[发明专利]NPR锚杆钢材料的生产方法

说明书

本发明公开一种NPR锚杆钢材料的生产方法，步骤包括中频冶炼工序、精炼工序、连续模铸工序、加热炉加热工序、连续热轧工序、连续冷轧工序。本发明的NPR锚杆钢材料的生产方法有效地解决了现有技术中的锚杆抗拉强度低、有效延伸率低问题。本发明NPR锚杆钢材料屈服强度在500‑1100MPa范围内可调，延伸率在10‑80％可调。

技术领域

本发明涉及采矿设备材料技术领域，具体而言，涉及一种NPR锚杆钢材料的生产方法。

背景技术

随着经济建设对能源需求量的增加，以及开采强度的不断加大，浅部资源日益枯竭，国内外矿山相继进入深部开采状态。目前世界上许多金属矿上开采深度已超过1000米，如瑞士，加拿大，澳大利亚，南非等国家的大部分金属矿开采深度已超过1000米，有的甚至超过3000米。在中国，部分金属及有色金属矿山开采深度在800-1000米范围。预计未来20年，我国许多煤矿开采深度将达到1000-2000米。进入深部开采，受高地应力、高地温、高岩溶水压和采矿扰动(“三高一扰动”)等复杂地质条件的影响，工程岩体大都表现为软岩大变形力学状态，工程开挖后，巷道围岩都表现出大变形破坏的特点，具体表现为软岩大变形、岩爆大变形、瓦斯突出大变形等。目前，国内外矿山煤层巷道广泛采用传统锚杆、锚索、U型钢可缩支架等传统材料为基础的支护方式。据统计，我国煤矿巷道以8000km/年的速度增长，其中锚杆支护约占80％，每年数以亿计的锚杆应用于巷道围岩支护。但是，这些锚杆均属于传统泊松比材料，即为塑性硬化材料，变形量小，强度、延伸率及可伸缩量等性能均较低，已经不能适应深部巷道围岩非线性大变形破坏特征，在受到冲击载荷作用下瞬间达到其屈服强度出现锚杆破断失效，而失去承载防护能力，从而造成巷道多次返修、钢架扭曲变形、浇注混凝土开裂等破坏现象。因此，矿山开采深度的不断增加也给深部巷道支护材料的研究提出了严峻的挑战，现已成为国内外岩土力学与地下工程领域研究的热点。传统锚杆材料可分为三类：两点锚固锚杆(如膨胀壳锚杆)、全长锚固锚杆(如螺纹钢，螺纹钢，具有较高的支护阻力，但变形量小，不能适应巷道围岩大变形破坏而被拉断失效)、摩擦型锚杆(通过杆体与孔壁之间的摩擦作用适应围岩弹塑性变形，但承载力较小，无法提供足够的支护阻力)。因此，理想的巷道支护体系不但应当具有足够的强度，还应具有较大的变形量以适应深部巷道围岩非线性大变形破坏特征。近20多年以来，为了控制巷道围岩大变形破坏，国内外研究者开始致力于能量吸收型锚杆的研究。目前，世界上主要的能量吸收型锚杆包括：锥形锚杆(Cone bolt)，Garford锚杆，Roffex锚杆(恒阻力80-90kN，最大变形量300mm)，MCBconebolt(延伸量最大可达180mm)，D型锚杆(恒阻力100-210kN，变形量110-167mm)等。但是由于这些能量吸收锚杆主要通过改变杆体材料或者通过摩擦结构来达到其支护性能，无法同时提供高恒阻力和大变形量，仍无法在实际工程应用中控制深部巷道软岩大变形、岩爆大变形等工程灾害。

综上所述，现有技术中锚杆钢存在的材料问题，导致现有技术中的锚杆抗拉强度低、有效延伸率低。在巷道支撑过程中，现有技术的锚杆不能满足围岩大变形的要求，在使用过程中会出现锚杆断裂的情况。

发明内容

本发明实施例中提供一种NPR锚杆钢材料的生产方法，以解决现有技术中的锚杆抗拉强度低、有效延伸率低问题。

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了一种NPR锚杆钢材料，NPR锚杆钢材料的组分及重量百分比含量为：C：0.4～0.7％，Mn：15～20％，Si：≤0.1％，Cu：≤0.03％，Cr：≤0.01％，Ni：≤0.02％，S：≤0.001％，P：≤0.001％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。

进一步地，所述NPR锚杆钢材料的热轧态屈服强度500MPa-1100MPa、抗拉强度950MPa-1200MPa、均匀延伸率≥10-80％，并且，所述NPR锚杆钢材料的泊松比值为0.003-0.01。