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        尺簧用不銹鋼帶生產(chǎn)方法

        2019-03-08 02:51:26余敘斌
        西部論叢 2019年5期
        關(guān)鍵詞:卷尺耐腐蝕性鋼帶

        余敘斌

        卷尺分尺面和尺簧兩大部分,市場(chǎng)上常見(jiàn)的不銹鋼卷尺尺面為不銹鋼材質(zhì),而尺簧基本采用普通彈簧鋼淬火加中溫回火而成。這樣制成的不銹鋼卷尺在普通大氣環(huán)境中具有一定的耐腐蝕性,但在海上作業(yè)或海水環(huán)境下極易被腐蝕而失效,甚至遠(yuǎn)不如普通卷尺經(jīng)久耐用,超出一般人的想象。

        為克服普通不銹鋼卷尺海上作業(yè)壽命低的問(wèn)題,首先我們選擇尺面尺簧相同材質(zhì)從而保證尺簧尺面有相同的電子電位差,不會(huì)形成電池效應(yīng);其次選擇合適的不銹鋼材料,既要保證耐腐蝕性、耐磨性還要有足夠的彈性,從而確保卷尺的正常使用。

        在大氣或者其它腐蝕介質(zhì)中,具有良好抗腐蝕能力的鋼,稱(chēng)為不銹鋼,它實(shí)際上還包括耐酸鋼,按組織類(lèi)型不同,分為鐵素體型、馬氏體型、奧氏體型、奧氏體-鐵素體型(雙相鋼)和沉淀硬化型五類(lèi)。不銹鋼的鋼號(hào)雖然很多,但基本上不外兩個(gè)系列,即Cr13系不銹鋼和18-8鉻鎳系奧氏體不銹鋼。

        Cr13型不銹鋼含12-14%的鉻,由于在鋼的基體中溶入超過(guò)11.7%的Cr能使基體的電極電位跳躍式提高,從而大大提高鋼的抗蝕性。另外在材料表面形成3-5nm的致密Cr2O3鈍化膜,隔絕了空氣中的氧氣與鋼材基體的進(jìn)一步接觸,起到根本性的防銹作用,此類(lèi)不銹鋼只適用于普通大氣環(huán)境中。

        18-8鉻鎳系不銹鋼,由于含有較高的鎳且在室溫下呈奧氏體單項(xiàng)組織,所以它與Cr13不銹鋼相比具有更高的耐蝕性,在低溫、室溫及高溫下均有較高的塑性和韌性,以及較好的冷作成型和焊接性。但室溫下的強(qiáng)度較低,晶間腐蝕及應(yīng)力腐蝕傾向較大,切削加工性較差。此類(lèi)不銹鋼普遍耐腐蝕性能較好,由于成分的差異對(duì)特定的環(huán)境具有更好的耐腐蝕適應(yīng)性。

        奧氏體不銹鋼在加熱時(shí)無(wú)相變,因此不能通過(guò)熱處理強(qiáng)化。只能以提高鋼的耐腐蝕性能進(jìn)行熱處理。所以其熱處理工藝有固溶處理、除應(yīng)力處理和穩(wěn)定化處理。提高奧氏體不銹鋼強(qiáng)度的辦法就是形變強(qiáng)化即冷軋加工,經(jīng)冷軋加工的不銹鋼在后續(xù)的加工、使用過(guò)程中會(huì)進(jìn)一步發(fā)生組織轉(zhuǎn)變,造成局部變形、彈性不穩(wěn)定、回彈不到位等缺陷形成報(bào)廢,為此需對(duì)有特定要求的鋼帶進(jìn)行去應(yīng)力退火。

        從以上的分析中可以看出,制造不銹鋼卷尺尺簧的材料只能選擇18-8系列奧氏體不銹鋼??紤]到尺簧的高彈性以及高耐腐蝕性能要求,我們第一選擇12Cr17Ni7系列不銹鋼帶,結(jié)合尺簧的高硬度要求HV550-590,基本只能使用山西太鋼集團(tuán)不銹鋼有限公司生產(chǎn)的301B不銹鋼帶制造。

        為達(dá)到尺簧用不銹鋼帶的高硬度與高彈性性能要求,我們采用以下工藝流程:選料-粗軋-固溶處理-精軋-清洗-拉矯-去應(yīng)力退火-防銹處理-清洗-反拉矯-粗分剪-分剪刮邊-包裝入庫(kù)。具體過(guò)程介紹如下:

        一、選料

        選擇太鋼不銹鋼集團(tuán)生產(chǎn)的301B冷軋不銹鋼帶,厚度為0.7mm,原始質(zhì)保書(shū)上的硬度HV200以上,抗拉強(qiáng)度900MPa以上;成分控制:Si含量0.7-0.9%,Mn含量0.7-1.0%,Cr含量16.5-16.8%,Ni含量6.6-7.0%;按成分計(jì)算Md(30)值,計(jì)算公式Md(30)=551-[462*(Ni+Mn)]-9.2*Nb-8.1*Cu-29*C-13.7*Mo-18.5*Si-68*Ti,結(jié)果盡量控制在50℃以上;

        二、粗軋

        在美國(guó)森吉米爾二十輥軋機(jī)上軋制,張力系數(shù)控制在150-400N/mm2,壓下道次0.7-0.52-0.42-0.35,公差按-0.01mm控制,下卷襯紙;

        三、固溶處理

        將粗軋鋼帶以8-10m/min的速度在溫度為1100-1140℃光亮退火線上退火,爐內(nèi)張力系數(shù)0.4-0.6Kg/mm2,其中的純氫或氨分解氣體一方面起保護(hù)作用,另一方面也作為冷卻介質(zhì)對(duì)鋼帶進(jìn)行快速冷卻;

        四、精軋

        將固溶處理的鋼帶在二十輥軋機(jī)上軋制,軋制道次:0.35-0.3-0.26-0.21-0.17-0.135-0.12,第一道軋制時(shí)嚴(yán)格控制軋制張力,前張力系數(shù)150N/mm2,后張力系數(shù)200N/mm2,軋輥選用普通Ra0.3-0.4um,軋制速度70M/min,此時(shí)軋制無(wú)拉鋼,鋼帶表面溫度不超過(guò)40℃,第二道軋制前后張力系數(shù)按200-250N/mm2,軋輥選擇Ra0.3-0.4um普通工作輥,軋制速度90M/min,鋼帶表面溫度不超過(guò)50℃,后4道次軋制張力300-350N/mm2,軋制速度可提高到120M/min,3-5道次選擇普通軋輥,最后一道次選擇Ra0.15-0.3um的工作輥,使最終的成品鋼帶表面粗糙度控制在Ra0.15-0.25um之間,相對(duì)細(xì)膩,軋制后的硬度應(yīng)該在HV520-550之間。

        五、清洗

        將軋制好的鋼帶在脫脂清洗機(jī)組上以100m/min的速度脫除軋制時(shí)殘留在鋼帶表面的軋制油,卷取張力控制在300-450N/mm2,可以適當(dāng)選擇上限,為后續(xù)的拉矯作準(zhǔn)備;

        六、拉矯

        將清洗后的半成品鋼帶在德國(guó)unger公司生產(chǎn)的二十三輥拉矯機(jī)上進(jìn)行矯直,使鋼帶的不平度不超過(guò)1.0mm;

        七、高溫去應(yīng)力退火

        將經(jīng)過(guò)拉矯的鋼帶在罩式爐中以50℃/h的速度升溫,達(dá)到350℃左右保溫10-25h,視成品鋼帶的使用條件及裝爐量而定,必須有純氫或氨分解氣體作保護(hù),同時(shí)罩式爐必須帶強(qiáng)對(duì)流裝置的,以確保鋼帶加熱均勻組織穩(wěn)定一致;采用350℃高溫去應(yīng)力退火的鋼帶成品硬度HV550-590;

        八、防銹處理

        將經(jīng)過(guò)高溫去應(yīng)力退火的鋼帶在軋機(jī)重卷機(jī)上重卷到實(shí)心卷筒上,仿軋制過(guò)程在軋機(jī)上倒卷,不塞入工作輥,開(kāi)啟噴淋軋制油,壓下擠油輥重卷。此工序看似簡(jiǎn)單但非常重要,它確保鋼帶在隨后的加工、儲(chǔ)存、使用過(guò)程中不生銹;

        九、二次清洗

        將噴淋重卷后的鋼帶在放置2小時(shí)后可以再次清洗,工藝與前相同,最終客戶(hù)使用的鋼帶是無(wú)油防銹狀態(tài),不需要特別清洗;

        十、反拉矯

        將去應(yīng)力浸油清洗后的鋼帶在二十三輥拉矯機(jī)上進(jìn)行反向拉矯,確保成品鋼帶的板型滿(mǎn)足客戶(hù)要求;

        十一、粗分剪

        因?yàn)槌善贩旨魲l數(shù)較多,無(wú)法一次分剪,只能將反拉矯的鋼帶先按照成品寬度一剖三。

        十二、分剪刮邊

        將一剖三的鋼帶按客戶(hù)要求逐條進(jìn)行分剪,分剪的同時(shí)進(jìn)行刮邊處理,刮邊的形狀是圓邊,最好是邊部磨削,因?yàn)樽罱K制成的尺簧使用的是鋼帶原始邊,邊部的應(yīng)力集中情況會(huì)嚴(yán)重影響尺簧的疲勞壽命。

        十三、包裝入庫(kù)

        將分剪刮邊好的鋼帶進(jìn)行包裝,首先包覆塑料薄膜,然后包覆復(fù)合包裝紙,最后在木架外面套上塑料袋,起到防水防雨淋的作用。

        采用本工藝生產(chǎn)的尺簧用去應(yīng)力不銹鋼帶,配合使用同材質(zhì)的不銹鋼尺面,減小了尺簧與尺面之間的電子電位差異,其耐海水防銹性能大大提高,因?yàn)槌呋捎捕群芨咔揖鶆颍詮椥院?,收縮力大而均勻,再就是采用刮邊(磨邊)處理,邊部的應(yīng)力集中問(wèn)題基本消除,尺簧的疲勞壽命大大提高,完全能滿(mǎn)足卷尺使用要求。

        本生產(chǎn)方法已申請(qǐng)發(fā)明專(zhuān)利,申請(qǐng)日期:2015.11.19,并于2017.07.07獲得授權(quán),專(zhuān)利號(hào)為ZL 2015 1 0798083.8。

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