[发明专利]一种超高强度热轧锚杆钢筋及其生产方法

说明书

本发明涉及一种超高强度热轧锚杆钢筋及其生产方法，锚杆钢筋元素重量百分含量组成：C 0.26‑0.33%、Si 0.70‑1.10%、Mn 1.55‑1.75%、V 0.12‑0.30%、N 0.012‑0.035%、Cr 0.15‑0.55%；残余元素P≤0.035%、S≤0.025%；其余为Fe和不可避免的杂质；其轧制的粗轧开轧温度900‑970℃，入精轧前温度700‑850℃，精轧出口速度11‑15m/s，精轧后钢筋穿水控制冷却，瞬时冷却速度不超过230℃/s，上冷床前温度700‑850℃。本发明制备锚杆钢筋的屈服强度Rel≥700MPa，抗拉强度Rm≥900MPa，延伸率A≥16%。

技术领域

本发明属于冶金材料制备技术领域，涉及一种热轧锚杆钢筋，特别是涉及一种具有超高强度的热轧锚杆钢筋，以及所述锚杆钢筋的生产方法。

背景技术

我国煤炭的80%是由井工矿生产，且开采深度正以8-12m/a的速度增加，很多煤矿将进入到1000-1500m的开采深度。而随着矿井采掘深度的增加，矿压力变大，巷道支护的安全稳固问题越来越突出。

煤巷锚杆支护技术近年来发展极为迅速，高强度、高预应力、高刚度和高可靠性成为一种发展趋势。目前大量使用的MG335、MG400、MG500等级别的热轧锚杆钢已经难以适应高强度、高预应力支护系统的要求，需要使用强度级别更高的锚杆钢制造锚杆。

虽然通过增加钢的碳或合金含量，可以提高锚杆钢的强度，但是，采用传统的热轧生产工艺，已经不能达到兼顾超高强度与延伸率≥15%的要求。而采用调质热处理的方式虽然可以获得高强度与高塑韧性的结合，但其生产工序多，生产效率低、耗能高，造成了锚杆制造成本的大幅上升。

CN 108913990A公开了一种600MPa级高塑性锚杆钢筋的生产方法，锚杆钢筋的化学成分组成及含量为C 0.23-0.28%，Si 0.50-0.80%，Mn 1.30-1.60%，V 0.140-0.170%，Nb0.010-0 .040%，Cr≤0.15%，P≤0.040%，S≤0.040%，余量为Fe和不可避免的杂质，终轧后采用穿水冷却，水压0.7-2.0MPa，上冷床抛钢温度为850-900℃，堆冷≥12h后，加热至100-500℃保温5-20h进行热处理。所述锚杆钢的屈服强度Rel 665-690MPa，抗拉强度Rm 820-845MPa，断后伸长率A 25-26%。

上述方法制备的锚杆钢筋虽然具有较好的塑性，满足了延伸率≥15%的要求，但是屈服强度较低，不高于690MPa；此外，热轧后钢材还需要进行堆冷12h并进行人工时效热处理，降低生产效率，增加能源消耗。

CN 102352462A公开了一种高强高冲击韧性的锚杆钢筋及其制备方法，其化学组分含量为碳0.10-0.40%，硅0.10-1.00%，锰0.25-2.00%，余量为铁和不可避免的杂质，成品组织为回火索氏体和少量铁素体。热轧钢筋通过淬火、回火热处理后，其屈服强度等级达到600-785MPa，断后伸长率A不小于15.0%。

该制备方法的不足之处是相比热轧的同等级锚杆钢产品，增加了调质热处理工序，生产工艺复杂性大，增加能源消耗，生产成本大幅提高，生产效率低，不具备成本优势和大规模推广性。

发明内容

本发明的目的是提供一种超高强度热轧锚杆钢筋及其生产方法，以解决现有热轧锚杆钢筋强度较低的问题，提供一种适合于作为煤矿巷道支护用杆体材料的700MPa级超高强度的热轧锚杆钢筋。

本发明所述超高强度热轧锚杆钢筋的元素重量百分含量组成为：C 0.26-0.33%、Si 0.70-1.10%、Mn 1.55-1.75%、V 0.12-0.30%、N 0.012-0.035%、Cr 0.15-0.55%；残余元素P≤0.035%、S≤0.025%；其余为Fe和不可避免的杂质。