高强度高均质深地资源开采矿用钢绞线盘条生产关键技术研究及应用

随着浅表层可开采资源的逐渐减少和枯竭，向深地资源进军已成为全球很多国家的必然战略。深地资源开发利用是我国资源保障的重要组成部分。习近平主席指出：“向地球深部进军是我们必须解决的战略科技问题”，开发深地资源已经成为未来中国科技发展的重要方向。《“十三五”国家科技创新规划》明确指出：“要构筑国家先发优势，围绕‘深空、深海、深地、深蓝’，发展保障国家安全和战略利益的技术体系”。

中国当前能源资源供需矛盾仍然突出，保障大宗紧缺资源的稳定供给，满足战略新兴产业的资源消费需求，对加强资源储备和开发能力提出了更高的要求，“向地球深部进军”已上升为中国资源领域必须解决的战略科技问题。

目前，我国资源开采深度主要在500-1000m。如果我国固体矿产勘查深度可以达到2000m，那么探明的资源储量就可以在现有基础上翻一番。我国未来矿产资源开发将全面进入第二深度空间（1000-2000 m）范围内的深部矿床，金属矿深部开采将成为常态。

随着开采深度的不断增加，矿井围岩逐渐进入高地应力环境，安全和通畅的巷道对深部的安全高效开采至关重要，因此巷道支护是深部安全高效开采的关键技术。本项目研究的高强度高均质深地资源开采矿用钢绞线用钢KYSWRH82B是所有钢绞线系列中规格最大、强度更高，生产难度最大的品种，专业用于深部的矿物资源勘探开发以及减灾防灾等方面领域。

恶劣的使用环境要求具有更好的抗拉强度，承载能力以及耐磨性能，对母材性能要求更高、钢质纯度净、外观质量要求也更高。

在确保盘条在绞线加工过程中，在每个部位的冷加工减面率都在80%以上，即使在拉拔、捻制过程中从头到尾接受100%的检验，也不会出现任何缺陷产生的断裂，同时还要达到很低的断丝率。采用这种钢绞线，不仅能节约30%以上钢材，显著降低工程造价，还可以改善预应力混凝土使用阶段的性能，延缓裂缝出现，降低使用载荷下的挠度，可以提高受剪承载力，改善卸载后结构构件的弹性恢复能力，提高耐疲劳强度，充分利用高强度钢材，减轻结构自重。

本项目历经十余年的基础研究和生产关键技术研究，实现了高强度高均质深地资源开采矿用钢绞线盘条的工业化生产。该项目共被授予国家发明专利7项，实用新型专利1项，发表科研论文20篇。规范形成了企业内部质量控制计划：《矿用钢绞线KYSWRH82B盘条质量计划》；同时形成转炉、精炼、连铸与高线轧制作业指导书，操作规程。形成了首钢水钢企业内部控制标准：《优质高碳钢热轧盘条标准》，首钢总公司企业标准：《优质中高碳钢热轧盘条标准》。

建成高强度高均质深地资源开采矿用钢绞线盘条生产线一条，自2015年实现工业化生产以来，共生产高品质KYSWRH82B盘条11.5676万吨，新增产值5.2726亿元，实现利润8745.56万元。矿用钢绞线盘条KYSWRH82B产品在高碳钢低N控制技术、低断丝率技术上达到国内同行的先进水平，并且在矿用钢绞线盘条无时效技术、高碳高塑形技术等方面已达到国内领先水平。

首钢水城钢铁（集团）有限责任公司生产的KYSWRH82B加工的矿用钢绞线已大批量用在贵州省盘江煤矿集团、云南铜矿等国有大中型矿场中，并广泛应用于高铁、高速公路隧道修建松软地质环境中，以及在水电站厂房高边坡加固工程、大型水库边坡滑坡支挡工程、河道扩堑支挡等工程中得到了应用。

项目成果对于突破资源环境限制，不断挖掘我国资源潜力，提高资源供应能力，发展深地矿物资源开发利用以及边坡锚固工程和减灾防灾等意义重大，市场应用前景极为广阔。

随着浅表层可开采资源的逐渐减少和枯竭,向深地资源进军已成为全球很多国家的必然战略,深地资源开发利用是我国资源保障的重要组成部分。习近平主席指出“向地球深部进军是我们必须解决的战略科技问题”,开发深地资源已经成为未来中国科技发展的重要方向。《“十三五”国家科技创新规划》明确指出：“要构筑国家先发优势,围绕’’深空、深海、深地、深蓝’’,发展保障国家安全和战略利益的技术体系”。中国当前能源资源供需矛盾仍然突出,保障大宗紧缺资源的稳定供给,满足战略新兴产业的资源消费需求,对加强资源储备和开发能力提出了更高的要求,“向地球深部进军”已上升为中国资源领域必须解决的战略科技问题。目前,我国资源开采深度主要在500-1000m,如果我国固体矿产勘查深度可以达到2000m,那么探明的资源储量就可以在现有基础上翻一番。我国未来矿产资源开发将全面进入第二深度空间（1000-2000 m）范围内的深部矿床,金属矿深部开采将成为常态。随着开采深度的不断增加,矿井围岩逐渐进入高地应力环境,安全和通畅的巷道对深部的安全高效开采至关重要,因此巷道支护是深部安全高效开采的关键技术。本项目研究的高强度高均质深地资源开采矿用钢绞线用钢KYSWRH82B是所有钢绞线系列中规格最大、强度更高,生产难度最大的品种,专业用于深部的矿物资源勘探开发以及减灾防灾等方面领域。恶劣的使用环境要求具有更好的抗拉强度,承载能力以及耐磨性能,对母材性能要求更高、钢质纯度净、外观质量要求也更高。在确保盘条在绞线加工过程中,在每个部位的冷加工减面率都在80%以上,即使在拉拔、捻制过程中从头到尾接受100%的检验,也不会出现任何缺陷产生的断裂,同时还要达到很低的断丝率。采用这种钢绞线,不仅能节约30%以上钢材,显著降低工程造价,还可以改善预应力混凝土使用阶段的性能,延缓裂缝出现,降低使用载荷下的挠度,可以提高受剪承载力,改善卸载后结构构件的弹性恢复能力,提高耐疲劳强度,充分利用高强度钢材,减轻结构自重。本项目历经十余年的基础研究和生产关键技术研究,实现了高强度高均质深地资源开采矿用钢绞线盘条的工业化生产。该项目共被授予国家发明专利7项,实用新型专利1项,发表科研论文20篇。规范形成了企业内部质量控制计划：《矿用钢绞线KYSWRH82B盘条质量计划》;同时形成转炉、精炼、连铸与高线轧制作业指导书,操作规程。形成了首钢水钢企业内部控制标准：《优质高碳钢热轧盘条标准》,首钢总公司企业标准：《优质中高碳钢热轧盘条标准》。建成高强度高均质深地资源开采矿用钢绞线盘条生产一条,自2015年实现工业化生产以来,共生产高品质KYSWRH82B盘条11.5676万吨,新增产值5.2726亿元,实现利润8745.56万元。矿用钢绞线盘条KYSWRH82B产品在高碳钢低N控制技术、低断丝率技术上达到国内同行的先进水平,并且在矿用钢绞线盘条无时效技术、高碳高塑形技术等方面已达到国内领先水平。首钢水城钢铁（集团）有限责任公司生产的KYSWRH82B加工的矿用钢绞线已大批量用在贵州省盘江煤矿集团、云南铜矿等国有大中型矿场中,并广泛应用于高铁、高速公路隧道修建松软地质环境中,以及在水电站厂房高边坡加固工程、大型水库边坡滑坡支挡工程、河道扩堑支挡等工程中得到了应用。项目成果对于突破资源环境限制,不断挖掘我国资源潜力,提高资源供应能力,发展深地矿物资源开发利用以及边坡锚固工程和减灾防灾等意义重大,市场应用前景极为广阔。