一種400MPa級錨桿鋼筋及其生產方法
【專利摘要】本發(fā)明提供的一種400MPa級錨桿鋼筋及其生產方法，依據(jù)MT146.2-2011規(guī)定的左旋無縱肋螺紋鋼筋所做400MPa級錨桿鋼筋創(chuàng)新，400MPa級左旋錨桿筋后續(xù)使用無需焊接、彎折，因此在成分設計上，可突破HRB400要求，充分發(fā)揮C的強化作用，在HRB400基礎上減少合金特別是V、Nb、Ti等貴重合金的使用，采用常規(guī)熱軋工藝，無需控冷，同時考慮尺寸因素對強度的貢獻，以較低的成本生產滿足性能要求的400MPa級左旋無縱肋錨桿鋼筋是可行的。
【專利說明】一種400MPa級描桿鋼筋及其生產方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及錨桿鋼筋生產，所設計生產的錨桿鋼筋的技術參數(shù)，均滿足井巷支護用樹脂錨桿金屬桿體的質量要求。
【背景技術】
[0002]在MT146.2-2011樹脂錨桿第2部分規(guī)定:金屬桿體及其附件中定義了三種形狀的樹脂錨桿金屬桿體，要求優(yōu)先選用屈服強度不小于335MPa的 左旋無縱肋螺紋鋼筋，對螺紋鋼筋規(guī)定其抗拉強度、屈服強度應符合GB1499.2的規(guī)定，斷后伸長率不小于15%，外觀尺寸由錨桿制造企業(yè)做出要求，對屈服強度高于335MPa以上級別錨桿沒有規(guī)定，由于制作錨桿時要對鋼筋頭部加工螺紋，若鋼筋基圓尺寸小，加工時無法保證螺紋牙型，影響錨桿使用的安全性，隨著技術進步和礦山井巷支護安全性的要求，需要高強度和高韌性錨桿鋼筋，在400MPa級錨桿鋼筋生產中，國內多采用GB1499.2-2007HRB400牌號生產，美國采用ASTMF432-2008中400MPa級、德國采用DSI標準中400MPa級牌號生產。
[0003]文獻檢索國內生產400MPa級錨桿鋼筋，是按照HRB400的生產要求，必須采用加入V、Nb、Ti等貴合金或軋后控冷方式滿足強度要求；在外觀尺寸方面，左旋錨桿鋼筋旋向和無縱肋在MT146.2-2011有規(guī)定(HRB400有縱肋，一般相對兩面上橫肋的方向相反)，但基圓尺寸及偏差、橫肋尺寸要求、橫肋間距沒有規(guī)定。
[0004]本發(fā)明是依據(jù)MT146.2-2011規(guī)定的左旋無縱肋螺紋鋼筋所做的一種400MPa級錨桿鋼筋創(chuàng)新，400MPa級左旋錨桿筋后續(xù)使用無需焊接、彎折，在成分設計上，突破HRB400要求，充分發(fā)揮C的強化作用，在HRB400基礎上減少合金特別是V、Nb、Ti等貴重合金的使用，采用的常規(guī)熱軋工藝，無需控冷，同時考慮尺寸因素對強度的貢獻，以較低成本，滿足400MPa級左旋無縱肋錨桿鋼筋性能的生產要求，為企業(yè)的節(jié)能降耗起到了示范作用。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的在于:提供的成本較低、安全可靠、滿足MT146.2-2011要求的400MPa級左旋錨桿鋼筋，用于礦井巷道的支撐效果極佳，具有重要的生產意義。
[0006]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:一種400MPa級錨桿鋼筋及其生產方法，采用70噸電爐或150噸轉爐生產左旋錨桿鋼筋；
[0007]步驟I 成分的質量設計:C:0.21-0.26%、S1:0.45-0.60%、Mn:1.35-1.6%、P ≤ 0.045%、S ≤ 0.045%、V:0.005-0.015% ；
[0008]步驟2外觀尺寸設計:錨桿鋼筋無縱肋，橫肋單向左旋，采用月牙肋，橫肋側面與鋼筋表面夾角α設計為51°，橫肋與鋼筋軸線夾角β設計為55° ;
[0009]其中鋼筋內徑:Φ18mm 為 18mm、Φ 20mm 為 20.1mm、Φ 22mm 為 22.1mm;
[0010]其中鋼橫肋高:Φ 18mm為1.2mm、Φ 20mm為1.2mm、Φ 22mm為1.0mm ;
[0011]其中鋼橫肋間距:Φ18mm 為 13.2臟、Φ 20mm 為 13.2臟、Φ 22mm 為 12.Ctam;
[0012]其中鋼橫肋寬度:Φ 18mm為2.5mm、Φ 20mm為2.5mm、Φ 22mm為1.Ctam;[0013]步驟3軋機軋制參數(shù):
[0014]I) Φ 18mm 軋機參數(shù):
[0015]1#、2#架軋機軋輥采用無孔型，無孔形狀的軋件尺寸:寬168-107mmX高98-110mm、輥縫值98_107mm，軋件面積16464_11770mm2、軋輥直徑560_540mm、軋制速度0.22-0.31m/s;
[0016]3#-14#架軋機軋輥采用橢圓孔型、圓孔型，15#架軋機軋輥采用無孔型，16#架軋機軋輥采用圓孔型，17#、18#為成品孔型；軋件尺寸:寬121-18mmX高86_18mm、輥縫值13-2mm、軋件面積 8437.73-254.5mm2、軋輥直徑 560_345mm、軋制速度 0.44-14.5m/s;
[0017]2) Φ 20mm 軋機參數(shù):
[0018]1#、2#架軋機軋輥采用無孔型，無孔形狀的軋件尺寸:寬168_107mmX高98-110mm、輥縫值98_107mm，軋件面積16464_11770mm2、軋輥直徑560_540mm、軋制速度0.29-0.41m/s;
[0019]3#-14#架軋機軋輥采用橢圓孔型、圓孔型，15#架軋機軋輥采用無孔型，16#架軋機軋輥采用圓孔型，17#、18#為成品孔型；軋件尺寸:寬121-20.1mmX高86-20.1mm、輥縫值 13-2mm、軋件面積 8437.73_330mm2、軋輥直徑 560_345mm、軋制速度 0.57-14.5m/s;
[0020]3) Φ 22mm 軋機參數(shù):
[0021]1#、2#架軋機軋輥采用無孔型，無孔形狀的軋件尺寸:寬170-107mmX高100-110mm、輥縫值100-107mm，軋件面積11770_16464mm2、軋輥直徑560_540mm、軋制速度
0.23-0.33m/s;
[0022]3#-14#架軋機軋輥采用橢圓孔型、圓孔型，15#架軋機軋輥采用無孔型，16#架軋機軋輥采用圓孔型，17#、18#為成品孔型；軋件尺寸:寬121-22.1mmX高86-22.1_、輥縫值 13-1.5mm、軋件面積 8437.73-380.1mm2、軋輥直徑 560_345mm、軋制速度 0.46-10.2m/s;
[0023]步驟4取樣檢測驗證:Φ 18抗拉強度MPa633_664、屈服強度MPa429_445、延伸率24-29% ； Φ20 抗拉強度 MPa600-643、屈服強度 MPa418_424、延伸率 22.5-28.5%; Φ 22 抗拉強度 MPa607-610、屈服強度 MPa424_434、延伸率 23.5-25.5%。
[0024]本發(fā)明的理論依據(jù):亞共析鋼隨著成分中C含量的增加，強度硬度增高，400MPa錨桿鋼是一種低合金亞共析鋼，也同樣遵循上述理論，鋼材能承受拉力大小與截面積有關，截面越大，承受力值越大，實際截面大于公稱界面時，按公稱截面計算的強度值也越大，當錨桿鋼筋控制基圓尺寸偏正差時，有助于提高鋼筋強度；左旋錨桿主要承受軸向力，無需焊接，強度可以靠提碳來實現(xiàn)；但錨桿做為一種安全保證構件，危險來臨時要受到?jīng)_擊力，需要有一定的塑韌性，鋼材的塑性隨碳含量的增加而減小，所以碳含量又不能太高，在成分設計中，在C鋼基礎上加入S1、Mn合金和微量的V，利用S1、Mn對亞共析鋼強度和塑性的影響以及V的析出和細晶強化作用來提高強度減輕因提碳降低的塑性，冷彎性能可以體現(xiàn)鋼材的韌性和內質，MT146.2-2011對左旋錨桿鋼筋沒有規(guī)定冷彎檢測，本發(fā)明為保證安全性，增加冷彎檢測指標，彰顯技術進步。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]本發(fā)明結合附圖作進一步說明。
[0026]附圖1依據(jù)MT146.2-2011規(guī)定，確定無縱肋螺紋鋼式樹脂錨桿金屬桿體及附件示意圖；
[0027]如圖所示:1-桿體、2-托盤、3-球墊、4-螺母。
[0028]附圖2依據(jù)MT146.2-2011規(guī)定，確定左旋錨桿鋼筋表面及截面形狀示意圖；
[0029]如圖所示:dl-鋼筋內徑、α-橫肋斜角、h_橫肋高度、β_橫肋與軸線夾角、1-橫肋間距、b_橫肋頂寬。
【具體實施方式】
[0030]本發(fā)明結合實施例作進一步說明。
[0031]實施例
[0032]一、設計合理的工藝控制參數(shù)并與HRB400對比，見表1、2。
[0033]I)成分以質量百分比設計:
[0034]表1成分要求％
[0035]
【權利要求】
1.一種400MPa級錨桿鋼筋及其生產方法，其特征在于:采用70噸電爐或150噸轉爐生產左旋錨桿鋼筋；
步驟 I 成分質量設計:C:0.21-0.26%、S1:0.45-0.60%、Mn:1.35-1.6%、P ≤ 0.045%、S ≤ 0.045%、V:0.005-0.015% ； 步驟2外觀尺寸設計:錨桿鋼筋無縱肋，橫肋單向左旋，采用月牙肋，橫肋側面與鋼筋表面夾角α設計為51°，橫肋與鋼筋軸線夾角β設計為55° ; 其中鋼筋內徑:Φ 18mm 為 18mm、Φ 20mm 為 20.1mm、Φ 22mm 為 22.1mm;
其中鋼橫肋高:Φ 18mm 為 1.2mm、Φ 20mm 為 1.2mm、Φ 22mm 為 1.0mm ； 其中鋼橫肋間距:Φ 18mm 為 13.2mm、Φ 20mm 為 13.2mm、Φ 22mm 為 12.0mm; 其中鋼橫肋寬度:Φ 18mm 為 2.5mm、Φ 20mm 為 2.5mm、Φ 22mm 為 1.0mm; 步驟3軋機軋制參數(shù): 1)Φ 18mm軋機參數(shù): 1#、2#架軋機軋輥采用無孔型，軋件尺寸:寬168-107mmX高98_110mm、輥縫值98-107mm，軋件面積 16464_11770mm2、軋輥直徑 560_540mm、軋制速度 0.22-0.31m/s; 3#-14#架軋機軋輥 采用橢圓孔型、圓孔型，15#架軋機軋輥采用無孔型，16#架軋機軋輥采用圓孔型，17#、18#為成品孔型；軋件尺寸:寬121-18mmX高86_18mm、輥縫值13_2mm、軋件面積 8437.73-254.5mm2、軋輥直徑 560_345mm、軋制速度 0.44-14.5m/s; 2)Φ 20mm軋機參數(shù): 1#、2#架軋機軋輥采用無孔型，軋件尺寸:寬168-107mmX高98-110mm、輥縫值98-107mm，軋件面積 16464_11770mm2、軋輥直徑 560_540mm、軋制速度 0.29-0.41m/s; 3#-14#架軋機軋輥采用橢圓孔型、圓孔型，15#架軋機軋輥采用無孔型，16#架軋機軋輥采用圓孔型，17#、18#為成品孔型；軋件尺寸:寬121-20.1mmX高86-20.1mm、輥縫值13-2mm、軋件面積 8437.73_330mm2、軋輥直徑 560_345mm、軋制速度 0.57-14.5m/s; 3)Φ 22mm軋機參數(shù): 1#、2#架軋機軋輥采用無孔型，軋件尺寸:寬170-107mmX高100-110mm、輥縫值100-107mm，軋件面積 11770_16464mm2、軋輥直徑 560_540mm、軋制速度 0.23-0.33m/s; 3#-14#架軋機軋輥采用橢圓孔型、圓孔型，15#架軋機軋輥采用無孔型，16#架軋機軋輥采用圓孔型，17#、18#為成品孔型；軋件尺寸:寬121-22.1mmX高86-22.1mm、輥縫值13-1.5mm、軋件面積 8437.73-380.1mm2、軋輥直徑 560_345mm、軋制速度 0.46-10.2m/s; 步驟4取樣檢測驗證:Φ 18抗拉強度MPa633-664、屈服強度MPa429_445、延伸率24-29% ； Φ20 抗拉強度 MPa600-643、屈服強度 MPa418_424、延伸率 22.5-28.5%; Φ 22 抗拉強度 MPa607-610、屈服強度 MPa424_434、延伸率 23.5-25.5%。
2.依據(jù)權利要求1所述方法:其特征在于:按照成分設計生產150mmX150mm連鑄方坯，將鋼坯置于加熱爐中加熱至1050-1150°C，保溫后出爐，用小型連軋機組依據(jù)設定參數(shù)軋制即可。
【文檔編號】C22C38/12GK103990648SQ201410143927
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年4月10日 優(yōu)先權日:2014年4月10日
【發(fā)明者】陳海軍, 宋維兆, 雷洪, 張海軍, 李玲 申請人:寶鋼集團新疆八一鋼鐵有限公司