一种抗腐蚀锚杆及其生产工艺制造技术

本发明专利技术涉及金属制品加工技术领域，具体涉及一种抗腐蚀锚杆及其生产工艺。一种抗腐蚀锚杆，其组成成分及质量百分含量为：C 0.21～0.25%，S 0.021～0.023%，Si 0.39～0.43%，Mn 1.01～1.06%，P 0.026～0.029%，Ni 5.5～8.4%，Cr 5.5～8.5%，Cu 0.15～0.18%，Mo 0.18～0.20%，N 0.18～0.20%，V 0.006～0.008%，Fe 81.76～85.83%，Sn 0.002～0.009%，Sb 0.003～0.008%和As 0.001～0.007%。该抗腐蚀锚杆既达到了防锈蚀的要求，又符合GB/T 35056

【技术实现步骤摘要】
一种抗腐蚀锚杆及其生产工艺


[0001]本专利技术涉及金属制品加工
，具体涉及一种抗腐蚀锚杆及其生产工艺。

技术介绍

[0002]由于煤矿特殊的井下环境，时常会发生岩层水渗入到巷道中的情况，而岩层水含带了一定的盐类和碱性等物质，这些物质会对井下的锚杆、锚索等支护材料进行严重锈蚀，进而破坏支护结构的强度，加大了煤矿安全中存在的隐患，故对煤矿井下支护金属体的防锈蚀研究极其重要。由腐蚀机理分析可知，锚杆发生腐蚀主要是由于和外界介质接触发生电化学腐蚀；此外，在高地应力作用下，强化了腐蚀对锚护材料的影响，会造成锚护材料的服役时间降低甚至提前失效，尤其是对于处于高应力状态下的锚杆，在腐蚀环境下极易发生应力腐蚀导致提前失效。
[0003]抗腐蚀锚杆是预防井下安全事故的重要专利技术，目前大多数锚杆受井下的高盐、高湿、高淋水条件影响而严重腐蚀，长时间使用会提前失效。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的之一在于提供一种抗腐蚀锚杆，该抗腐蚀锚杆既达到了防锈蚀的要求，又符合GB/T 35056
‑
2018标准的化学成分以及物理性能要求，解决了现有锚杆在井下严重腐蚀的问题。
[0005]本专利技术一种抗腐蚀锚杆的技术方案如下：一种抗腐蚀锚杆，其组成成分及质量百分含量为：C 0.21～0.25%，S 0.021～0.023%，Si 0.39～0.43%，Mn 1.01～1.06%，P 0.026～0.029%，Ni 5.5～8.4%，Cr 5.5～8.5%，Cu 0.15～0.18%，Mo 0.18～0.20%，N 0.18～0.20%，V 0.006～0.008%，Fe 81.76～85.83%，Sn 0.002～0.009%，Sb 0.003～0.008%和As 0.001～0.007%。
[0006]本专利技术的目的之而在于提供一种抗腐蚀锚杆的生产工艺，对锚杆的生产工艺进行优化，提高了锚杆材料的强度、抗氧化性能、机械加工性能、抗拉强度、稳定性等，同时，该生产工艺可以根据客户需求快速且灵活的生产以满足客户的不同需求。
[0007]本专利技术一种抗腐蚀锚杆的生产工艺的技术方案如下：一种抗腐蚀锚杆的生产工艺，包括以下步骤：（1）冶炼钢坯，将废钢、镍和合金冶炼，得到初炼钢水，其中，合金为高碳铬铁和高碳锰铁；将初炼钢水先进行氧化期冶炼，后进行还原期冶炼，还原后加入造渣剂进行造渣，并加入微调成分对目标成分进行微调后出钢，得到精炼钢水，经冷却、搅拌后，切割得到板坯；（2）开坯，将板坯加入加热炉中，出炉制成方钢坯；将方钢坯轧制成圆钢I，再用冷水淋浴；（3）粗轧，将冷水淋浴后的圆钢I轧制成圆钢II；将圆钢II的头部缺陷和尾部缺陷
切除；（4）中轧，将切除缺陷的圆钢II轧制成圆钢III，对圆钢III进行矫直，并测量其长度及直径；（5）精轧，将矫直后的圆钢III先冷却降温，再除磷，然后，轧制成螺纹钢；（6）成品，将螺纹钢进行剪切，并在尾部切斜尖，再冷却至常温；然后，采用压圆机对其头部缩颈制成圆头，再采用滚丝机对圆头部分进行滚丝即得成品。
[0008]优选地，步骤（1）中，将废钢、镍和合金加入电炉进行冶炼，冶炼时冶炼的出钢温度为1635～1685
°
C，待电炉中粗钢水化学成分达到C 0.19～0.30%、S 0.018～0.028%、Si 0.32～0.46%、Mn 0.98～1.09%、P 0.020～0.034%、Ni 5.3～8.8%、Cr 5.2～9.0%、N 0.14～0.23%、V 0.002～0.013%时出钢，得到初炼钢水。
[0009]进一步优选地，步骤（1）中，将初炼钢水先进行氧化期冶炼，其中氧化期冶炼向精炼炉中以13～20m3/min的速率吹入空气，将磷含量降至0.03%以下，以及使钢液均匀加热升温，后进行还原期冶炼，其中还原期冶炼向精炼炉中加入质量比为9：1的硅铁和铝，并以6～10m3/min的速率吹入氮气，将硫含量降至0.03%以下，再加入造渣剂进行造渣，并加入微调成分对目标成分进行微调后出钢，得到精炼钢水；其中，造渣剂由质量比为10：3的石灰和萤石组成，微调成分由质量比为8：3的锰和氮化铬铁组成，目标成分为C 0.21～0.25%，Si 0.39～0.43%，Mn 1.01～1.06%，Ni 5.5～8.4%，Cr 5.5～8.5%，Cu 0.15～0.18%，Mo 0.18～0.20%，，V 0.006～0.008%。
[0010]优选地，步骤（2）中，所述出炉的温度为1010～1090
°
C；采用轧机将方钢坯轧制15道次，轧成φ45mm的圆钢I，然后，采用冷水淋浴将圆钢I降温至855～875
°
C。
[0011]进一步优选地，步骤（3）中，将冷水淋浴后的圆钢I采用水平粗轧机轧制5次，轧成φ35mm的圆钢II；采用锚杆剪切机将圆钢II的头部缺陷和尾部缺陷均切除200～300mm。
[0012]更进一步优选地，步骤（4）中，将切除缺陷的圆钢II采用中轧机轧制5次，轧制成φ25mm的圆钢III，所述圆钢III与圆钢II的减径比为0.3～0.5，且中轧后的温度降至850
°
C以下。其中，减径比的计算公式如下：减径比=（圆钢II的直径
‑
圆钢III的直径）/圆钢III的直径。
[0013]更进一步优选地，步骤（5）中，将矫直后的圆钢III置于冷水喷射冷却系统中冷却3秒后移出，圆钢III移出后温度降低范围为75
〜
85
°
C；冷水喷射冷却系统的水流喷嘴沿圆钢III的长度方向设置，且与圆钢III相距1cm；所述冷水喷射冷却系统的水流量保持在25～30m3/h，压力为0.3～0.5MPa。
[0014]更进一步优选地，步骤（5）中，将冷却降温后的圆钢III置于第一架轧机后，通过轧制消除圆钢温度对微张力的影响，然后采用含花纹轧辊的第二架轧机轧制成φ20mm的螺纹钢。
[0015]优选地，步骤（6）中，采用倍尺剪对螺纹钢进行剪切；对螺纹钢的尾部进行切斜尖，冷却至常温，再将螺纹钢的头部采用压圆机进行缩颈，使头部表面无横肋，变成圆头，然后，采用滚丝机对螺纹钢头部压圆部分进行滚丝制成成品；检查成品再打包。
[0016]元素的作用Ni：既能提高锚杆的强度，又能保持良好的塑性和韧性。Ni可增强锚杆在酸碱环境中的耐腐蚀能力，增强抗氧化性，实现防锈效果，可以减少Fe素体的形成，并显著降低σ相形
成的倾向。
[0017]Cr：能显著增强锚杆的抗氧化性能和抗腐蚀性能，一定含量的Cr可增强材料的强度和硬度，还可以提高材料的冲击韧性以及耐磨性能，还可增强材料的耐锈性和耐蚀性，Cr促进了材料的钝化并使材料保持稳定钝态的结果。Cr对组织的影响在于Cr是强烈形成并稳定铁体的元素，缩小奥氏体区。
[0018]Cu：可增强锚杆的机械加工性能，可提高材料的抗大气腐蚀性能，还可提高材料中奥氏体的稳定性，强化铁素体，可提高在还原性介质中的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗腐蚀锚杆，其特征在于，其组成成分及质量百分含量为：C 0.21～0.25%，S 0.021～0.023%，Si 0.39～0.43%，Mn 1.01～1.06%，P 0.026～0.029%，Ni 5.5～8.4%，Cr 5.5～8.5%，Cu 0.15～0.18%，Mo 0.18～0.20%，N 0.18～0.20%，V 0.006～0.008%，Fe 81.76～85.83%，Sn 0.002～0.009%，Sb 0.003～0.008%和As 0.001～0.007%。2.一种如权利要求1所述的抗腐蚀锚杆的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：（1）冶炼钢坯，将废钢、镍和合金冶炼，得到初炼钢水，其中，合金为高碳铬铁和高碳锰铁；将初炼钢水先进行氧化期冶炼，后进行还原期冶炼，还原后加入造渣剂进行造渣，并加入微调成分对目标成分进行微调后出钢，得到精炼钢水，经冷却、搅拌后，切割得到板坯；（2）开坯，将板坯加入加热炉中，出炉制成方钢坯；将方钢坯轧制成圆钢I，再用冷水淋浴；（3）粗轧，将冷水淋浴后的圆钢I轧制成圆钢II；将圆钢II的头部缺陷和尾部缺陷切除；（4）中轧，将切除缺陷的圆钢II轧制成圆钢III，对圆钢III进行矫直，并测量其长度及直径；（5）精轧，将矫直后的圆钢III先冷却降温，再除磷，然后，轧制成螺纹钢；（6）成品，将螺纹钢进行剪切，并在尾部切斜尖，再冷却至常温；然后，采用压圆机对其头部缩颈制成圆头，再采用滚丝机对圆头部分进行滚丝即得成品。3.根据权利要求2所述的抗腐蚀锚杆的生产工艺，其特征在于，步骤（1）中，将废钢、镍和合金加入电炉进行冶炼，冶炼时冶炼的出钢温度为1635～1685
°
C，待电炉中粗钢水化学成分达到C 0.19～0.30%、S 0.018～0.028%、Si 0.32～0.46%、Mn 0.98～1.09%、P 0.020～0.034%、Ni 5.3～8.8%、Cr 5.2～9.0%、N 0.14～0.23%、V 0.002～0.013%时出钢，得到初炼钢水。4.根据权利要求3所述的抗腐蚀锚杆的生产工艺，其特征在于，步骤（1）中，将初炼钢水先进行氧化期冶炼，其中氧化期冶炼向精炼炉中以13～20m3/min的速率吹入空气，将磷含量降至0.03%以下，后进行还原期冶炼，其中还原期冶炼向精炼炉中加入质量比为9：1的硅铁和铝，并以6～10m3/min的速率吹入氮气，将硫含...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洪涛，周光东，张宇淇，姬越，张成璐，鲁永祥，胡洪明，贺海成，钟阳，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：