CN104451443B

CN104451443B - 一种煤矿用锚杆钢及其生产方法

Info

Publication number: CN104451443B
Application number: CN201410675945.3A
Authority: CN
Inventors: 杨明生; 郭海昌; 宋红伟; 吴新兵; 朱丽丽; 陈永峰
Original assignee: Wuhu Xinxing Ductile Iron Pipes Co Ltd
Current assignee: Wuhu Xinxing Ductile Iron Pipes Co Ltd
Priority date: 2014-11-21
Filing date: 2014-11-21
Publication date: 2017-04-26
Anticipated expiration: 2034-11-21
Also published as: CN104451443A

Abstract

本发明提供了一种煤矿用锚杆钢，按质量百分比由以下元素组成：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％，余量为铁和杂质元素。本发明还提供了上述煤矿用锚杆钢的生产方法，采用转炉冶炼、钢包钒微合金化、全保护浇铸、钢坯检查、加热炉加热、连续轧制、轧后快冷的工艺流程，省去了精炼工序，不仅简化了工序，而且节约了能源，采用本发明方法生产的锚杆钢，达到了屈服强度≥400MPa，抗拉强度≥585MPa，拉伸率≥18％。

Description

一种煤矿用锚杆钢及其生产方法

技术领域

本发明属于冶金行业，更具体地说是涉及一种煤矿用锚杆钢及其生产方法。

背景技术

我国煤矿巷道支护经历了木支护、砌碹支护、型钢支护，近几年来，由于煤炭矿井开采要求的日益复杂化，井下支护变得越来越困难，对支护材料的要求也越来越高，煤矿迫切需要价格低、质量好、安全性能可靠的井下支护材料，锚杆支护正是煤矿巷道支护的首选方式，具有成本低、支护效果好、操作简便、使用灵活、占用施工净空少等优点。目前锚杆金属杆体经过滚丝，配上托盘、螺母，或由精轧螺纹配上托盘、螺母，金属杆体一般由热轧生产，其工艺流程是转炉冶炼→精炼炉→连铸→坯料检查→加热炉加热→轧机轧制→精整收集，其生产成本高，化学成分设计不合理，资源浪费严重，不符合节约型社会发展的需要。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种煤矿用锚杆钢及其生产方法。

本发明采用的技术方案是：

一种煤矿用锚杆钢，按质量百分比由以下元素组成：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％，余量为铁和杂质元素。

本发明所述的煤矿用锚杆钢，其中，所述煤矿用锚杆钢的屈服强度≥400MPa，抗拉强度≥585MPa，拉伸率≥18％。

一种煤矿用锚杆钢的生产方法，包括以下步骤：

(1)转炉冶炼工序：采用常规炼钢工艺进行冶炼，转炉一倒控制终点碳质量百分含量为0.04-0.12％，转炉终点温度1660℃～1680℃；

(2)钢包钒微合金化工序：采用钢包钒出钢过程微合金化；

(3)连铸工序：采用连铸机全保护浇铸，按五机五流方坯连铸机组织浇铸，中间包钢水液面高度600-650mm，中间包钢水目标过热度25-28℃；拉速为2.6m/min-3.0m/min；二冷比水量为1.0-1.3L/kg钢；

(4)加热炉加热工序：采用加热炉加热，分为三段：预热段温度控制在600-1000℃，加热段温度控制在960-1100℃，均热段温度控制在1080-1120℃，所述预热段、所述加热段和所述均热段时间分别控制在15-20分钟；

(5)连续轧制工序：连续轧制工序中，开轧温度980-1000℃，终轧温度980℃；

(6)轧后快冷工序：采用三段式分级控制，即一冷段、二冷段及空冷段三个阶段，一冷段水箱控轧温度在900-920℃，二冷段水箱出口温度650-680℃，空冷段水箱出口温度650-680℃，上冷床回火温度控制在800-820℃。

本发明所述的煤矿用锚杆钢的生产方法，其中，步骤(2)中所述的钢包钒微合金化工序中，出钢1/3时先加硅铝钡和铝锭脱氧剂，再加钒氮合金，出钢2/3时加料结束，出钢过程中钢包全程保证软吹，出钢结束后保证吹氩时间≥5min。

本发明所述的煤矿用锚杆钢的生产方法，其中，步骤(3)中所述的连铸工序中，所述中间包的浸入式水口及塞棒采用铝碳质材料。

本发明所述的煤矿用锚杆钢的生产方法，其中，步骤(3)中所述的连铸工序中，连铸坯缩孔级别0-2级。

本发明所述的煤矿用锚杆钢的生产方法，其中，步骤(3)中所述的连铸工序中，结晶器保护渣采用低碳钢方坯连铸渣。

本发明所述的煤矿用锚杆钢的生产方法，其中，步骤(3)中所述的全保护浇铸的浇注周期为20-25min/炉。

本发明有益效果：

本发明提供的煤矿用锚杆钢，按质量百分比由以下元素组成：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％，余量为铁和杂质元素，其屈服强度≥400MPa，抗拉强度≥585MPa，拉伸率≥18％。

本发明提供的煤矿用锚杆钢的生产方法，以普碳钢为原料，通过在普碳钢中添加钒元素，采用钒的微合金化技术，获得低成本高性能的煤矿用锚杆钢；采用转炉冶炼、钢包钒微合金化、全保护浇铸、钢坯检查、加热炉加热、连续轧制、轧后快冷的工艺流程，省去了精炼工序，不仅简化了工序，而且节约了能源。

具体实施方式

实施例1

一种煤矿用锚杆钢，按质量百分比由以下元素组成：C：0.22％，Si：0.47％，Mn：1.43％，V：0.075％，P：0.033％，S：0.017％，Cr：0.029％，Ni：0.011％，Cu：0.032％，余量为Fe和杂质元素。

本实施例煤矿用锚杆钢的生产方法，包括以下步骤：

(1)转炉冶炼工序：以普通碳素结构钢20MnSi为钢坯材质，采用常规炼钢工艺进行冶炼，转炉一倒控制终点碳的质量百分含量为0.12％，转炉终点温度为1660℃-1680℃，确保出钢温度满足连铸浇铸温度需求；

(2)钢包钒微合金化工序：45t的钢水中，出钢1/3时先加40kg硅铝钡和20kg铝锭脱氧剂，再加钒氮合金，出钢2/3时加料结束，出钢过程中钢包全程保证软吹，出钢结束后保证吹氩时间≥5min，所加合金必须预先经过烘烤；

(3)连铸工序：采用150mm²小方坯全程保护浇铸，按五机五流方坯连铸机组织浇注，浇注周期20min/炉；中间包钢水液面高度600mm，中间包钢水目标过热度25℃；拉速为2.70±0.05m/min；中间包的浸入式水口及塞棒采用铝碳质材料；结晶器保护渣采用低碳钢方坯连铸渣(代号为FRK-D)；连铸坯缩孔级别2级；二冷比水量为1.1L/kg钢；

(4)加热炉加热工序：采用加热炉加热，分为三段：预热段温度控制在600℃，加热段温度控制在960℃，均热段温度控制在1080℃，预热段、加热段和均热段时间分别控制在15分钟；

(5)连续轧制工序：连续轧制工序中，开轧温度为980℃，终轧温度为980℃；

(6)轧后快冷工序：采用三段式分级控制，即一冷段、二冷段及空冷段三个阶段，一冷段水箱控轧温度在900℃，二冷段水箱出口温度650℃，空冷段水箱出口温度650℃，上冷床回火温度控制在800℃。

实施例2

一种煤矿用锚杆钢，按质量百分比由以下元素组成：C：0.25％，Si：0.70％，Mn：0.85％，V：0.025％，P：0.040％，S：0.040％，Cr：0.10％，Ni：0.10％，Cu：0.15％，余量为Fe和杂质元素。

本实施例煤矿用锚杆钢的生产方法，包括以下步骤：

(1)转炉冶炼工序：以普通碳素结构钢20MnSi为钢坯材质，采用常规炼钢工艺进行冶炼，转炉一倒终点碳0.04％，转炉终点温度为1660℃-1680℃；

(3)连铸工序：采用150mm²小方坯全程保护浇铸，按五机五流方坯连铸机组织浇注，浇注周期25min/炉；中间包钢水液面高度650mm，中间包钢水目标过热度28℃；拉速为3.0m/min；中间包的浸入式水口及塞棒采用铝碳质材料；结晶器保护渣采用低碳钢方坯连铸渣(代号为FRK-D)；连铸坯缩孔级别0级；二冷比水量为1.3L/kg钢；

(4)加热炉加热工序：采用加热炉加热，分为三段：预热段温度控制在1000℃，加热段温度控制在1100℃，均热段温度控制在1120℃，预热段、加热段和均热段时间分别控制在20分钟；

(5)连续轧制工序：连续轧制工序中，开轧温度为1000℃，终轧温度为980℃；

(6)轧后快冷工序：采用三段式分级控制，即一冷段、二冷段及空冷段三个阶段，一冷段水箱控轧温度在920℃，二冷段水箱出口温度680℃，空冷段水箱出口温度680℃，上冷床回火温度控制在820℃。

用本实施例1和实施例2所述的煤矿用锚杆钢的生产方法生产的的锚杆钢力学性能稳定，经国家建筑钢材质量监督检验中心检验，达到了屈服强度≥400MPa，抗拉强度≥585MPa，拉伸率≥18％。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims

1.一种煤矿用锚杆钢的生产方法，其特征在于：所述锚杆钢按质量百分比由以下元素组成：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％，余量为铁和杂质元素，所述生产方法包括以下步骤：

(2)钢包钒微合金化工序：采用钢包钒出钢过程微合金化；

(3)连铸工序：采用连铸机全保护浇铸，按五机五流方坯连铸机组织浇注，中间包钢水液面高度600-650mm，中间包钢水目标过热度25-28℃；拉速为2.6m/min-3.0m/min；二冷比水量为1.0-1.3L/kg钢；

2.根据权利要求1所述的煤矿用锚杆钢的生产方法，其特征在于：步骤(2)中所述的钢包钒微合金化工序中，出钢1/3时先加硅铝钡和铝锭脱氧剂，再加钒氮合金，出钢2/3时加料结束，出钢过程中钢包全程保证软吹，出钢结束后保证吹氩时间≥5min。

3.根据权利要求1所述的的煤矿用锚杆钢的生产方法，其特征在于：步骤(3)中所述的连铸工序中，所述中间包的浸入式水口及塞棒采用铝碳质材料。

4.根据权利要求1所述的的煤矿用锚杆钢的生产方法，其特征在于：步骤(3)中所述的连铸工序中，连铸坯缩孔级别0-2级。

5.根据权利要求1所述的的煤矿用锚杆钢的生产方法，其特征在于：步骤(3)中所述的连铸工序中，结晶器保护渣采用低碳钢方坯连铸渣。

6.根据权利要求1所述的的煤矿用锚杆钢的生产方法，其特征在于：步骤(3)中所述的全保护浇铸的浇注周期为20-25min/炉。