CN111396103B - 一种连续肋锚杆钢及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种连续肋锚杆钢及其制备方法，属于轧钢技术领域，通过杆体，所述杆体包括：第一横肋段；第一平直段，所述第一平直段位于所述第一横肋段的末端；第二横肋段，所述第二横肋段位于所述第一平直段的末端；其中，所述第一横肋段和所述第二横肋段的外表面上均开设有螺纹，且所述第一横肋段、第二横肋段具有第一孔型结构，所述第一平直段具有第二孔型结构；垫板，所述垫板设置在所述第二横肋段的末端；螺母，所述设置在所述垫板远离所述第二横肋段的一侧，且所述螺母与所述杆体螺接，达到了减少滚丝后微裂纹的产生，从而提高锚杆径向受力能力，改善锚固效果的技术效果。

Description

一种连续肋锚杆钢及其制备方法

技术领域

本发明涉及轧钢技术领域，特别涉及一种连续肋锚杆钢及其制备方法。

背景技术

锚杆支护是近年来发展较快的一种井巷支护方法，通过锚入围岩内的锚杆，改善围岩本身的力学状态，使支护体与围岩本身形成一个统一的能够承受载荷的结构体，从而提高岩体自身的强度，阻止或延缓围岩的变形发展，有效地保持围岩的完整性和巷道断面形状。

锚杆支护是一种安全、经济的支护方式，它是以锚杆为主体的支护结构的总称，它包括锚杆、锚喷、锚喷网等支护形式。其技术就是在土层中斜向成孔，埋入锚杆后灌注水泥(或水泥砂浆)，依赖锚固体与土之间的摩擦力，拉杆与锚固体的握裹力以及拉杆强度共同作用来承受作用于支护结构上的荷载。锚杆支护以其结构简单、施工方便、成本低和对工程适应性强等特点，在土木工程(包括采矿工程)中得到了广泛应用。锚杆锚固是在地层中，通过锚杆将结构物与地层紧紧连锁在一起，依赖锚杆与周围地层的抗剪强度传递结构物的拉力，使地层自身得到加固，达到保持结构物和岩体稳定的目的。

普通热轧锚杆钢使用时先截成一定的长度，一端切尖，一端缩径后滚螺丝(长度50-150mm左右)，便于使用时套上螺母。但是，普通热轧锚杆钢存在以下的问题：(1)由于锚杆钢表面密布横肋，横肋凸起较多，缩径时压缩不均匀，变形较大产生加工硬化，滚丝后容易出现微裂纹，影响使用寿命，尤其是承受径向弯曲变形时容易产生断裂；(2)由于锚杆钢横肋圆周分布上下肋之间未完全相连，存在横肋末端间隙，所以锚杆钢在使用过程中，圆周方向上锚固力不均匀，尤其是横肋末端间隙处锚固力较差。

发明内容

本发明提供了一种连续肋锚杆钢及其制备方法，用以解决现有技术中锚杆钢表面密布横肋，变形较大产生加工硬化，易出现微裂纹，影响使用寿命，横肋末端间隙处锚固力较差的技术问题，达到了减少滚丝后微裂纹的产生，从而提高锚杆径向受力能力，改善锚固效果的技术效果。

第一方面，本发明提供了一种连续肋锚杆钢，包括：杆体，所述杆体包括：第一横肋段；第一平直段，所述第一平直段位于所述第一横肋段的末端；第二横肋段，所述第二横肋段位于所述第一平直段的末端；其中，所述第一横肋段和所述第二横肋段的外表面上均开设有螺纹，且所述第一横肋段、第二横肋段具有第一孔型结构，所述第一平直段具有第二孔型结构；垫板，所述垫板设置在所述第二横肋段的末端；螺母，所述设置在所述垫板远离所述第二横肋段的一侧，且所述螺母与所述杆体螺接。

优选的，所述螺纹为左旋螺纹，或，右旋螺纹。

优选的，所述螺纹为连续等高螺纹。

优选的，所述第一孔型结构包括：第一内圆和第一外圆，所述第一外圆同心设置在所述第一内圆的外部；第一槽口平面，所述第一外圆的一端延伸至所述第一槽口平面。

优选的，所述第二孔型结构包括：第二内圆和第二外圆，所述第二外圆设置在所述第二内圆的两端，且所述第二外圆与所述第二内圆相切；第二槽口平面，所述第二外圆的一端部延伸至所述第二槽口平面，且所述第二内圆的半径与所述第一内圆的半径相同。

优选的，所述第一槽口平面和所述第二槽口平面的高度范围为0～0.01mm。

优选的，所述第二孔型结构的槽口宽度大于所述第一孔型结构的槽口宽度。

第二方面，本发明提供了一种连续肋锚杆钢的制备方法，包括：开始进行轧辊车削，利用车床，将轧件按照第一预设要求车出第一孔型结构；利用铣床，在所述轧件上按照预设要求铣出螺纹；按照第二预设要求车出第二孔型结构，利用所述第二孔型结构轧辊装配成品轧机，将所述成品轧机装配到轧钢生产线上，生产所述锚杆钢，采用径向微调联轴器，对上辊进行径向微调，使所述上辊沿轧辊轴线旋转预定角度后，获得具有连续螺纹的锚杆钢。

优选的，所述轧辊为碳化钨辊环组合式轧辊。

优选的，所述精轧机为短应力轧机，且所述精轧机弹跳范围小于或等于0.2mm。

本发明实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：

本发明实施例提供的一种连续肋锚杆钢及其制备方法，通过杆体，杆体包括：第一横肋段、第一平直段和第二横肋段，其中，第一平直段位于第一横肋段的末端，第二横肋段位于第一平直段的末端，并且第一横肋段和第二横肋段的外表面上均开设有螺纹，从而形成了连续肋锚杆钢的杆体上的横肋。且第一横肋段、第二横肋段具有第一孔型结构，第一平直段具有第二孔型结构；垫板和螺母，垫板设置在第二横肋段的末端，螺母安装在垫板远离第二横肋段的一侧，且螺母与杆体螺接。因此，采用连续等高螺纹肋可以增加锚固力，减少滚丝后微裂纹的产生，从而提高锚杆径向受力能力，改善锚固效果。通过应用设计，可以实现较小直径的锚杆钢达到同等的锚固力，从而可以达到节约金属的目的；通过“有横肋处”和“无横肋处”基圆采用不同孔型设计，能够保证在横肋充满的情况下，锚杆钢无横肋处不产生耳子缺陷(锚杆钢不能带耳子)，从而解决了现有技术中锚杆钢表面密布横肋，变形较大产生加工硬化，易出现微裂纹，影响使用寿命，横肋末端间隙处锚固力较差的技术问题，达到了减少滚丝后微裂纹的产生，从而提高锚杆径向受力能力，改善锚固效果的技术效果。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

图1为本发明实施例中一种连续肋锚杆钢的结构示意图；

图2为图1的截面形状示意图；

图3为本发明实施例中一种连续肋锚杆钢的另一结构示意图；

图4为图3的截面形状示意图；

图5为图1中第一孔型结构的示意图；

图6为图1中第二孔型结构的示意图；

图7为本发明实施例中一种连续肋锚杆钢的铣刀样板示意图；

图8为本发明实施例中一种连续肋锚杆钢的制备方法的流程示意图。

附图标记说明：杆体1、第一横肋段11、第一平直段12、第二横肋段13、第一内圆21、第一外圆22、第一槽口平面23、第二内圆31、第二外圆32、第二槽口平面33、螺纹4。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种连续肋锚杆钢及其制备方法，用以解决现有技术中锚杆钢表面密布横肋，变形较大产生加工硬化，易出现微裂纹，影响使用寿命，横肋末端间隙处锚固力较差的技术问题。

本发明实施例中的技术方案，总体思路如下：

本发明实施例提供的一种连续肋锚杆钢及其制备方法，通过杆体，所述杆体包括：第一横肋段；第一平直段，所述第一平直段位于所述第一横肋段的末端；第二横肋段，所述第二横肋段位于所述第一平直段的末端；其中，所述第一横肋段和所述第二横肋段的外表面上均开设有螺纹，且所述第一横肋段、第二横肋段具有第一孔型结构，所述第一平直段具有第二孔型结构；垫板，所述垫板设置在所述第二横肋段的末端；螺母，所述设置在所述垫板远离所述第二横肋段的一侧，且所述螺母与所述杆体螺接，达到了减少滚丝后微裂纹的产生，从而提高锚杆径向受力能力，改善锚固效果的技术效果。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

图1为本发明实施例中一种连续肋锚杆钢的结构示意图，如图1所示，所述连续肋锚杆钢包括：

杆体1，所述杆体1包括：第一横肋段11；第一平直段12，所述第一平直段12位于所述第一横肋段11的末端；第二横肋段13，所述第二横肋段13位于所述第一平直段12的末端；其中，所述第一横肋段11和所述第二横肋段13的外表面上均开设有螺纹4。

进一步的，所述螺纹4为左旋螺纹，或，右旋螺纹。

进一步的，所述螺纹4为连续等高螺纹。

具体而言，如图3、4所示，杆体1为该连续肋锚杆钢的主要外形结构，其形状为一长圆柱体结构。杆体1包括：第一横肋段11、第一平直段12和第二横肋段13，具体的，第一横肋段11、第一平直段12和第二横肋段13在杆体1上顺次设置，第一平直段12位于第一横肋段11和第二横肋段13之间，即第一平直段12位于第一横肋段11的末端，第二横肋段13位于第一平直段12的末端。同时，如图2所示，在第一横肋段11和第二横肋段13的外表面上均加工有连续等高的螺纹4，从而形成了连续肋锚杆钢的杆体1上的横肋。进一步的，第一横肋段11和第二横肋段13上的螺纹4的旋向可根据实际需要进行设计，例如可选择加工成右旋螺纹或者是左旋螺纹，本实施例中不做具体限制。

进一步的，所述连续肋锚杆钢还包括：垫板，所述垫板设置在所述第二横肋段13的末端；螺母，所述设置在所述垫板远离所述第二横肋段13的一侧，且所述螺母与所述杆体1螺接。

具体而言，垫板安装在杆体1的末端，也就是第二横肋段13的末端，进而在第二横肋段13上加工有螺纹孔，然后通过螺纹可将螺母与第二横肋段13连接，从而实现螺母与杆体1的连接。

进一步的，所述第一横肋段11、第二横肋段13具有第一孔型结构，所述第一平直段12具有第二孔型结构。

进一步的，所述第一孔型结构包括：第一内圆21和第一外圆22，所述第一外圆22同心设置在所述第一内圆21的外部；第一槽口平面23，所述第一外圆22的一端延伸至所述第一槽口平面23。

具体而言，为了保证连续螺纹肋能够在孔型辊缝处保证充满，孔型辊缝必须尽可能小，理想的状态下是热轧过程中辊缝为零。但实际生产过程中，由于轧机弹跳的存在，即使给轧辊施加一定的预应力，也存在0.1～0.3mm左右的辊缝。为保证成品轧件尺寸精度，在成品孔型设计时，第一横肋段11的孔型结构和第二横肋段13的孔型结构相同，但第一横肋段11的孔型结构、第二横肋段13的孔型结构与第一平直段12的孔型结构不同。即第一横肋段11、第二横肋段13具有第一孔型结构，第一平直段12具有第二孔型结构。

进一步的，第一孔型结构包括：第一内圆21、第一外圆22和第一槽口平面23，所述第一外圆22同心设置在所述第一内圆21的外部；所述第一外圆22的一端延伸至所述第一槽口平面23。

具体而言，如图5所示，为有横肋处的孔型图，第一内圆21即为第一孔型结构的基圆部分，第一外圆22设置在第一内圆21的外部，且两者具有同一圆心。进而在第一外圆22的两端部向外与第一槽口平面23延伸。其中，第一外圆22的半径为R₁，第一内圆21的半径为R，很显然，第一外圆22的半径大于第一内圆的半径。第一槽口平面23的高度也就是辊缝高度为S，且本实施例中以S的范围为0～0.01mm作为优选。进一步的，如图7所示，第一横肋段11、第二横肋段13上开设的螺纹4的牙高为h，因此，第一外圆22的半径为R₁＝R+h。当杆体1的直径为D时，R＝D/2+0.1mm。

进一步的，所述第二孔型结构包括：第二内圆31和第二外圆32，所述第二外圆32设置在所述第二内圆31的两端，且所述第二外圆32与所述第二内圆31相切；第二槽口平面33，所述第二外圆32的一端部延伸至所述第二槽口平面33，且所述第二内圆31的半径与所述第一内圆21的半径相同。

进一步的，所述第一槽口平面32和所述第二槽口平面33的高度范围为0～0.01mm。

具体而言，第二孔型部分即为杆体1上无横肋处的孔型结构，即就是第一平直段的孔型结构。如图6所示，为无横肋处的孔型图，第二内圆31即为第二孔型结构的基圆部分，第二外圆32设置在第二内圆31的两边，从而使得第二外圆32的两边与第二内圆31的两边相切。进而在第二外圆32的两端部向外与第二槽口平面33延伸。其中，第二内圆31的半径与第一内圆21的半径相同，即第二内圆31的半径同样为R。第二槽口平面33的高度也就是辊缝高度为S，且本实施例中以S的范围为0～0.01mm作为优选。当杆体1的直径为D时，R＝D/2+0.1mm，第二外圆32的两端之间的距离B＝2R+0.6mm。

进一步的，所述第二孔型结构的槽口宽度大于所述第一孔型结构的槽口宽度。

具体而言，当有横肋的截面孔型和无横肋的截面基圆孔型形式不能设计成一样的结构，否则当横肋充满时，没有横肋的部分会挤出耳子，因此，无横肋部分即第一平直段(L1部分)的基圆孔型槽口处需要扩宽处理，从而使得第二孔型结构的槽口宽度大于第一孔型结构的槽口宽度。

实施例二

图8为本发明实施例中一种连续肋锚杆钢的制备方法的流程示意图，如图8所示，所述方法包括：

步骤1：开始进行轧辊车削，利用车床，将轧件按照第一预设要求车出第一孔型结构。

具体而言，当设计好连续肋锚杆钢的孔型之后，接着即可开始进行轧辊车削，首先，是在数控车床上按第一预设要求车出第一孔型结构，也就是说，如图5所示，按照“有肋处孔型图”即第一孔型结构中第一内圆21车出孔型。

步骤2：利用铣床，在所述轧件上按照预设要求铣出螺纹4。

具体而言，如图7所示，按“横肋铣刀样板图”制作好横肋铣刀，在数控螺纹铣床上编好程序，按要求铣出横肋，即在第一横肋段11和第二横肋段13的外表面上加工出螺纹4。

步骤3：按照第二预设要求车出第二孔型结构，利用所述第二孔型结构轧辊装配成品轧机。

具体而言，按照第二预设要求车出第二孔型结构，即在数控车床上，如图6所示，按照“无肋处孔型基圆图”车削无横肋处的基圆(相当于把原来的基圆槽口处进行扩宽)。

步骤4：将所述成品轧机装配到轧钢生产线上，生产所述锚杆钢。

进一步的，所述轧辊为碳化钨辊环组合式轧辊。

进一步的，所述精轧机为短应力轧机，且所述精轧机弹跳范围小于或等于0.2mm。

具体而言，在轧辊材质选择时，由于采用无辊缝轧制，要求孔型必须耐磨，因此，本实施例中选择碳化钨辊环组合式轧辊，进一步的，还可根据实际需要进行调整，本实施例中不做具体限制。同时，为保证轧制精度，精轧机采用短应力轧机，轧辊轴承采用新轴承，保证轧机弹跳不大于0.2mm。

步骤5：采用径向微调联轴器，对上辊进行径向微调，使所述上辊沿轧辊轴线旋转预定角度后，获得具有连续螺纹的锚杆钢。

具体而言，本实施例中以成品轧机上辊配备有径向微调联轴器作为优选，这样，可以通过径向微调联轴器对上辊进行径向微调，使其沿轧辊轴线旋转一定角度，以达到上下横肋螺旋线完全对正的目的，从而才能保证横肋在辊缝处能够充满，在锚杆钢表面形成连续螺旋线横肋。

进一步的，在轧制生产时，把成品轧机上下辊紧紧压合，根据电机能力可以施加一定的预应力。先试轧小样，调整上辊径向微调联轴器，直至轧处的轧件上下横肋螺旋线完全对正。获得具有连续螺纹的锚杆钢后用于钢坯的连续轧制，根据横肋和基圆充满情况对成品前轧机做相应的调整。

因此，本实施例中的一种连续肋锚杆钢的制备方法生产连续肋锚杆钢具有如下特点：首先，可以生产出表面横肋为连续等高螺旋横肋锚杆钢。采用连续等高螺纹肋可以增加锚固力，减少滚丝后微裂纹的产生，从而提高锚杆径向受力能力，改善锚固效果。通过应用设计，可以实现较小直径的锚杆钢达到同等的锚固力，从而可以达到节约金属的目的；其次，通过“有横肋处”和“无横肋处”基圆采用不同孔型设计，能够保证在横肋充满的情况下，锚杆钢无横肋处不产生耳子缺陷(锚杆钢不能带耳子)；进一步的，实施“无辊缝”轧制，为上下横肋在辊缝处充满提供了必要的保证；进一步的，通过应用“径向微调联轴器”，可以实现上下辊横肋螺旋线精确对正，从而保证了横肋在锚杆钢表面形成连续的螺旋肋；进一步的，通过应用及其耐磨的碳化钨辊环组合式轧辊，保证了在“无辊缝”轧制情况下的批量工业生产。

本发明实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：

本发明实施例提供的一种连续肋锚杆钢及其制备方法，通过杆体，杆体包括：第一横肋段、第一平直段和第二横肋段，其中，第一平直段位于第一横肋段的末端，第二横肋段位于第一平直段的末端，并且第一横肋段和第二横肋段的外表面上均开设有螺纹，从而形成了连续肋锚杆钢的杆体上的横肋。且第一横肋段、第二横肋段具有第一孔型结构，第一平直段具有第二孔型结构；垫板和螺母，垫板设置在第二横肋段的末端，螺母安装在垫板远离第二横肋段的一侧，且螺母与杆体螺接。因此，采用连续等高螺纹肋可以增加锚固力，减少滚丝后微裂纹的产生，从而提高锚杆径向受力能力，改善锚固效果。通过应用设计，可以实现较小直径的锚杆钢达到同等的锚固力，从而可以达到节约金属的目的；通过“有横肋处”和“无横肋处”基圆采用不同孔型设计，能够保证在横肋充满的情况下，锚杆钢无横肋处不产生耳子缺陷(锚杆钢不能带耳子)，从而解决了现有技术中锚杆钢表面密布横肋，变形较大产生加工硬化，易出现微裂纹，影响使用寿命，横肋末端间隙处锚固力较差的技术问题，达到了减少滚丝后微裂纹的产生，从而提高锚杆径向受力能力，改善锚固效果的技术效果。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种连续肋锚杆钢，其特征在于，包括：

杆体，所述杆体包括：

第一横肋段；

第一平直段，所述第一平直段位于所述第一横肋段的末端；

第二横肋段，所述第二横肋段位于所述第一平直段的末端；

其中，所述第一横肋段和所述第二横肋段的外表面上均开设有螺纹，且所述第一横肋段、第二横肋段具有第一孔型结构，所述第一平直段具有第二孔型结构，其中，所述第一孔型结构包括：

第一内圆和第一外圆，所述第一外圆同心设置在所述第一内圆的外部；

第一槽口平面，所述第一外圆的一端延伸至所述第一槽口平面；

所述第二孔型结构包括：

第二内圆和第二外圆，所述第二外圆设置在所述第二内圆的两端，且所述第二外圆与所述第二内圆相切；

第二槽口平面，所述第二外圆的一端部延伸至所述第二槽口平面，且所述第二内圆的半径与所述第一内圆的半径相同；

所述第二孔型结构的槽口宽度大于所述第一孔型结构的槽口宽度；

垫板，所述垫板设置在所述第二横肋段的末端；

螺母，所述螺母设置在所述垫板远离所述第二横肋段的一侧，且所述螺母与所述杆体螺接。

2.如权利要求1所述的连续肋锚杆钢，其特征在于，所述螺纹为左旋螺纹，或，右旋螺纹。

3.如权利要求1所述的连续肋锚杆钢，其特征在于，所述螺纹为连续等高螺纹。

4.如权利要求1所述的连续肋锚杆钢，其特征在于，所述第一槽口平面和所述第二槽口平面的高度范围为0～0.01mm。

5.一种连续肋锚杆钢的制备方法，其特征在于，包括：

开始进行轧辊车削，利用车床，将轧件按照第一预设要求车出第一孔型结构；

利用铣床，在所述轧件上按照预设要求铣出螺纹；

按照第二预设要求车出第二孔型结构，利用所述第二孔型结构轧辊装配成品轧机；

将所述成品轧机装配到轧钢生产线上，生产所述锚杆钢；

采用径向微调联轴器，对上辊进行径向微调，使所述上辊沿轧辊轴线旋转预定角度后，获得具有连续螺纹的锚杆钢。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述轧辊为碳化钨辊环组合式轧辊。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述成品轧机为短应力轧机，且所述成品轧机弹跳范围小于或等于0.2mm。

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