[发明专利]NPR新材料板坯转炉连铸的生产方法

说明书

本发明公开了一种NPR新材料板坯转炉连铸的生产方法，NPR新材料板坯的成分为：C：0.35～1％，Mn：15～24％，Al：0～5％，NPR晶体：≤5％，Si：≤0.3％，S≤0.001％，P≤0.008％，N≤0.006％，Cr≤0.01％，Ni≤0.2％，Ca：0.01％～0.05％，Cu：≤0.03％；生产方法包括以下步骤：转炉炼钢工序；LF精炼工序；RH精炼工序；板坯连铸工序。本发明提供的NPR新材料板坯转炉连铸的生产方法有效地解决了现有技术中NPR钢材料生产制备成材率低、生产成本高、生产效率低的问题。

技术领域

本发明涉及围岩支护用金属新材料技术领域，具体而言，涉及一种NPR新材料板坯转炉连铸的生产方法。

背景技术

随着采矿及隧道深度的大幅延伸，由于受高地应力、高地温、高岩溶水压和开挖扰动等复杂地质条件的影响，工程岩体大都表现为软岩大变形力学状态，因此，巷道\隧道围岩都表现出大变形破坏的特点，具体表现为软岩大变形、岩爆大变形、瓦斯突出大变形等。针对以上大变形问题，目前，国内外广泛采用传统锚杆、锚索、U型钢、H型钢、W钢带、型材、可缩支架等传统材料为基础的支护方式。这些支护材料中，U型钢、H型钢、W钢带、型材，这些支护材料普遍采用热轧板材作为原材料，进一步经过热加工冷加工等后续加工而成；这些金属板材均属于传统泊松比材料(PR材料)，即受力破断时会产生变形局部化的颈缩现象，因此PR材料变形量小，强度、延伸率、拉伸位移以及吸收能量的能力等性能均较低，已经不能适应深部巷道\隧道围岩非线性大变形破坏特征，在受到冲击载荷作用下瞬间达到其屈服强度出现材料破断失效，而失去承载防护能力，从而造成巷道\隧道多次返修、钢架扭曲变形、浇注混凝土开裂等破坏现象，导致地下突发性工程灾害和重大恶性事故日益增多，如岩爆、冲击地压、瓦斯爆炸、巷道围岩大变形等给国家和人民生命财产安全造成了重大损失。因此，随着巷道\隧道深度的不断增加也给深部围岩支护材料的研究提出了严峻的挑战，亟需开发新的支护材料。

传统高强钢材料在进行冷加工成型时，容易出现延迟开裂等现象，为此需要进行复杂的热处理工艺来改善成型部件整体力学性能，从而加工效率较低、成本较高；现有技术中NPR钢材料的生产方法一般是采用中频冶炼、模具浇铸工艺路线进行制备，然而该方法主要是制备线棒材，且存在成材率低，生产成本高，生产效率低等问题。

发明内容

本发明实施例中提供一种NPR新材料板坯转炉连铸的生产方法，以解决现有技术中NPR钢材料生产制备成材率低、生产成本高、生产效率低的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种NPR新材料板坯转炉连铸的生产方法，NPR新材料板坯的成分为：C：0.35～1％，Mn：15～24％，Al：0～5％，NPR晶体：≤5％，Si：≤0.3％，S≤0.001％，P≤0.008％，N≤0.006％，Cr≤0.01％，Ni≤0.2％，Ca：0.01％～0.05％，Cu：≤0.03％；

生产方法包括以下步骤：

转炉炼钢工序：采用顶底复合吹炼模式进行冶炼，要求转炉终点命中钢液成分及温度时停止吹炼，在出钢过程中进行钢液脱氧，并控制出钢后的钢液温度；

LF精炼工序：控制LF到站钢液温度，通过实时监测钢液成分，以NPR新材料板坯成分为目标成分进行成分调整，稳定控制钢液成分至目标范围内，LF精炼过程中向钢液中加入NPR晶体；LF精炼工序中通过钢包底吹氩气进行搅拌，实时控制供气流量/(min·t)，并控制LF出站钢液温度；

RH精炼工序：RH精炼工序中保持高真空度为20～150Pa，RH提升气流量控制为30～400Nm³/h；要求破空钢液H含量低于预定值，温度为13～1800℃时，则满足钢液破空要求；RH破空后，对钢液进行喂钙处理，同时控制喂线量；

板坯连铸工序：将经RH精炼的钢液注入中间包，控制中间包内钢液的温度，然后将钢液分配至连铸机的各结晶器使之凝固结晶，结晶器采用电磁搅拌，并将结晶器中的钢坯拉出，控制拉坯速度，二冷过程自动配水，最终将钢液连铸为板坯。