尺簧用不銹鋼帶生產(chǎn)方法

余敘斌

卷尺分尺面和尺簧兩大部分，市場上常見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，不會形成電池效應；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，稱為不銹鋼，它實際上還包括耐酸鋼，按組織類型不同，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。不銹鋼的鋼號雖然很多，但基本上不外兩個系列，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一步接觸，起到根本性的防銹作用，此類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。但室溫下的強度較低，晶間腐蝕及應力腐蝕傾向較大，切削加工性較差。此類不銹鋼普遍耐腐蝕性能較好，由于成分的差異對特定的環(huán)境具有更好的耐腐蝕適應性。

奧氏體不銹鋼在加熱時無相變，因此不能通過熱處理強化。只能以提高鋼的耐腐蝕性能進行熱處理。所以其熱處理工藝有固溶處理、除應力處理和穩(wěn)定化處理。提高奧氏體不銹鋼強度的辦法就是形變強化即冷軋加工，經(jīng)冷軋加工的不銹鋼在后續(xù)的加工、使用過程中會進一步發(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廢，為此需對有特定要求的鋼帶進行去應力退火。

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不銹鋼有限公司生產(chǎn)的301B不銹鋼帶制造。

為達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-去應力退火-防銹處理-清洗-反拉矯-粗分剪-分剪刮邊-包裝入庫。具體過程介紹如下：

一、選料

選擇太鋼不銹鋼集團生產(chǎn)的301B冷軋不銹鋼帶，厚度為0.7mm，原始質(zhì)保書上的硬度HV200以上，抗拉強度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%；按成分計算Md（30）值，計算公式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

在美國森吉米爾二十輥軋機上軋制，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作用，另一方面也作為冷卻介質(zhì)對鋼帶進行快速冷卻；

四、精軋

將固溶處理的鋼帶在二十輥軋機上軋制，軋制道次：0.35-0.3-0.26-0.21-0.17-0.135-0.12，第一道軋制時嚴格控制軋制張力，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，此時軋制無拉鋼，鋼帶表面溫度不超過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，相對細膩，軋制后的硬度應該在HV520-550之間。

五、清洗

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

六、拉矯

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

七、高溫去應力退火

將經(jīng)過拉矯的鋼帶在罩式爐中以50℃/h的速度升溫，達到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，同時罩式爐必須帶強對流裝置的，以確保鋼帶加熱均勻組織穩(wěn)定一致；采用350℃高溫去應力退火的鋼帶成品硬度HV550-590；

八、防銹處理

將經(jīng)過高溫去應力退火的鋼帶在軋機重卷機上重卷到實心卷筒上，仿軋制過程在軋機上倒卷，不塞入工作輥，開啟噴淋軋制油，壓下擠油輥重卷。此工序看似簡單但非常重要，它確保鋼帶在隨后的加工、儲存、使用過程中不生銹；

九、二次清洗

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

十、反拉矯

將去應力浸油清洗后的鋼帶在二十三輥拉矯機上進行反向拉矯，確保成品鋼帶的板型滿足客戶要求；

十一、粗分剪

因為成品分剪條數(shù)較多，無法一次分剪，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要求逐條進行分剪，分剪的同時進行刮邊處理，刮邊的形狀是圓邊，最好是邊部磨削，因為最終制成的尺簧使用的是鋼帶原始邊，邊部的應力集中情況會嚴重影響尺簧的疲勞壽命。

十三、包裝入庫

將分剪刮邊好的鋼帶進行包裝，首先包覆塑料薄膜，然后包覆復合包裝紙，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，因為尺簧硬度很高且均勻，所以彈性好，收縮力大而均勻，再就是采用刮邊（磨邊）處理，邊部的應力集中問題基本消除，尺簧的疲勞壽命大大提高，完全能滿足卷尺使用要求。

本生產(chǎn)方法已申請發(fā)明專利，申請日期：2015.11.19，并于2017.07.07獲得授權(quán)，專利號為ZL 2015 1 0798083.8。