【技术实现步骤摘要】
本申请涉及冶金材料制备，尤其是涉及一种超高强耐腐蚀锚杆钢筋及其生产方法。
技术介绍
1、我国80％以上的煤炭来自于井工矿开采，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，矿井压力变大，巷道支护的安全稳固问题越来越突出。
2、锚杆是锚固在煤、岩体内维持围岩稳定的杆状物。锚杆支护是煤矿巷道首选的、安全性高的主要支护方式，与其它支护相比，它属于一种主动支护形式，具有支护工艺简单、支护效果好、材料消耗和支护成本低、运输和施工方便等优点。在巷道、岩土、边坡等支护工程中，锚杆作为主要的金属支护材料起着至关重要的作用，其耐久性和使用寿命受到广泛的重视。
3、然而，煤矿井下环境复杂，不仅温度、湿度多变，而且空气、矿井水等介质的组成成分复杂。锚杆会受到其所在环境的腐蚀，主要包括大气腐蚀、水腐蚀和介质腐蚀。受到腐蚀的锚杆会发生断裂，导致矿井坍塌，造成重大人身安全事故和经济损失，故有待改善。
技术实现思路
1、为了提升锚杆钢筋的强度和耐腐蚀性能，本申请提供一种超高强耐腐蚀锚杆钢筋及其生产方法。
2、本申请提供的一种超高强锚杆钢筋及其生产方法采用如下的技术方案：
3、第一方面，本申请提供的一种超高强耐腐蚀锚杆钢筋及其生产方法，采用如下的技术方案：一种超高强耐腐蚀锚杆钢筋，其特征在于：包括锚杆本体和防腐镀层，所述锚杆本体包括以下质量份数的组分：碳0.21-0.26％、锰1.55-1.75％、
4、钒是一种微合金化元素，化学性能稳定且易与氮结合产生沉淀强化作用，可以提升锚杆钢筋的强度和塑韧性；铌的固溶和析出会影响钢筋生产过程中的组织演变，铌的碳氮化析出相可以钉扎于晶界相从而阻止奥氏体晶粒长大，细化锚杆钢筋的晶粒尺寸，从而提升锚杆钢筋的强度和塑韧性；钛可以和碳、氮元素结合析出弥散细小的析出相，钒、铌和钛三种微合金元素协同作用，细化锚杆钢筋的晶粒尺寸，提升锚杆钢筋的强度、塑韧性和耐腐蚀性能。
5、优选的，所述超高强耐腐蚀锚杆钢筋还包括稀土脱氧硫剂。
6、稀土元素具有强脱氧性和脱硫性，通过降低锚杆钢筋中不规则的氧、硫夹杂，减少由不规则形状夹杂引起的应力集中所导致的微裂纹；稀土脱氧硫剂加入铁水中与氧、硫元素结合，在高温下析出，一部分通过上浮排出，一部分生成的小尺寸稀土夹杂，弥散分布在锚杆钢筋中，具有细晶强化和沉淀强化的作用，可以提升锚杆钢筋的强度、塑韧性和耐腐蚀性能。
7、优选的，所述稀土脱氧硫剂包括铈铁合金。
8、铈铁合金具有良好的脱氧性能和脱硫性能，铈元素能够细化晶粒尺寸，促进钒、铌和钛的碳、氮化物析出，提升锚杆钢筋的强度、塑韧性和耐腐蚀性能。
9、优选的，所述铈铁合金中铈元素在锚杆本体中的质量百分含量为0.01-0.03％。
10、按照上述百分含量制备的锚杆钢筋具有高强度、高塑韧性和良好的耐腐蚀性能。
11、优选的，所述防腐镀层包括钨合金镀层和改性铝锌镀层，所述钨合金镀层通过钨合金电镀液进行电镀得到，所述改性铝锌镀层通过热镀得到。
12、采用双层防腐镀层提升锚杆钢筋的耐腐蚀性能，钨合金镀层具有良好的致密性和优异的结合力，可以降低镀层孔隙率，将锚杆本体隔绝保护，提升镀层的结合力；改性铝锌镀层通过改性处理，具有良好的耐腐蚀性能，和钨合金镀层具有良好的结合力，能够提升锚杆钢筋的稳定性、强度和塑韧性。
13、优选的，所述钨合金电镀液包括：氨基磺酸镍、钨酸钠、硫酸钻、柠檬酸钠、氯化钾和硼酸。
14、氨基磺酸镍提供镍元素，钨酸钠提供钨元素，硫酸钴提供钴元素，三种金属元素协同作用，提升钨合金镀层与锚杆本体的结合力和耐腐蚀性能。
15、优选的，所述改性铝锌镀层包括以下质量份数的组分：铝55％，硅1.4％，改性剂0.4-0.5％，余量为锌。
16、通过改性剂处理，提升了改性锌铝镀层的耐腐蚀性能。
17、优选的，所述改性剂为钛铼合金。
18、钛铼合金具有高强度、低密度和良好的耐腐蚀性，通过向锌铝镀层中掺杂铼钛合金，可以提升锌铝合金的稳定性，从而提升锚杆钢筋的耐腐蚀性能。
19、第二方面，本申请提供一种应用于超高强耐腐蚀锚杆钢筋的生产方法，采用如下技术方案：
20、一种应用于超高强耐腐蚀锚杆钢筋的生产方法，采用如下步骤：
21、按照名义成分进行转炉冶炼，随后进行钢包精炼，连铸制取钢坯，加热炉加热钢坯，随后进行粗轧、中轧、穿水冷却、控温精轧、穿水控制冷却和冷床自然冷却，得到锚杆本体；
22、按照钨合金电镀液配方配置电镀液，对锚杆本体进行除油处理，使用钢片作为阴极，使用镍板作为阳极，对锚杆本体进行电镀处理，得到电镀后锚杆；
23、按照改性锌铝镀层的组成配方进行熔炼，在还原性气氛保护下，将电镀后锚杆浸入改性锌铝镀层熔融液中，进行热浸镀镀覆处理，钝化后烘干，使得防腐镀层附着在锚杆本体表面，得到超高强耐腐蚀锚杆钢筋。
24、按照上述步骤制备的锚杆钢筋具有良好的耐腐蚀性能、强度和塑韧性。
25、优选的，所述穿水控制冷却的瞬时冷却速率为200-220℃/s。
26、按照上述冷却速率进行冷却，可以有效促进析出相析出，调控析出相形貌，和铈元素协效提升晶粒细化的效果，从而提升锚杆钢筋的强度、塑韧性和耐腐蚀性能。
27、综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
28、1.钒是一种微合金化元素，化学性能稳定且易与氮结合产生沉淀强化作用，可以提升锚杆钢筋的强度；铌的固溶和析出会影响钢筋生产过程中的组织演变，铌的碳氮化析出相可以钉扎于晶界相从而阻止奥氏体晶粒长大，细化锚杆钢筋的晶粒尺寸，从而提升锚杆钢筋的强度；钛可以和碳、氮元素结合析出弥散细小的析出相，钒、铌和钛三种微合金元素协同作用，细化锚杆钢筋的晶粒尺寸，提升锚杆钢筋的强度、塑韧性和耐腐蚀性能。
29、2.稀土元素具有强脱氧性和脱硫性，通过降低锚杆钢筋中不规则的氧、硫夹杂，减少由不规则形状夹杂引起的应力集中所导致的微裂纹；稀土脱氧硫剂加入铁水中与氧、硫元素结合，在高温下析出，一部分通过上浮排出，一部分生成的小尺寸稀土夹杂，弥散分布在锚杆钢筋中，具有细晶强化和沉淀强化的作用，可以提升锚杆钢筋的强度和耐腐蚀性能。
30、3.改性剂提升了改性锌铝镀层的稳定性，防腐镀层通过钨合金镀层和改性锌铝镀层之间的协同作用，提升锚杆钢筋的防腐蚀性能。
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1.一种超高强耐腐蚀锚杆钢筋，其特征在于：包括锚杆本体和防腐镀层，所述锚杆本体包括以下质量份数的组分：碳0.21-0.26%、锰1.55-1.75%、钒0.20-0.30%、氮0.015-0.035%、铌0.15-0.55%、钛0.1-0.2%；残余元素磷≤0.02%、硫≤0.01%；其余为铁和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种超高强耐腐蚀锚杆钢筋，其特征在于：所述超高强耐腐蚀锚杆钢筋还包括稀土脱氧硫剂。
3.根据权利要求2所述的一种超高强耐腐蚀锚杆钢筋，其特征在于：所述稀土脱氧硫剂包括铈铁合金。
4.根据权利要求3所述的一种超高强耐腐蚀锚杆钢筋，其特征在于：所述铈铁合金中铈元素在锚杆本体中的质量百分含量为0.01-0.03%。
5.根据权利要求1所述的一种超高强耐腐蚀锚杆钢筋，其特征在于：所述防腐镀层包括钨合金镀层和改性铝锌镀层，所述钨合金镀层通过钨合金电镀液进行电镀得到，所述改性铝锌镀层通过热镀得到。
6.根据权利要求5所述的一种超高强耐腐蚀锚杆钢筋，其特征在于：所述钨合金电镀液包括：氨基磺酸镍、钨酸钠、
7.根据权利要求6所述的一种超高强耐腐蚀锚杆钢筋，其特征在于：所述改性铝锌镀层包括以下质量份数的组分：铝55%，硅1.4%，改性剂0.4-0.5%，余量为锌。
8.根据权利要求7所述的一种超高强耐腐蚀锚杆钢筋，其特征在于：所述改性剂为钛铼合金。
9.一种应用于权利要求6所述的一种超高强耐腐蚀锚杆钢筋的生产工艺，其特征在于：所述超高强耐腐蚀锚杆钢筋的生产工艺采用如下步骤：
10.根据权利要求9所述的一种超高强耐腐蚀锚杆钢筋的生产方法，其特征在于：所述穿水控制冷却的瞬时冷却速率为200-220℃/s。
...【技术特征摘要】
1.一种超高强耐腐蚀锚杆钢筋，其特征在于：包括锚杆本体和防腐镀层，所述锚杆本体包括以下质量份数的组分：碳0.21-0.26%、锰1.55-1.75%、钒0.20-0.30%、氮0.015-0.035%、铌0.15-0.55%、钛0.1-0.2%；残余元素磷≤0.02%、硫≤0.01%；其余为铁和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种超高强耐腐蚀锚杆钢筋，其特征在于：所述超高强耐腐蚀锚杆钢筋还包括稀土脱氧硫剂。
3.根据权利要求2所述的一种超高强耐腐蚀锚杆钢筋，其特征在于：所述稀土脱氧硫剂包括铈铁合金。
4.根据权利要求3所述的一种超高强耐腐蚀锚杆钢筋，其特征在于：所述铈铁合金中铈元素在锚杆本体中的质量百分含量为0.01-0.03%。
5.根据权利要求1所述的一种超高强耐腐蚀锚杆钢筋，其特征在于：所述防腐镀层包括钨合金镀层和改...
【专利技术属性】
技术研发人员：张红旭，王惠芳，吴佩奇，
申请(专利权)人：山西通才工贸有限公司，
类型：发明
国别省市：
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