一种高强度锚杆的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及钢材料技术领域，尤其设及一种错杆钢及其生产方法。
【背景技术】
[0002] 错杆是错固在煤、岩体内维持围岩稳定的杆状物。错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。随着国家煤炭工业的迅速发 展和开采规模的不断扩大，煤炭安全生产已成为制约我国煤矿发展的突出问题之一，煤炭 行业迫切期待更高强度级别的矿用支护错杆。
[0003] 中国专利申请号为CN201310593620. 6的专利文献，公开了一种630M化级W 上高强钢筋，该高强钢筋的重量百分比成分为：碳：0.28% -0.38 %、娃：0-0.35 %、儘： 0-0. 90 %、铭：0. 80 % -1. 50 %、儀：3. 00 % -4. 00 %、钢：0. 40 % -0. 60 %、憐：0-0. 015 %、 硫：0-0. 015 %、氨：0-2.Oppm、饥：0. 10 % -0. 20 %、铁：0-0. 025 %、铜：0-0. 20 %、侣： 0-0. 05%、0-0. 50%残余元素，其余为化。该高强钢筋的生产工艺为：步骤（1) 铭儀钢 合金结构钢为巧料，并对其进行扩氨热处理；步骤（2):将上述扩氨热处理后的钢筋放入 加热炉内加热到1350-1390°C，出加热炉后采用水冷W23-25°C/s的冷却速率将钢筋水 冷至925-945°C，然后在泽火装置内用水或泽火液进行泽火，然后在回火加热炉内加热到 620-640°C进行回火，再通过第一冷却工艺冷却到常溫；步骤（3):将钢筋进行初步热社，所 述初步热社溫度为1100-1150°C，所述初步热社完成后通过第二冷却工艺将钢筋冷却
[0004] 至室溫，然后对钢筋回热至1050°C，对钢筋进行二次热社，二次热社后的钢筋直径 为(p8mm或(p24mm，所述二次热社完成溫度为850。二次热社后对所述钢筋进行水冷/ 空冷二次循环间歇泽火工艺进行泽火热处理；步骤（4):将冷却后的钢筋放入回火加热炉 加热到560-580°C，保溫0. 1-0.化；步骤巧）：对保溫后的钢筋使用高压喷射水或泽火液W 13-15Γ/s的速度冷却至150-200°C，然后在冷床上冷却至室溫；步骤化）：进行检验入库。 上述生产方法工艺复杂，不利于批量化生产；而且要求加热炉加热溫度高，在未采取措施的 情况下，易造成钢材表面脱碳严重，性能达不到要求。 阳0化]中国专利申请号为CN201310234760.4的专利文献，公开了一种高强度低屈强比 矿用错杆钢微合金饥控制析出方法，采用转炉初炼一钢包饥微合金化一LF炉精炼一全保 护诱注一连铸，W铁水、废钢及饥氮合金元素做原料，生产出饥的质量百分比在0. 05-0. 15 范围内，P、S洁净钢控制质量百分比在0.01W内的高强度低屈强比矿用错杆钢。在社制工 艺中控制如下技术参数：采用950°C-1050°C溫度区间开社，通过4架无孔型社机+8架孔 型社机进行连续社制，控制精社溫度在780°C-830°C范围内，上冷床溫度在700°C-750°C范 围内，上冷床后在550°C-750°C缓冷，使V的析出率提高15-20%，使错杆钢的平均强度提 高20-40Mpa、屈强比达到0. 72、屈服强度Rel>eOOMpa、抗拉强度Rm>SOOMpa、延伸率A% > 20%、室溫冲击功> 40J。但上述钢材料的室溫冲击初性低，不满足标准中对超高强度错 杆钢筋要求；且屈服强度不能完全达到使用要求。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种超高强度的错杆，可W满足复杂困难条件下巷道支护难 题等要求。
[0007] 为实现运一目的，本发明提供了如下方案：一种高强度错杆，其特征在于各组份及 其质量百分比为：含有C:2-4%;Mn:3-4%;W:5-10%;Cr:2-5%;Nd:0. 4-1. 0%;Gd:1-2% ; 化：0. 6-0. 8% ;其余为化，所述形成错杆的合金中90%晶粒粒度小于30纳米。
[0008] 优选地，含有C:2% ;Mn:4%;W:10% ;Cr:5%;Nd:1.0% ;Gd:2%;Tb:0.6%。
[0009] 优选地，含有C:4% ;Mn:3% ;W:8%;Cr:4% ;Nd:1.0% ;Gd:l%;Tb:0. 8%。
[0010] 本发明的所述错杆是通过下述方法制备： 1] (1)按照相应的质量比例，称取99 %的碳化鹤，99 %的电解儘，60 %的铭铁合金， 99%的金属Nd块，Fe-50%Gd，99. 5%的金属Tb块，余量为99. 95%的铁锭；
[0012] (2)将准备好的原料加入到真空中频感应炉中，封闭好炉子，抽真空，炉内压力降 到时760mmHg后充入氣气达到500mmHg，开始加热，加热段溫度控制在1300-1500°C，均热段 溫度控制在1600-1750°C;所述所述加热段和所述均热段时间分别控制在10-15分钟；
[0013] (3)炉溫冷却至850-890°C保溫25-30分钟，然后炉冷至350-380°C后保溫15-19 分钟，最后冷却至室溫，截成所需错杆长度。
[0014] 所述错杆直径为20-40毫米，长度为2-12米。
[0015] 本发明的优势在于杆体高强高延性高冲击，室溫冲击功AKV2值在100焦耳W上， 是目前现存传统错杆所无法相比的，很好解决了高地应力，高冲击地压和大的围岩流变等 瞬间强力动载荷的破坏给巷道错杆支护带来的严重的困难问题。 实施例
[0016] 下面通过实施例对本发明作进一步说明。应该理解的是，本发明实施例所述方法 仅仅是用于说明本发明，而不是对本发明的限制，在本发明的构思前提下对本发明制备方 法的简单改进都属于本发明要求保护的范围。实施例中用到的所有原料均为市售产品。
[0017] 实施例1 : 阳0化](1)按照C:2%;Mn:4%;W:10%;Cr:5%;Nd:1. 0%;Gd:2%;Tb:0. 6% 的质量 比例，称取相应99 %的碳化鹤，99 %的电解儘，60 %的铭铁合金，99 %的金属Nd块，Fe-50 % Gd，99. 5%的金属化块，余量为99. 95%的铁锭；
[0019] (2)将准备好的原料加入到真空中频感应炉中，封闭好炉子，抽真空，炉内压力降 到时760mmHg后充入氣气达到SOOmmHg，开始加热，加热段溫度控制在1300。均热段溫度 控制在1750°C;所述所述加热段和所述均热段时间分别控制在10分钟；
[0020] (3)炉溫冷却至850°C保溫25分钟，然后炉冷至380°C后保溫19分钟，最后冷却至 室溫，截成所需错杆长度。 阳〇2U 实施例2:
[0022] (1)按照C:4% ;Mn:3% ;W:8% ;化：4% ;Nd:1.0% ;Gd:l% ;Tb:0. 8%的质量比 例，称取99 %的碳化鹤，99 %的电解儘，60 %的铭铁合金，99 %的金属Nd块，Fe-50 %Gd， 99. 5%的金属化块，余量为99. 95%的铁锭；
[0023] (2)将准备好的原料加入到真空中频感应炉中，封闭好炉子，抽真空，炉内压力降 到时760mmHg后充入氣气达到SOOmmHg，开始加热，加热段溫度控制在1500。均热段溫度 控制在1700°C;所述所述加热段和所述均热段时间分别控制在15分钟；
[0024] (3)炉溫冷却至890°C保溫30分钟，然后炉冷至360°C后保溫16分钟，最后冷却至 室溫，截成所需错杆长度。 阳0对错杆性能测试：
[00%] 按照MT146. 1-2002所述方法对实施例2和3所述错杆进行性能测试，测试结果 如下所示：
[0027]
【主权项】
1. 一种高强度锚杆，其特征在于各组份及其质量百分比为：含有c:2-4%;Mn:3-4% ; W:5-10%;Cr:2-5%;Nd:0· 4-1. 0%;Gd:1-2%;Tb:0· 6-0. 8% ;其余为Fe，所述形成锚杆 的合金中90%晶粒粒度小于30纳米。2. 根据权利要求1所述的高强度锚杆，其特征在于含有C:2%;Mn:4%;W:10%;Cr: 5%;Nd:1. 0%;Gd:2%;Tb:0· 6%。3. 根据权利要求1所述的高强度锚杆，其特征在于含有C:4%;Mn:3%;W:8%;Cr:4%; Nd:1. 0%;Gd:1%;Tb:0· 8%。4. 根据权利要求1-3任一所述的高强度锚杆，其特征在于通过下述方法制备： ⑴按照相应的质量比例，称取99 %的碳化妈，99 %的电解猛，60 %的铬铁合金，99 % 的金属Nd块，Fe-50%Gd，99. 5%的金属Tb块，余量为99. 95%的铁锭； ⑵将准备好的原料加入到真空中频感应炉中，封闭好炉子，抽真空，炉内压力降到时 760mmHg后充入氩气达到500mmHg，开始加热，加热段温度控制在1300-1500°C，均热段温度 控制在1600-1750°C;所述所述加热段和所述均热段时间分别控制在10-15分钟； (3)炉温冷却至850-890°C保温25-30分钟，然后炉冷至350-380°C后保温15-19分钟， 最后冷却至室温，截成所需锚杆长度。
【专利摘要】本发明涉及一种高强度锚杆，其包括以质量百分比表示的下述组分：C：2-4％；Mn：3-4％；W：5-10％；Cr：2-5％；Nd：0.4-1.0％；Gd：1-2％；Tb：0.6-0.8％；其余为Fe，所述形成锚杆的合金中90％晶粒粒度小于30纳米，所述锚杆具有超高强度。
【IPC分类】C21D1/773, C21D1/42, C22C37/06, C21D6/00, C21D5/00, E21D21/00, C22C38/38
【公开号】CN105256241
【申请号】CN201510772696
【发明人】宋志飞, 赵泽印, 孙世国, 纪颖波, 冯少杰
【申请人】北方工业大学
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年11月13日