CN102886651B - 链条圆管钢的制作工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种链条用钢的制作工艺，尤其涉及一种链条圆钢管的制作工艺，属于钢材加工行业。链条圆管钢的制作工艺，将带材依次通过以下步骤处理：除锈、轧制、退火处理、酸洗、磷化处理、清水冲洗、皂化处理、平整和圆管卷制；所述轧制为四连轧或五连轧；所述退火处理分为三步：第一步是加热保温处理，将轧制后的带材送入退火炉中进行加热，加热至450～500℃时开始向所述退火炉中通入氮气，加热温度至670～700℃后保温5～7小时；第二步是随炉冷却处理，将经过加热保温处理的带材随所述退火炉冷却至300～400℃。本发明链条圆管钢的制作工艺工序简单，成本低，制作出的链条圆管用钢板强度、耐蚀性和精度高。
Description
技术领域
本发明涉及一种链条用钢的制作工艺，尤其涉及一种链条圆钢管的制作工艺，属于钢材加工行业。
背景技术
链条是机械传动最重要的零部件之一, 国内主要采用中碳钢等经调质处理后使用,但其综合力学性能不够，不能满足如变速自行车和摩托车链条等对强度、耐磨性和精度都有高要求的特殊场合使用。公开号为CN1810442A（公开日为2006-08-02）的中国专利，采用调制处理制备的链板，渗碳处理制备的滚子和套筒，虽然解决了表面强度和耐磨性需求但是制作工艺复杂，成本偏高，另外，由于渗碳工艺中精度难以控制，因此制作出的链条的使用精度也难以控制，此外，渗碳后表面摩擦性偏低，表面光滑度不够，会使链条在使用过程中由于摩擦和温度等的影响产生变形和毛刺，影响链条的使用效果。最后，链条的使用环境复杂，如果不具有一定的耐蚀性很容易生锈进而导致链条的综合力学性能下降，目前也有采用不锈钢工艺制作链条，但是不锈钢制作的链条不仅力学性能达不到特殊场合使用而且成本高。
发明内容
本发明的目的是为解决上述技术问题，提供链条圆管钢的制作工艺。本发明链条圆管钢的制作工艺工序简单，成本低，制作出的链条圆管用钢板具有强度高、硬度高、精度高的优点。
本发明为实现上述目的采用以下技术方案：链条圆管钢的制作工艺，将带材依次通过以下步骤处理：除锈、轧制、退火处理、酸洗、磷化处理、清水冲洗、皂化处理、平整和圆管卷制；所述轧制为四连轧或五连轧；所述退火处理分为三步：第一步是加热保温处理，将轧制后的带材送入退火炉中进行加热，加热至450～500℃时开始向所述退火炉中通入氮气，加热温度至670～700℃后保温5～7小时；第二步是随炉冷却处理，将经过加热保温处理的带材随所述退火炉冷却至300～400℃；第三步是空冷，使经过随炉冷却处理后的带材在大气中空冷。
本发明所用带材为低碳低合金钢，所述四连轧或五连轧是一种冷轧工艺。
本发明退火处理中采用炉温为670～700℃，保温5～7小时。该工艺可以使轧制变形后的晶粒经过再结晶变成整齐的晶粒，消除应力，提高了带材的综合力学性能, 避免由带材制作的链条在使用过程中产生变形，也避免链条表面由于摩擦、温度等原因产生毛刺等影响链条使用精度。带材冷轧退火态后组织为单一的等轴铁素体组织以及弥散分布的游离渗碳体,这使冷轧带材条用钢板具有较高的强度、较好的塑韧性和较好的耐蚀性。
另外，经过发明人反复研究，在炉温升至450～500℃时向所述退火炉中通入氮气，不是从一开始便通入氮气，这大大减少了氮气的使用量即减少了生产成本，同时氮气的通入也保证了带材表面的碳含量，避免由于带材表面碳的流失影响带材的精度，还使带材表面光滑，具有较高的强度和硬度；另外，避免了带材表面氧化皮的产生顺利完成再结晶过程。
除此之外，本发明在采用先随炉冷却至300～400℃后空冷的办法不仅可以使带材具有较高的强度，而且可以避免带材因高温直接冷却而使其表面因热胀冷缩产生裂纹等缺陷影响带材精度。
最后，本发明采用四连轧或五连轧的逐步轧制工艺将原材料轧制成厚度约为1mm 的钢带。因为若要产生相同的永久变形，低碳合金钢在轧制过程中比同样尺寸的碳素结构钢需要更大的力，而且低碳合金钢在轧制后还具有一定的回弹力，因此采用四连轧或五连轧工艺逐步轧制，不仅可以避免轧制过程中带材产生开裂、结疤、折叠等缺陷，而且还保证成品钢的精度，进而保证成品链条钢的精度。
根据需要，在皂化处理后，平整工序前进行扁模成品拉丝，将钢板的厚度控制在0.02mm以内，宽度控制在0.04mm以内，满足不同种类链条钢的要求。
作为优选，所述退火处理第一步中加热速度为20～60℃/小时。
作为优选，所述带材为20锰钢或20铬锰钢；所述带材厚度为6～10毫米。20锰钢或20铬锰钢由于添加了少量的锰和铬元素不仅使带材冷轧成型效果更好而且还可以保证带材在退火处理后达到制作自行车和摩托车等高强度要求使用场合。
作为优选，所述轧制步骤中加入轧制油。冷连轧时选择轧制油, 可以降低摩擦因数, 减少变形抗力, 加强润滑。
作为优选，所述酸洗步骤中酸洗时间为5～10分钟，温度为30～40℃。
作为优选，所述除锈步骤中除锈处理时间为5～20分钟。
作为优选，所述磷化处理步骤中磷化处理时间为10～15分钟，温度为75～80℃。磷化处理可以使带材表面生成一层磷化膜，保证了带材使用过程中的耐蚀性。
作为优选，所述清水冲洗步骤的温度为30～45℃。
作为优选，所述皂化处理步骤中皂化处理时间为3～5分钟，温度为70～80℃。皂化处理后使后续圆管卷制工艺更顺利。
作为优选，所述平整是将所述带材进行湿平整；所述平整步骤中加入油溶性防锈剂。湿平整过程中采用油溶性防锈剂作为平整剂保证平整中带材的延伸率。
本发明的有益效果是：
1、本发明退火处理中采用炉温为670～700℃，保温5～7小时。该工艺可以使轧制变形后的晶粒经过再结晶变成整齐的晶粒，消除应力，提高了带材的综合力学性能，避免由带材制作的链条在使用过程中产生变形，也避免链条表面由于摩擦、温度等原因产生毛刺等影响链条使用精度。
2、采用四连轧或五连轧工艺逐步轧制，不仅可以避免轧制过程中带材产生开裂、结疤、折叠等缺陷，而且还保证成品钢的精度，进而保证成品链条钢的精度；冷连轧时选择轧制油, 可以降低摩擦因数, 减少变形抗力, 加强润滑效果。
3、本发明在炉温升至450～500℃时向所述退火炉中通入氮气，减少了氮气的使用量即减少了生产成本，保证了带材表面的碳含量，同时避免了带材表面氧化皮的产生顺利完成再结晶过程。同时氮气的通入也保证了带材表面的碳含量，避免由于带材表面碳的流失影响带材的精度，还使带材表面光滑，具有较高的强度和硬度。
4、本发明在采用先随炉冷却至300～400℃后空冷的办法可以避免带材因高温直接冷却而使其表面因热胀冷缩产生裂纹等缺陷影响带材精度，而且300～400℃后空冷可以使带材具有较高的强度。
5、本发明采用磷化处理使带材表面生成一层磷化膜，保证了带材使用过程中的耐蚀性。
具体实施方式
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
实施例1
第一步是将原材料厚度约为6.00mm、宽度约为6.00 mm左右的带材放入H2SO4溶液中进行除锈处理以除去表面的铁锈，保证轧制过程中的质量要求，处理时间为5分钟。第二步是进行四连轧冷轧工艺，第一次轧制后带材厚度为约为2.40mm、宽度约为10.90mm，第二次轧制后带材厚度约为1.45mm、宽度约为11.35mm，第三次轧制后带材厚度约为1.12mm、宽度约为11.50mm，第四次轧制后带材厚度约为0.95mm、宽度约为11.66mm，每次轧制过程中加入轧制油。第三步是将轧制后的带材进行退火处理，退火处理前先将带材放入退火炉中，接着以20℃/小时的升温速度将炉温逐步升至670℃后保温5小时，然后随炉冷却至300℃时打开炉门空冷，在炉温升至450℃时向所述退火炉中通入氮气直到打开炉门空冷时停止通入。第四步是将带材放入HCl的水溶液中进行酸洗，酸洗处理时间为5分钟，温度为30℃。酸洗后用清水冲洗干净再进行第六步磷化处理，磷化处理时将经过清水处理的带材放入磷化液中进行，处理时间为10分钟，处理温度为75℃；所述磷化液是由磷酸、硝酸和氧化锌组成的水溶液。磷化处理后用温度为30℃的清水反复冲洗后进行皂化处理，皂化处理是将带材放入皂化液中进行皂化处理时间为3分钟；皂化液温度为70℃；所述皂化液为油酸钠的水溶液。皂化处理后进行湿平整，平整中加入油溶性防锈剂作为平整剂。最后一步进行圆管卷制得到链条用圆管。
实施例2
同实施例1，不同的是所述原材料带材厚度约为8.00mm,宽度约为8.00mm;所述四连轧时第一次轧制后带材厚度约为5.12mm、宽度约为11.70mm，第二次轧制后带材厚度约为2.21mm、宽度约为12.22mm，第三次轧制后带材厚度约为1.50mm、宽度约为12.52mm，第四次轧制后带材厚度约为0.96mm、宽度约为12.66mm。
实施例3
同实施例1，不同的是所述原材料带材厚度约为10.00mm、宽度约为10.00mm;所述冷轧工艺为五连轧，所述五连轧第一次轧制后带材厚度约为2.80mm、宽度约为13.50mm，第二次轧制后带材厚度约为2.00mm、宽度约为14.10mm，第三次轧制后带材厚度约为1.50mm、宽度约为14.20，第四次轧制后带材厚度约为1.21mm，宽度约为14.55，第五次轧制后带材厚度约为1.00mm、宽度约为14.65mm。
实施例4
第一步是将原材料厚度约为6.00mm、宽度约为6.00 mm的带材放入H2SO4溶液中进行除锈处理以除去表面的铁锈，保证轧制过程中的质量要求，处理时间为15分钟。第二步是进行四连轧，第一次轧制后带材厚度约为2.40mm、宽度约为10.90mm，第二次轧制后带材厚度约为1.45mm、宽度约为11.35mm，第三次轧制后带材厚度约为1.12mm、宽度约为11.50mm，第四次轧制后带材厚度约为0.95mm、宽度约为11.66mm，每次轧制过程中加入轧制油。第三步是将轧制后的带材进行退火处理，退火处理前先将带材放入退火炉中，接着以40℃/小时的升温速度将炉温逐步升至690℃后保温6小时，然后随炉冷却至350℃时打开炉门空冷，在炉温升至470℃时向所述退火炉中通入氮气直到打开炉门空冷时停止通入。第四步是将带材放入HCl的水溶液中进行酸洗，酸洗处理时间为7分钟，温度为35℃。酸洗后用清水冲洗干净再进行第六步磷化处理，磷化处理时将经过清水处理的带材放入磷化液中进行，处理时间为12分钟，处理温度为77℃；所述磷化液是由磷酸、硝酸和氧化锌组成的水溶液。磷化处理后用温度为37℃的清水反复冲洗后进行皂化处理，皂化处理是将带材放入皂化液中进行皂化处理时间为4分钟；皂化液温度为75℃；所述皂化液为油酸钠的水溶液。皂化处理后进行湿平整，平整中加入油溶性防锈剂作为平整剂。最后一步进行圆管卷制得到链条用圆管。
实施例5
同实施例4，不同的是所述原材料带材厚度约为8.00mm、宽度约为8.00mm;所述四连轧时第一次轧制后带材厚度约为5.12mm、宽度约为11.70mm，第二次轧制后带材厚度约为2.21mm、宽度约为12.22mm，第三次轧制后带材厚度约为1.50mm、宽度约为12.52mm，第四次轧制后带材厚度约为0.96mm、宽度约为12.66mm。
实施例6
同实施例4，不同的是所述原材料带材厚度约为10.00mm、宽度约为10.00mm;所述冷轧工艺为五连轧，所述五连轧第一次轧制后带材厚度约为2.80mm、宽度约为13.50mm，第二次轧制后带材厚度约为2.00mm、宽度约为14.10mm，第三次轧制后带材厚度约为1.50mm、宽度约为14.20，第四次轧制后带材厚度约为1.21mm，宽度约为14.55，第五次轧制后带材厚度约为1.00mm、宽度约为14.65mm。
实施例7
第一步是将原材料厚度约为6.00mm、宽度约为6.00 mm的带材放入H2SO4溶液中进行除锈处理以除去表面的铁锈，保证轧制过程中的质量要求，处理时间为20分钟。第二步是进行四连轧，第一次轧制后带材厚度约为2.40mm、宽度约为10.90mm，第二次轧制后带材厚度约为1.45mm、宽度约为11.35，第三次轧制后带材厚度约为1.12mm、宽度约为11.50mm，第四次轧制后带材厚度约为0.95mm、宽度约为11.66mm，每次轧制过程中加入轧制油。第三步是将轧制后的带材进行退火处理，退火处理前先将带材放入退火炉中，接着以60℃/小时的升温速度将炉温逐步升至700℃后保温7小时，然后随炉冷却至400℃时打开炉门空冷，在炉温升至500℃时向所述退火炉中通入氮气直到打开炉门空冷时停止通入。第四步是将带材放入HCl的水溶液中进行酸洗，酸洗处理时间为10分钟，温度为40℃。酸洗后用清水冲洗干净再进行第六步磷化处理，磷化处理时将经过清水处理的带材放入磷化液中进行，处理时间为15分钟，处理温度为80℃；所述磷化液是由磷酸、硝酸和氧化锌组成的水溶液。磷化处理后用温度为45℃的清水反复冲洗后进行皂化处理，皂化处理是将带材放入皂化液中进行皂化处理时间为5分钟；皂化液温度为80℃；所述皂化液为油酸钠的水溶液。皂化处理后进行湿平整，平整中加入油溶性防锈剂作为平整剂。最后一步进行圆管卷制得到链条用圆管。
实施例8
同实施例7，不同的是所述原材料带材厚度约为8.00mm、宽度为8.00mm,宽度约为8.00mm;所述四连轧时第一次轧制后带材厚度约为5.12mm、宽度约为11.70mm，第二次轧制后带材厚度约为2.21mm、宽度约为12.22mm，第三次轧制后带材厚度约为1.50mm、宽度约为12.52mm，第四次轧制后带材厚度约为0.96mm、宽度约为12.66mm。
实施例9
同实施例7，不同的是所述原材料带材厚度约为10.00mm、宽度约为10.00mm;所述冷轧工艺为五连轧，所述五连轧第一次轧制后带材厚度约为2.80mm、宽度约为13.50mm，第二次轧制后带材厚度约为2.00mm、宽度约为14.10mm，第三次轧制后带材厚度约为1.50mm、宽度约为14.20，第四次轧制后带材厚度约为1.21mm，宽度约为14.55，第五次轧制后带材厚度约为1.00mm、宽度约为14.65mm。
对比例
按照专利公开号为公开号为CN1810442A（公开日为2006-08-02）中链板制作工艺教导的技术设计对比例，制作步骤如下：冷轧板-调制处理-滚亮-抛丸-防锈。
本发明实施例和对比例均采用20锰钢作为原材料，将本发明实施例制备的钢板和对比例制备的钢板进行精度测试、力学性能、硬度和脱碳测试,表1是本发明实施例制备的钢板和对比例制备的钢板的力学性能测试350次的统计结果；表2为工业链条用冷轧钢带标准YBT 5347-2006中厚度允许偏差标准；表3为工业链条用冷轧钢带标准YBT 5347-2006中力学性能标准。
表1 本发明实施例制备的钢板和对比例制备的钢板的力学性能统计结果
表2钢带厚度允许偏差标准
表3 钢带力学性能标准
（1）根据表1和2所知，由本实施例1至9制作的钢带厚度允许偏差为高级，由对比例例作的钢带属于普通精度。说明本发明工艺制作的钢带精度高。
（2）根据表1和3所知，由本实施例1至9制作的钢带力学性能属于教高级强度，由对比例制作的钢带属于普通强度。说明本发明工艺制作的钢带强度高。
（3）根据表1和4所知，由本实施例1至9制作的钢带表面硬度明显高于对比例制作的钢带。
Claims (6)
1.链条圆管钢的制作工艺，其特征在于：将带材依次通过以下步骤处理：除锈、轧制、退火处理、酸洗、磷化处理、清水冲洗、皂化处理、平整和圆管卷制；所述轧制为四连轧或五连轧；所述退火处理分为三步：第一步是加热保温处理，将轧制后的带材送入退火炉中进行加热，加热至450～500℃时开始向所述退火炉中通入氮气，加热温度至670～700℃后保温5～7小时；第二步是随炉冷却处理，将经过加热保温处理的带材随所述退火炉冷却至300～400℃；第三步是空冷，使经过随炉冷却处理后的带材在大气中空冷;
所述退火处理第一步中加热速度为20～60℃/小时;
所述带材为20锰钢或20铬锰钢；所述带材厚度为6～10毫米;
所述磷化处理步骤中磷化处理时间为10～15分钟，温度为75～80℃;
所述皂化处理步骤中皂化处理时间为3～5分钟，温度为70～80℃。
2.根据权利要求1所述链条圆管钢的制作工艺，其特征在于：所述除锈步骤中除锈处理时间为5～20分钟。
3.根据权利要求2所述链条圆管钢的制作工艺，其特征在于：所述轧制步骤中加入轧制油。
4.根据权利要求3所述链条圆管钢的制作工艺，其特征在于：所述酸洗步骤中酸洗时间为5～10分钟，温度为30～40℃。
5.根据权利要求4所述链条圆管钢的制作工艺，其特征在于：所述清水冲洗步骤的温度为30～45℃。
6.根据权利要求5所述链条圆管钢的制作工艺，其特征在于：所述平整是将所述带材进行湿平整；所述平整步骤中加入油溶性防锈剂。
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