精密冷軋不銹鋼壓制內(nèi)圓刀片的工藝控制

虞友軍 曹琳卿 袁 彬

(山東能源機(jī)械集團(tuán)有限公司，山東 271222)

SUS301 不銹鋼材料壓延制作的精密內(nèi)圓刀片具有成型張力大、力學(xué)性能穩(wěn)定的特點(diǎn)，能夠滿足內(nèi)圓刀片的表面張力要求，刀片硬度一般控制在500±10 HV，其刀片刃口經(jīng)過(guò)電鍍金剛石顆粒后可以達(dá)到切削陶瓷、磁鐵棒材等特殊高硬態(tài)零件的要求。我公司目前主要生產(chǎn)金剛石內(nèi)圓刀片鋼種為SUS301，規(guī)格為(0.11×252)mm、(0.12×400)mm、(0.12×380)mm 共三款產(chǎn)品，經(jīng)6 個(gè)月生產(chǎn)試驗(yàn)試制，產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，年銷量達(dá)到50 t。

1 主要質(zhì)量控制要素

精密不銹鋼壓延用原材料冷軋不銹鋼厚為1.5 mm，其性能、化學(xué)成分見(jiàn)表1、表2。

不銹鋼內(nèi)圓刀片技術(shù)質(zhì)量要求指標(biāo)見(jiàn)表3。

表1 內(nèi)圓刀片用不銹鋼化學(xué)成分表(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)Table 1 Chemical compositions of stainless steel used for inner circle blade(mass fraction，%)

表2 內(nèi)圓刀片不銹鋼原材料力學(xué)性能要求Table 2 Mechanical properties demands of original material used for inner circle blade stainless steel

表3 內(nèi)圓刀片主要質(zhì)量控制項(xiàng)目、性能要求Table 3 Main quality control item and property demand of inner circle blade

2 內(nèi)圓刀片材料的精密生產(chǎn)過(guò)程控制

2.1 主要生產(chǎn)工序

原材料檢驗(yàn)→一次軋制壓延→清洗→退火→二次壓延→清洗→退火→成品壓延→清洗→精整→性能測(cè)試→去應(yīng)力處理→性能測(cè)試→分條→包裝→入庫(kù)。

2.2 壓延質(zhì)量控制

(1)尺寸精度控制

①軋機(jī)采用日本神戶制鋼的四柱式軋機(jī)，四柱式軋機(jī)具有機(jī)架傾斜的特點(diǎn)，針對(duì)軋制原料為楔形材料，使整個(gè)板面受力達(dá)到均勻性，減小兩側(cè)尺寸差，保證尺寸精度。

②軋機(jī)測(cè)厚儀采用γ 射線，測(cè)量精度為±0.005 mm，γ 射線具有半衰期長(zhǎng)、測(cè)量穩(wěn)定的特點(diǎn)，從而保證了尺寸的軋制精度。

③為達(dá)到產(chǎn)品精度定期對(duì)γ 射線進(jìn)行校正，公司質(zhì)量部門制作了SUS301 試片100 mm×100 mm，厚度分別為0.1 mm～0.15 mm。樣片各點(diǎn)厚度精度控制在0.005 mm 以內(nèi)，用于校驗(yàn)軋制鋼帶實(shí)際精度控制狀況，以及及時(shí)核對(duì)軋機(jī)測(cè)厚儀的精度對(duì)比，使軋制過(guò)程滿足內(nèi)圓刀片精度控制范圍。經(jīng)過(guò)3 個(gè)批次的跟蹤驗(yàn)證收到良好效果。

(2)板型控制

①四柱式軋機(jī)的特點(diǎn)對(duì)于改善板型具有其他軋機(jī)不可替代的作用，板面橫向受力均勻，避免由于局部受力大造成的波浪現(xiàn)象。

②工作輥徑差控制在0.01 mm 以內(nèi)，避免了由于徑差大造成軋輥速度不同步對(duì)板型造成的影響。

③軋制工藝通過(guò)不斷探索、總結(jié)，得出采用大張力軋制可改善板型質(zhì)量，尤其是對(duì)高硬度產(chǎn)品，具有較大的改善效果。在軋制過(guò)程中第一道次入側(cè)及出側(cè)分別采用單位張力為20 kg/mm2、30 kg/mm2的軋制張力，后續(xù)道次進(jìn)行遞增的軋制模式，軋制板型得到較好控制。

2.3 退火質(zhì)量控制

軟化處理硬度控制要求:0.12 mm 內(nèi)圓刀片軋制中間品厚度為0.22 mm，退火溫度為1 100℃全氫保護(hù)，表面光亮，粗糙度在0.1 μm～0.2 μm之間，硬度≤210HV。

選取某一控制批次0.22 mm(厚度)×610 mm(寬度)鋼帶退火，退火性能指標(biāo)與退火工藝主要參數(shù)見(jiàn)表4。經(jīng)測(cè)試各項(xiàng)指標(biāo)均符合性能要求。

2.4 精整拉彎矯處理板型控制和性能均勻性控制

(1)板型控制

拉彎矯改善板型的主要參數(shù)為壓下量、傾斜量及延伸率。通過(guò)工藝測(cè)試及經(jīng)驗(yàn)總結(jié)得出，壓下的調(diào)整主要是改善縱向板型，傾斜及延伸率的調(diào)整主要改善橫向板型。針對(duì)不同的軋制板型設(shè)定相應(yīng)的拉矯參數(shù)，保證了拉矯后的成品板型。拉矯后的板型質(zhì)量縱向翹曲情況小于1 mm，橫向板型浪高控制在0.5 mm 以下，符合產(chǎn)品質(zhì)量要求。

(2)力學(xué)性能均勻性控制

拉矯力學(xué)性能的變化主要是延伸率的影響，通過(guò)對(duì)不同延伸率的設(shè)定，進(jìn)行力學(xué)性能及硬度對(duì)比，發(fā)現(xiàn)延伸率在1.0%時(shí)為最佳。見(jiàn)表5。

表4 鋼帶退火性能指標(biāo)與退火工藝主要參數(shù)Table 4 Annealing property indexes and main process parameter of steel strip

表5 高張力整平參數(shù)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)表Table 5 Optimization experiment of heavy tension press parameters

表6 TA 去應(yīng)力處理參數(shù)過(guò)程驗(yàn)證優(yōu)化表Table 6 TA(Tension Annealed)stress relief treatment parameters process verifying optimization

2.5 去應(yīng)力參數(shù)優(yōu)化控制

通過(guò)對(duì)去應(yīng)力不同溫度區(qū)間的調(diào)試，對(duì)比其性能試驗(yàn)，總結(jié)420℃為最佳去應(yīng)力溫度，見(jiàn)表6。

3 結(jié)論

經(jīng)上述參數(shù)對(duì)比試驗(yàn)，我公司軋制精密內(nèi)圓刀片0.12 mm 規(guī)格的帶材尺寸控制精度較高。實(shí)際能夠控制在0～0.005 mm 之間，體現(xiàn)了二十輥軋機(jī)保證精度的先進(jìn)性和板型控制的穩(wěn)定性。生產(chǎn)工藝對(duì)壓延帶材的壓下量計(jì)算較準(zhǔn)確，通過(guò)試樣鹽霧試驗(yàn)驗(yàn)證材料的耐腐蝕性能優(yōu)良，其硬度、屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、延伸率等力學(xué)性能符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，且能夠達(dá)到連續(xù)供貨的穩(wěn)定性要求。通過(guò)對(duì)壓延精密刀片材料的實(shí)驗(yàn)論證分析，我公司通過(guò)對(duì)內(nèi)圓刀片的質(zhì)量控制，實(shí)現(xiàn)了精密軋制的經(jīng)驗(yàn)積累，提升了我公司的生產(chǎn)質(zhì)量管控水平。

［1］潘純久.二十輥軋機(jī)及高精度冷軋鋼帶生產(chǎn).北京:冶金工業(yè)出版社，2003.

［2］李成.不銹鋼實(shí)用手冊(cè).北京:中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社，2003.

［3］張世鳴.森吉米爾廿輥軋機(jī)厚度自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)踐.上海鋼研，2003(4).