趙豫 范銀平 靳熙 王曉燕

(安陽鋼鐵集團有限責(zé)任公司)

安鋼右旋等強錨桿鋼筋的研制與開發(fā)

趙豫 范銀平 靳熙 王曉燕

(安陽鋼鐵集團有限責(zé)任公司)

針對產(chǎn)品的使用特點，通過合理的化學(xué)成分、孔型設(shè)計及軋制工藝設(shè)備調(diào)整，從而實現(xiàn)了右旋等強錨桿鋼筋的批量生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，滿足了用戶需求。

右旋等強 錨桿鋼筋 生產(chǎn)工藝

0 前言

錨桿鋼筋主要應(yīng)用于煤礦井下巷道支護工程，對保證巷道暢通、井下安全作業(yè)及煤礦行業(yè)的建設(shè)與生產(chǎn)具有重要作用。而右旋等強錨桿鋼筋則是一種不通過機械加工，熱軋成品直接與相應(yīng)規(guī)格的螺帽配合使用的高精度、高強度樹脂錨桿鋼筋。它與端頭錨固式錨桿相比，它可使錨桿強度提高，加工費用降低，是普通圓鋼及建筑螺紋鋼桿體的換代產(chǎn)品。為滿足煤礦企業(yè)需求，根據(jù)其產(chǎn)品使用特點，通過合理的孔型設(shè)計及工藝設(shè)備調(diào)整，安鋼于2008年底成功研制開發(fā)生產(chǎn)出右旋等強度錨桿鋼筋，經(jīng)用戶使用反映效果良好，現(xiàn)已實現(xiàn)批量生產(chǎn)。

1 產(chǎn)品特點及技術(shù)指標(biāo)

右旋錨桿鋼筋的最大特點是不通過機械加工直接與相應(yīng)規(guī)格的螺帽配合使用，這就對錨桿橫肋間距和相對橫肋末端連線的旋向提出了嚴(yán)格的要求。同時，右旋錨桿鋼筋在使用過程中的受力特點，也決定了其強度要高于同規(guī)格的普通錨桿。因此，開發(fā)右旋錨桿鋼筋首先是要在工藝上保證合理的孔型設(shè)計及軋輥的位向調(diào)整，其次是化學(xué)成分的控制，以此保證錨桿鋼筋的強度。

右旋錨桿鋼筋表面形狀如圖1所示，其尺寸及允許偏差應(yīng)符合表1的規(guī)定。橫肋底寬為4.6 mm～5.4 mm；橫肋頂寬為2.8mm～3.2 mm。右旋錨桿鋼筋的力學(xué)性能要求見表2。

圖1 右旋等強錨桿帶肋鋼筋示意圖

表1 右旋錨桿鋼筋尺寸及允許偏差 mm

表2 MG335右旋錨桿鋼筋力學(xué)性能

3 工藝設(shè)計

國內(nèi)生產(chǎn)鋼筋類產(chǎn)品通常采用熱軋或軋后控制冷卻兩種工藝。采用軋后控制冷卻工藝生產(chǎn)的鋼筋，由于存在時效性，會引起強度的波動，從而造成錨桿桿體強度的不穩(wěn)定性，所以生產(chǎn)確定采用熱軋工藝生產(chǎn)。

3.1 生產(chǎn)工藝流程

120mm×120mm連鑄小方坯 -加熱 -Φ450mm ×3粗軋機 -Φ350mm×4一中軋 -1#切頭飛剪 -Φ300mm×4二中軋機 -Φ260mm×4精軋機組 -步進式冷床冷卻 -冷剪 -收集、打捆 -檢驗、入庫。

3.2 化學(xué)成分

生產(chǎn)過程根據(jù)用戶對右旋錨桿鋼筋的力學(xué)性能要求，其化學(xué)成分控制見表3。

表3 MG335右旋錨桿鋼筋化學(xué)成分 w％

3.3 工藝控制

3.3.1 冶煉工藝

出鋼溫度：1650℃～1670℃，終點 P≤0.025％；S≤0.025％；采用二次擋渣，出鋼嚴(yán)禁爐口和出鋼口下渣，盡量減少出鋼回磷。使用高碳錳鐵合金和硅鐵合金脫氧合金化；為保證鑄坯質(zhì)量，連鑄拉速不超過3 m/m in。

3.3.2 軋制工藝

右旋等強錨桿鋼筋與普通熱軋帶肋鋼筋的不同點是：一是不帶縱肋，二是上下橫肋必須以螺旋線方向按規(guī)定的螺距變化，嚴(yán)格呈螺紋狀對齊。因此，要求工藝設(shè)計時孔型設(shè)計要合理，且生產(chǎn)時上下軋輥必須設(shè)有位向調(diào)整機構(gòu)，以保證錨桿鋼筋的外觀尺寸和形狀。

首先，在孔型設(shè)計方面，由于右旋等強錨桿帶肋鋼筋沒有縱筋，因此成品前孔的設(shè)計不同于建筑帶肋鋼筋，不僅要控制成品兩側(cè)不能充填過滿，即不出耳子，而且要求橫肋充填良好，故成品前孔孔型將普通熱軋帶肋鋼筋的雙圓弧孔型設(shè)計改為平橢孔型設(shè)計，這樣既可以保證橫肋填充良好，又避免了成品兩側(cè)過充滿。

其次，右旋等強錨桿鋼筋橫肋必須以螺旋線方向按規(guī)定的螺距變化，導(dǎo)程角的調(diào)整范圍較小，而且要求由上下軋輥軋出的橫肋形狀嚴(yán)格呈螺紋狀對齊，否則螺母不能旋入錨桿等。由于軋輥的位向調(diào)整要求較為嚴(yán)格，考慮右旋等強錨桿帶肋鋼筋有上下兩部分螺紋橫筋，二者必須保證在同一條螺旋線上，相當(dāng)于常見的單頭螺栓螺紋。為了保證上下軋輥的準(zhǔn)確定位，使上下輥軋出的橫筋在同一條螺旋線上，需設(shè)置軋輥位向調(diào)整機構(gòu)。軋輥的位向調(diào)整就要依靠非傳動端的齒輪嚙合保證軋輥同步。同時，為調(diào)整上下橫筋對正誤差，就需要根據(jù)齒輪齒數(shù)與軋輥橫肋個數(shù)計算出上下橫肋錯位周期，以便根據(jù)試小樣時測量的上下橫肋螺旋錯位距離，應(yīng)用計算的錯位周期，做到一次性調(diào)整到位，避免不必要的作業(yè)時間浪費。

做到了以上兩個方面，右旋等強錨桿鋼筋產(chǎn)品的外觀尺寸和形狀就可以得到有效控制。

4 產(chǎn)品實物水平

4.1 化學(xué)成分控制

冶煉右旋等強錨桿帶肋鋼筋實際化學(xué)成分控制水平見表4。

表4 MG335右旋錨桿鋼化學(xué)成分 w％

4.2 產(chǎn)品外形尺寸控制

產(chǎn)品外形尺寸控制見表5。

表5 右旋錨桿鋼筋外形尺寸 mm

4.3 錨桿鋼筋力學(xué)性能

錨桿鋼筋力學(xué)性能見表6。

表6 右旋等強錨桿鋼筋力學(xué)性能

4.4 金相組織及晶粒度

對右旋錨桿鋼筋進行組織晶粒度檢驗分析，其組織均為 F+P；晶粒度級別近表層及1/2處分別為9.5級和9級。其近表層及1/2處組織照片如圖2所示。

圖2 Φ20mm錨桿鋼筋金相組織照片

4.5 用戶跟蹤

安鋼右旋錨桿鋼筋首批經(jīng)河南省平煤礦業(yè)集團使用，其螺母與桿體聯(lián)接牢固，經(jīng)拉力試驗，螺母聯(lián)接部位未見破壞。右旋

book=13,ebook=145煤存在一定程度的混煤現(xiàn)象，所以所得到的混合煤反射率分布圖中所含各煤種的比例與實際配入比例不完全相符。

對于排水器內(nèi)部的堵塞，可定期通過檢修孔對排水器內(nèi)部進行疏通清理，保證排水器運行正常。如圖5所示，在2009年9月對轉(zhuǎn)爐煤氣排水器進行了有針對性的改進。并修改、制訂了《排水器檢查制度》及風(fēng)機開停機等相關(guān)制度，保證了排水器的安全運行。

圖5 改進后排水器示意圖

1)有效隔斷排水器，對排水器及管道進行氣體置換檢測合格后，對通入排水器一室的蒸汽管道改進，將原有的閥門及止回閥拆除并用堵頭封閉，打開排水器二室的放空堵頭，采用膠管軟連接的形式將蒸汽通入排水器二室對排水器進行伴熱，既做到了排水器伴熱又避免了擊穿現(xiàn)象的發(fā)生；同時要控制蒸汽伴熱溫度，防止水垢的產(chǎn)生；

2)對位于風(fēng)機進口及出口管道上的排水器，將排水器一室的放空堵頭拆除，更換為閥門，并將出口引向操作者另一側(cè)，人員定期打開此閥門以排水器一室是否有氣體壓出為標(biāo)準(zhǔn)檢測一室運行是否正常，若有氣體壓出及時補水，可有效消除排水器的運行假象；

3)對部分排水器的溢流管道改進，將溢流管后埋地管道改為明渠，定期清理結(jié)垢，同時定期對排水器進行檢查，防止排水器堵塞的發(fā)生。

4 改進效果

改進后運行至今，轉(zhuǎn)爐煤氣排水器運行安全穩(wěn)定，操作簡單，效果良好。

1)消除了排水器因蒸汽及N2擊穿現(xiàn)象的發(fā)生；通過定期對排水器一室進行檢查，消除了運行假象；

2)通過定期清理排水器溢流管及明渠，消除了堵塞現(xiàn)象發(fā)生，避免了冷凝液外流污染環(huán)境。

[1]王志峰，張志忠，李獻(xiàn)宏，等.高爐、焦?fàn)t混合煤氣逆向引轉(zhuǎn)爐煤氣在安鋼的應(yīng)用.河南冶金，2008，16(5)：28-30.

[2]工業(yè)企業(yè)煤氣安全規(guī)程.北京；國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局. GB6222-2005，7.4.5-7.5.2

[3]向曉東.現(xiàn)代除塵理論與技術(shù).北京；冶金工業(yè)出版社，2004，50-73.

表5 配合煤鏡質(zhì)組反射率各區(qū)間比例

2.3 指導(dǎo)煤場分堆

應(yīng)用煤巖指導(dǎo)煤場分堆可提高單類堆放的煤種質(zhì)量的穩(wěn)定性，使各個分堆煤種盡可能相近于單一性能、或煤化度接近。由于同一牌號的來煤、各供戶間的結(jié)焦性質(zhì)差別不一，若將同一牌號各供戶來煤不加區(qū)別地堆成一堆，就可能造成同一堆煤的結(jié)焦性質(zhì)波動較大。因此，在逐步控制來煤混洗后，還需要以“反射率 R值相近、反射率分布圖所占比例的絕大部分重疊”為目標(biāo)，按照這一原則，在現(xiàn)有堆放工藝基礎(chǔ)上增加“煤巖指導(dǎo)堆放”，進一步提高了各煤種結(jié)焦性的均一性和穩(wěn)定性。

2.4 煤巖指導(dǎo)配煤

目前安鋼與遼寧科技大學(xué)合作，共同研究安鋼煤巖配煤技術(shù)的生產(chǎn)應(yīng)用，結(jié)合安鋼焦煤資源與質(zhì)量變化，進行各單種煤及配合煤的工業(yè)分析、煤巖檢測、焦炭光學(xué)顯微結(jié)構(gòu)檢測、40 kg小焦?fàn)t的試驗工作。在現(xiàn)有生產(chǎn)條件下應(yīng)用煤巖指導(dǎo)配煤工作，影響焦炭質(zhì)量的因素在煉焦配煤工藝固定的情況下取決于煉焦煤的鏡質(zhì)組性質(zhì)和惰性組份的數(shù)量，鏡質(zhì)組性質(zhì)對焦炭光學(xué)組織的影響必需通過鏡質(zhì)組反射率分布狀況來體現(xiàn)。不同煉焦煤具有自己的鏡質(zhì)組反射率分布區(qū)間，不同的反射率分布區(qū)間一般情況下對應(yīng)不同的焦炭顯微組成，從而對應(yīng)不同的焦炭性能。用鏡質(zhì)組反射率分布區(qū)間能更直接地反映煤的變質(zhì)程度，混煤狀況和在配煤成焦中起的作用，應(yīng)用煤巖學(xué)指導(dǎo)配煤可以進一步改善和穩(wěn)定焦炭質(zhì)量。

3 探討與建議

1)在確定煉焦生產(chǎn)的實際配煤比中，由于進廠煤存在混洗現(xiàn)象，可能會出現(xiàn)混合煤反射率分布圖中所含各煤種的比例與實際配入比例不完全相符的情況，可根據(jù)煤巖數(shù)據(jù)和反射率分布圖將原料煤分為單一煤種、簡單混煤、復(fù)雜混煤三種，同時確定出復(fù)雜混煤中各煤種所占百分比。對煤場配入的各單種煤必須按煤巖特征重新進行比例配算，最后確定出有別于理論煤配比的煤廠實際配煤比，并以此進行生產(chǎn)配煤操作，從而煉出與實際相符的優(yōu)質(zhì)冶金焦炭。

2)在單種煤或配合煤鏡質(zhì)組最大反射率測定過程中，有些單位采用全自動測定的方法，由于鏡質(zhì)組與半鏡質(zhì)組形態(tài)與顏色十分接近，特別是測定配合煤時，由于各單種煤的變質(zhì)程度不同，電腦很難準(zhǔn)確分別，可采用半自動測定的方法，但是該方法速度較慢、周期較長，不能完全滿足正常生產(chǎn)檢測需求，所以建議對重要煤種或供應(yīng)量較大的煤種采用半自動測定方法，也可以用于對來煤進行抽查。

3)煉焦煤的顯微組分與焦炭的顯微結(jié)構(gòu)之間存在對應(yīng)關(guān)系，可通過測定焦炭顯微結(jié)構(gòu)對應(yīng)分析出配合煤中各顯微組分，進而來檢驗各單種煤配入比例的合理性，從而科學(xué)有效的指導(dǎo)生產(chǎn)配煤，安鋼目前正在進行該項內(nèi)容的研究工作。

4 結(jié)論

1)生產(chǎn)實踐證明，煤巖分析作為一種先進的煤質(zhì)分析法，在實際生產(chǎn)中有著重要的作用。利用煤巖鏡質(zhì)組反射率不僅可以鑒別單種煤的質(zhì)量，優(yōu)化和監(jiān)控煤源，同時還可用來指導(dǎo)配煤和預(yù)測焦炭指標(biāo)為生產(chǎn)提供決策。

2)通過煤巖技術(shù)在生產(chǎn)中的應(yīng)用，焦炭質(zhì)量得到了穩(wěn)定改善，抗碎強度達(dá)到 81％～83％，熱強度65％～67％，為高爐順行提供了優(yōu)質(zhì)原料，增強了企業(yè)經(jīng)濟和社會效益。

5 參考文獻(xiàn)

[1]周師庸.應(yīng)用煤巖學(xué).北京：冶金工業(yè)出版社，1985：45-46.

[2]薛改鳳，許傳智，陳鵬.煤巖配煤技術(shù)在武鋼生產(chǎn)中的應(yīng)用研究.武漢科技大學(xué)學(xué)報，2006(6)：29-31.

[3]關(guān)樹艷.淺談煤巖鏡質(zhì)組反射率測定的作用.理化與檢測，2006(2)：37-39.

DEVELO PM ENT O F R IGHT-HAND THREADED FULL STRENGTH ROCKBOLT RE INFORCED BAR

Zhao Yu Fan Yinp ing Jin X i W ang X iaoyan (Anyang Iron＆Steel Group Co.，L td)

Tha paper introduces the development situation of right-hand threaded full strength rockbolt reinforced bar. In accordance w ith p roduct’s app lication characteristics，it carries out rational chem ical composition，pass design and ro lling technology equipment ad justment to realize batch p roduction.Product quality keeps stab le and meets users’requirem ents.

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＊聯(lián)系人：范銀平，高級工程師，河南.安陽(455004)，安陽鋼鐵集團有限責(zé)任公司技術(shù)中心；

2010—5—10