明提供的煤礦用錨桿鋼的生產(chǎn)方法，以普碳鋼為原料，通過(guò)在普碳鋼中添加釩元素，采用釩的微合金化技術(shù)，獲得低成本高性能的煤礦用錨桿鋼；采用轉(zhuǎn)爐冶煉、鋼包釩微合金化、全保護(hù)澆鑄、鋼坯檢查、加熱爐加熱、連續(xù)軋制、乳后快冷的工藝流程，省去了精煉工序，不僅簡(jiǎn)化了工序，而且節(jié)約了能源。

【具體實(shí)施方式】
[0022]實(shí)施例1
[0023]一種煤礦用錨桿鋼，按質(zhì)量百分比由以下元素組成:C:0.22%，Si:0.47%, Mn:
1.43%, V:0.075%, P:0.033%, S:0.017%, Cr:0.029%, N1:0.011%, Cu:0.032%，余量為Fe和雜質(zhì)元素。
[0024]本實(shí)施例煤礦用錨桿鋼的生產(chǎn)方法，包括以下步驟:
[0025](I)轉(zhuǎn)爐冶煉工序:以普通碳素結(jié)構(gòu)鋼20MnSi為鋼坯材質(zhì)，采用常規(guī)煉鋼工藝進(jìn)行冶煉，轉(zhuǎn)爐一倒控制終點(diǎn)碳的質(zhì)量百分含量為0.12%，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)溫度為1660°C -1680°C，確保出鋼溫度滿足連鑄澆鑄溫度需求；
[0026](2)鋼包釩微合金化工序:45t的鋼水中，出鋼1/3時(shí)先加40kg硅鋁鋇和20kg鋁錠脫氧劑，再加釩氮合金，出鋼2/3時(shí)加料結(jié)束，出鋼過(guò)程中鋼包全程保證軟吹，出鋼結(jié)束后保證吹氬時(shí)間多5min，所加合金必須預(yù)先經(jīng)過(guò)烘烤；
[0027](3)連鑄工序:采用150mm2小方坯全程保護(hù)澆鑄，按五機(jī)五流方坯連鑄機(jī)組織澆注，澆注周期20min/爐；中間包鋼水液面高度600mm，中間包鋼水目標(biāo)過(guò)熱度25°C ;拉速為
2.70±0.05m/min ;中間包的浸入式水口及塞棒采用鋁碳質(zhì)材料；結(jié)晶器保護(hù)渣采用低碳鋼方坯連鑄渣(代號(hào)為FRK-D);連鑄坯縮孔級(jí)別2級(jí)；二冷比水量為1.lL/kg鋼；
[0028](4)加熱爐加熱工序:采用加熱爐加熱，分為三段:預(yù)熱段溫度控制在600°C，加熱段溫度控制在960°C，均熱段溫度控制在1080°C，預(yù)熱段、加熱段和均熱段時(shí)間分別控制在15分鐘；
[0029](5)連續(xù)軋制工序:連續(xù)軋制工序中，開(kāi)軋溫度為980°C，終軋溫度為980°C ；
[0030](6)軋后快冷工序:采用三段式分級(jí)控制，即一冷段、二冷段及空冷段三個(gè)階段，一冷段水箱控軋溫度在900 °C，二冷段水箱出口溫度650 °C，空冷段水箱出口溫度650 °C，上冷床回火溫度控制在800 °C。
[0031]實(shí)施例2
[0032]一種煤礦用錨桿鋼，按質(zhì)量百分比由以下元素組成:C:0.25%, Si:0.70%, Mn:0.85%, V:0.025%, P:0.040%, S:0.040%, Cr:0.10%, N1:0.10%, Cu:0.15%，余量為 Fe
和雜質(zhì)元素。
[0033]本實(shí)施例煤礦用錨桿鋼的生產(chǎn)方法，包括以下步驟:
[0034](I)轉(zhuǎn)爐冶煉工序:以普通碳素結(jié)構(gòu)鋼20MnSi為鋼坯材質(zhì)，采用常規(guī)煉鋼工藝進(jìn)行冶煉，轉(zhuǎn)爐一倒終點(diǎn)碳0.04%，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)溫度為1660°C -1680°C ；
[0035](2)鋼包釩微合金化工序:45t的鋼水中，出鋼1/3時(shí)先加40kg硅鋁鋇和20kg鋁錠脫氧劑，再加釩氮合金，出鋼2/3時(shí)加料結(jié)束，出鋼過(guò)程中鋼包全程保證軟吹，出鋼結(jié)束后保證吹氬時(shí)間多5min，所加合金必須預(yù)先經(jīng)過(guò)烘烤；
[0036](3)連鑄工序:采用150mm2小方坯全程保護(hù)澆鑄，按五機(jī)五流方坯連鑄機(jī)組織澆注，澆注周期25min/爐；中間包鋼水液面高度650mm，中間包鋼水目標(biāo)過(guò)熱度28°C ;拉速為
3.0m/min ;中間包的浸入式水口及塞棒采用鋁碳質(zhì)材料；結(jié)晶器保護(hù)渣采用低碳鋼方坯連鑄渣(代號(hào)為FRK-D);連鑄坯縮孔級(jí)別O級(jí)；二冷比水量為1.3L/kg鋼；
[0037](4)加熱爐加熱工序:采用加熱爐加熱，分為三段:預(yù)熱段溫度控制在1000°C，加熱段溫度控制在1100°C，均熱段溫度控制在1120°C，預(yù)熱段、加熱段和均熱段時(shí)間分別控制在20分鐘；
[0038](5)連續(xù)軋制工序:連續(xù)軋制工序中，開(kāi)軋溫度為1000°C，終軋溫度為980°C ；
[0039](6)軋后快冷工序:采用三段式分級(jí)控制，即一冷段、二冷段及空冷段三個(gè)階段，一冷段水箱控軋溫度在920 °C，二冷段水箱出口溫度680 °C，空冷段水箱出口溫度680 °C，上冷床回火溫度控制在820 °C。
[0040]用本實(shí)施例1和實(shí)施例2所述的煤礦用錨桿鋼的生產(chǎn)方法生產(chǎn)的的錨桿鋼力學(xué)性能穩(wěn)定，經(jīng)國(guó)家建筑鋼材質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心檢驗(yàn)，達(dá)到了屈服強(qiáng)度多400MPa，抗拉強(qiáng)度彡585MPa，拉伸率彡18%。
[0041]以上所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書(shū)確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種煤礦用錨桿鋼，其特征在于:按質(zhì)量百分比由以下元素組成:c:0.20-0.25%，Mn:0.85-1.55 %, Si:0.40-0.70 %, V:0.025-0.095 %, P ^ 0.040 %, S ^ 0.040 %,Cr ( 0.10%, Ni ( 0.10%, Cu ( 0.15%，余量為鐵和雜質(zhì)元素。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦用錨桿鋼，其特征在于:所述煤礦用錨桿鋼的屈服強(qiáng)度彡400MPa，抗拉強(qiáng)度彡585MP，拉伸率彡18%。
3.權(quán)利要求1或2所述的煤礦用錨桿鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)轉(zhuǎn)爐冶煉工序:采用常規(guī)煉鋼工藝進(jìn)行冶煉，轉(zhuǎn)爐一倒控制終點(diǎn)碳質(zhì)量百分含量為0.04-0.12%，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)溫度1660。。?1680°C ； (2)鋼包釩微合金化工序:采用鋼包釩出鋼過(guò)程微合金化； (3)連鑄工序:采用連鑄機(jī)全保護(hù)澆鑄，按五機(jī)五流方坯連鑄機(jī)組織澆注，中間包鋼水液面高度600-650mm，中間包鋼水目標(biāo)過(guò)熱度25_28°C;拉速為2.6m/min-3.0m/min ;二冷比水量為1.0-1.3L/kg鋼； (4)加熱爐加熱工序:采用加熱爐加熱，分為三段:預(yù)熱段溫度控制在600-1000°C，加熱段溫度控制在960-1100°C，均熱段溫度控制在1080-1120°C，所述預(yù)熱段、所述加熱段和所述均熱段時(shí)間分別控制在15-20分鐘； (5)連續(xù)軋制工序:連續(xù)軋制工序中，開(kāi)軋溫度980-1000°C，終軋溫度980°C； (6)軋后快冷工序:采用三段式分級(jí)控制，即一冷段、二冷段及空冷段三個(gè)階段，一冷段水箱控軋溫度在900-920 0C，二冷段水箱出口溫度650-680 V，空冷段水箱出口溫度650-680 0C，上冷床回火溫度控制在800-820 °C。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的煤礦用錨桿鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于:步驟(2)中所述的鋼包釩微合金化工序中，出鋼1/3時(shí)先加硅鋁鋇和鋁錠脫氧劑，再加釩氮合金，出鋼2/3時(shí)加料結(jié)束，出鋼過(guò)程中鋼包全程保證軟吹，出鋼結(jié)束后保證吹氬時(shí)間多5min。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的的煤礦用錨桿鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于:步驟(3)中所述的連鑄工序中，所述中間包的浸入式水口及塞棒采用鋁碳質(zhì)材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的的煤礦用錨桿鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于:步驟(3)中所述的連鑄工序中，連鑄坯縮孔級(jí)別0-2級(jí)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的的煤礦用錨桿鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于:步驟(3)中所述的連鑄工序中，結(jié)晶器保護(hù)渣采用低碳鋼方坯連鑄渣。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的的煤礦用錨桿鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于:步驟(3)中所述的全保護(hù)澆鑄的澆注周期為20-25min/爐。
【文檔編號(hào)】C22C33/04GK104451443SQ201410675945
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月21日
【發(fā)明者】楊明生, 郭海昌, 宋紅偉, 吳新兵, 朱麗麗, 陳永峰 申請(qǐng)人:蕪湖新興鑄管有限責(zé)任公司