CN108300839B - 马氏体系不锈钢钢带的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种不降低生产性且可抑制形状不良的马氏体系不锈钢钢带的制造方法。所述马氏体系不锈钢钢带的制造方法的特征在于：所述淬火步骤时的淬火炉至少具有升温部与保持部，在将规定的淬火温度设为T℃的情况下，所述升温部设定为0.7T℃以上且未满T℃的温度范围内，且将使钢带在所述升温部中通行时的钢带的出侧的设定加热温度设定得高于钢带的入侧的设定加热温度，所述保持部设定为淬火温度T℃，所述升温部中的钢带的炉内滞留时间为所述保持部中的钢带的炉内滞留时间以上。

Description

马氏体系不锈钢钢带的制造方法
技术领域
本发明是涉及一种马氏体系不锈钢钢带的制造方法。
背景技术
马氏体系不锈钢钢带的耐腐蚀性或硬度、疲劳特性优异，例如用于刀具、或反复应力发挥作用的弹簧材、阀材、盖材等广泛的用途。此种马氏体系不锈钢钢带一般通过如下方法来制造：进行压延直至规定的板厚后，利用依序连续地配置有淬火炉、冷却装置及回火炉的连续加热设备，一边抽出钢带一边连续地进行淬火与回火。
例如，引用文献1中记载有一种马氏体系不锈钢钢带的制造方法，其在淬火步骤之前进行对钢带实施利用感应加热的预热的预热步骤，由此可对钢带急速加热，从而提高热处理能力。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利特开2015-67873号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
关于所述马氏体系不锈钢钢带，为了应对多种用途，而要求薄板化(例如，板厚1毫米以下，进而0.5毫米以下)，但有如下倾向：通过进行薄板化而容易产生过大的中心波(center wave)或边缘波(edge wave)、宽度方向上的表面波纹等形状不良。
引用文献1的制造方法虽为可通过提高热处理能力而提高生产性的优异的发明，但关于由加热所引起的形状不良的产生或其抑制，未暗示课题以及解决方法，残存有研究的余地。
因此，本发明的目的在于提供一种不使生产性降低且可抑制形状不良的马氏体系不锈钢钢带的制造方法。
[解决问题的技术手段]
本发明人确认到有如下倾向：因由淬火炉的加热所引起的钢带的急剧的温度变化而形状不良的产生增加。因此，本发明人对淬火时的加热条件反复进行了研究。其结果，发现通过控制淬火炉的加热模式，可抑制淬火时的钢带的形状不良，从而想出了本发明。
即，本发明为一种马氏体系不锈钢钢带的制造方法，其连续地进行如下步骤：抽出步骤，抽出厚度1毫米以下的马氏体系不锈钢钢带；淬火步骤，使钢带在非氧化性气体环境的淬火炉中通行而进行加热，继而进行冷却；回火步骤，使淬火后的钢带在非氧化性气体环境的回火炉中通行而进行回火；及
卷绕步骤，卷绕回火后的钢带；其中
所述淬火步骤时的淬火炉至少具有升温部与保持部，
在将规定的淬火温度设为T(℃)的情况下，所述升温部设定为0.7T(℃)以上且未满T(℃)的温度范围内，且将使钢带在所述升温部中通行时的钢带的出侧的设定加热温度设定得高于钢带的入侧的设定加热温度，
所述保持部设定为淬火温度T(℃)，
所述升温部中的钢带的炉内滞留时间为所述保持部中的钢带的炉内滞留时间以上。
优选为：在将所述升温部中的钢带的炉内滞留时间设为TS、将所述保持部中的钢带的炉内滞留时间设为TH的情况下，TS/TH大于1且小于5。
优选为：在所述淬火步骤中具有降温部，所述降温部设置于保持部之后且以未满保持部的设定加热温度对钢带进行加热。
优选为：降温部的所需时间为钢带通过淬火炉所需的时间M1的所需时间的10％～30％。
优选为：所述降温部的设定加热温度为0.85T(℃)以上且未满T(℃)。
优选为：在将钢带的板厚设为t(毫米)、将所述钢带通过所述淬火炉的时间设为M1(分钟)时，M1/t为4以上且8以下。
[发明的效果]
根据本发明，可获得不使生产性降低且可抑制形状不良的马氏体系不锈钢钢带。
附图说明
图1是表示本发明的制造方法中所使用的装置的一例的图。
图2是用以对本实施例中的金属条相对于钢带的位置进行说明的图。
[符号的说明]
1：抽出机
2：钢带
3：淬火炉
3A：升温部
3B：保持部
3C：降温部
4：冷却液喷雾装置
5：水冷压板
6：回火炉
7：卷绕机
a、b、c、d、e：条
L：长度方向
W：宽度方向
具体实施方式
以下，对本发明进行详细说明。但是，本发明并不限定于此处所列举的实施方式，可在不脱离该发明的技术思想的范围内进行适宜组合或改良。本发明可应用于具有马氏体系不锈钢的组成者。并不限定组成范围，例如，本发明的钢带的成分组成优选为以质量％计而包含C：0.3％～1.2％、Cr：10.0％～18.0％。进而，优选为本发明的钢带的成分组成为C：0.3％～1.2％、Si：1％以下、Mn：2％以下、Mo：3.0％以下、Ni：1.0％以下(包含0％)、Cr：10.0％～18.0％、剩余部：Fe及不可避免的杂质的马氏体系不锈钢。
其中连续地进行抽出步骤、淬火步骤、回火步骤、卷绕步骤，并且淬火步骤至少包含升温部与保持部。另外，也可在保持部之后设置降温部。图1中示出本实施方式的装置布局例。以下，对本发明的实施方式进行说明。
(抽出步骤、淬火步骤)
首先，本发明为了连续地进行淬火回火，而将已压延的钢带2自抽出机1抽出后(抽出步骤)，在非氧化性气体环境的加热炉(淬火炉)3中通行而进行加热，继而对钢带进行冷却(淬火步骤)。如图1所示，本实施方式中所使用的淬火炉3具有升温部3A与保持部3B。其中在将所通行的钢带保持为规定的淬火温度的保持部之前，设置将设定加热温度设定得低于淬火温度的升温部。再者，升温部中，将使钢带在升温部中通行时的钢带的出侧的设定加热温度设定得高于钢带的入侧的设定加热温度。即，本发明的淬火步骤具有在将规定的淬火温度设为T(℃)的情况下，在0.7T(℃)以上且未满T(℃)的温度范围内，且将钢带在升温部中通行时的钢带的出侧的设定加热温度设定得高于钢带的入侧的设定加热温度的升温部，继而具有设定为淬火温度T(℃)的保持部。在所述条件下进行淬火步骤的加热，由此可不使钢带的通行速度降低地抑制由急速加热所引起的形状不良，并可获得良好形状的钢带。优选的设定加热温度的下限为0.8T(℃)。在升温部的设定加热温度未满0.7(℃)的情况下，钢带无法上升至所期望的温度而有特性降低的可能性。在升温部的设定加热温度为T(℃)以上的情况下，钢带被急速加热而提高产生形状不良的可能性。此处，在本实施方式中，在将钢带通过淬火炉所需的时间(在图1中，通过淬火炉3的时间(进入升温部3A至自降温部3C出来的时间))设为M1(分钟)、将钢带的板厚设为t(毫米)时，优选为将M1/t调整为4～8。关于所述M1/t，例如在板厚为0.3毫米时，只要以在1.2分钟～2.4分钟内通过的方式调整通过淬火炉所需的时间即可。通过调整为该数值，可确实地获得本发明的形状抑制效果。此处，例如为了防止急剧的温度变化，升温部的设定加热温度也可以自升温部的钢带的入侧至钢带的出侧阶段性地提高设定加热温度的方式设定。再者，本发明可应用于板厚为1毫米以下的马氏体系不锈钢钢带，但有越薄越容易产生由淬火时的加热所引起的形状不良的倾向，因此优选为应用于板厚为0.5毫米以下的马氏体不锈钢钢带。再者，板厚的下限无须特别设定，例如作为通过压延而制造的钢带，若板厚过薄，则难以制造，因此可设定为0.01毫米左右。更优选的板厚的下限为0.05毫米，进而优选的板厚的下限为0.1毫米。
本实施方式中的升温部中的钢带的炉内滞留时间为所述保持部中的钢带的炉内滞留时间以上。由此，可抑制急速进行钢带的加热，因此可进一步抑制形状不良的产生。在该升温部中的钢带的炉内滞留时间与保持部中的钢带的炉内滞留时间相比过长的情况下，有钢带无法达到所期望的淬火温度而在淬火后无法获得所期望的特性的可能性，或到达至所期望的淬火温度花费时间而生产性降低的可能性。在升温部中的钢带的炉内滞留时间短于保持部中的钢带的炉内滞留时间的情况下，有因保持部变得过长而引起由钢带的过加热所致的形状不良的可能性。因此，在将升温部中的钢带的炉内滞留时间设为TS、将保持部中的钢带的炉内滞留时间设为TH的情况下，优选为TS/TH大于1且小于5。进而优选为大于1.5且优选为小于4。
本实施方式的保持部中的设定加热温度优选为850℃～1200℃。在未满850℃的情况下，碳化物的固溶变得不充分，且特性降低。相对于此，在超过1200℃的情况下，碳化物的固溶量变大，而有回火时的硬度降低的倾向。保持部的温度的下限更优选为900℃，进而优选为930℃。保持部的温度的上限更优选为1150℃，进而优选为1120℃。另外，非氧化性气体的种类可选择氮气、氩气、氢气混合气体等，但优选为更难以与马氏体系不锈钢钢带发生反应的氩气。
本实施方式中，也可在保持部之后设置以低于保持部的设定加热温度的温度对钢带进行加热的降温部。通过设置该降温部，可期待如下效果等：使冷却前的钢带温度某程度降低，抑制对之后的冷却步骤的装置带来的损伤。该降温部的设定加热温度相对于保持部的设定加热温度T(℃)而优选为0.85T(℃)以上且未满T(℃)，进而优选为0.95T(℃)以下。所需时间优选为钢带通过淬火炉所需的时间M1的所需时间的10％～30％。
本实施方式的淬火炉也可以两台以上的多个淬火炉来构成。此时，可在每一台中设定升温部、保持部、降温部(炉间不连续)，也可在一台中设定升温部，在一台中设定保持部与降温部。优选为在省空间且炉间不产生温度变化的一台淬火炉中设置所述升温部、保持部。另外，本实施方式的淬火炉的热源可使用气体燃烧器或电加热器等。
为了进一步提高生产效率，本发明也可在抽出步骤与淬火步骤之间设置预热步骤。预热步骤(未图示)中，可应用已存的加热装置，优选为使用可进行钢带的急速升温的感应加热装置。
另外，为了使预热有效，预热步骤时的预热温度优选为设定为600℃以上。另一方面，为了更确实地抑制由急剧的升温所引起的变形，优选为设定为未满800℃。
继而，在淬火炉中对经加热的钢带进行骤冷而进行淬火。作为骤冷的方法，有使用盐浴、熔融金属、油、水、聚合物水溶液、食盐水的方法。其中，喷射水的方法是最简便的方法，并且可在钢带表面形成薄的氧化被膜。该薄的氧化被膜为硬质，在后述的水冷压板5中通行时，可抑制钢带表面的瑕疵的产生。因此，作为对本发明中所使用的钢带2进行骤冷的一手段，优选为使用喷射水的方法。
另外，淬火步骤的骤冷优选为：在利用使用压缩空气与净水的喷雾装置4将钢带2冷却为超过Ms点且350℃以下的第一冷却步骤之后，进行第二冷却步骤，从而形成马氏体组织，所述第二冷却步骤是一边利用水冷压板5以夹持钢带的方式进行拘束来矫正形状，一边冷却至Ms点以下。将冷却设为两阶段的原因在于：可在第一冷却步骤中避免珠光体鼻且减轻淬火钢带2时所产生的应变，并在下一第二冷却步骤中进行马氏体相变且整理钢带2的形状。本实施方式中所使用的水冷压板5优选为利用水进行冷却且进而连续地配置多个。其原因在于：可延长在水冷压板内进行拘束的时间，因此可更确实地冷却至Ms点以下，故可期待更确实地进行钢带2的变形的防止或矫正。
(回火步骤)
淬火步骤后，在非氧化性气体环境的回火炉6中对钢带进行回火，并将钢带调整为所期望的硬度。该回火炉的温度可根据用途而设定为所期望的温度。例如，在需要更高硬度的特性的情况下，可设定为200℃～300℃。另外，为了使冲压加工等形状加工性良好，也可设定为300℃～400℃。再者，若回火步骤中的通行速度过度快，则有未到达所述温度范围的可能性，因此在将钢带通过回火炉所需的时间设为M2(分钟)、将钢带的板厚设为t(毫米)时，优选为以使M2/t成为5～9的方式进行设定。
(卷绕步骤)
回火步骤后，利用卷绕机7进行卷绕，由此可不产生脱碳而获得具有所期望的硬度的马氏体系不锈钢钢带。
本发明中，如上所述，由于可连续地进行自抽出步骤至卷绕步骤的各步骤直至将自线圈抽出的钢带再次卷绕至线圈为止，因此具有高生产性。
[实施例]
首先，准备宽度为约300毫米且厚度为0.15毫米、0.25毫米、0.35毫米的三种马氏体系不锈钢钢带。将组成示于表1中。将所准备的钢带设置于抽出机1中，将钢带自抽出机抽出，并使所抽出的钢带在设为氩气环境的淬火炉中通行。淬火炉包含升温部3A、保持部3B及降温部3C，在保持部的温度以下且为800℃～1040℃的范围内，以朝向保持部而设定加热温度逐渐变高的方式设定升温部3A的设定加热温度，将保持部3B的温度设定为1040℃～1100℃，将降温部3C的温度设定为950℃～1040℃。再者，作为该设定加热温度的一例，升温部3A自升温部的入侧至出侧，设为三阶段(800℃～890℃、900℃～970℃、980℃～1030℃)的设定加热温度。以将钢带通过淬火炉所需的时间(进入至淬火炉3的升温部3A至自降温部3C出来的时间)设为M1(分钟)、将钢带的板厚设为t(毫米)时的M1/t成为约6的方式分别调整钢带的通行速度。继而，利用设置于淬火炉的出侧的冷却液喷雾装置4对钢带喷雾纯水而进行一次冷却，将钢带冷却至290℃～350℃后，进行利用水冷压板5进行按压的二次冷却步骤，并冷却至100℃以下。其后，以将钢带通过回火炉所需的时间设为M2(分钟)、将钢带的板厚设为t(毫米)时的M2/t成为约7的方式调整通行速度而使钢带在设为氩气环境的回火炉6中通行。回火炉的温度设定为250℃～300℃而进行回火，利用卷绕机7来卷绕钢带而制成本发明例的马氏体系不锈钢钢带。此处，本发明例是以在将钢带通过淬火炉所需的时间M1规定为100％时，升温部的所需时间成为50％，保持部的所需时间成为34％，降温部的所需时间成为16％的方式进行调整。相对于此，比较例的马氏体系不锈钢钢带的淬火步骤时的加热全部是由保持部构成，设定加热温度为1040℃～1100℃。
[表1]
(mass％)
C Si Mn Cr Mo 剩余部
0.39 0.3 1.23 13.17 1.23 Fe及不可避免的杂质
继而，对本发明例与比较例的平坦度进行调查。下述示出平坦度的测定方法。将所述步骤中所获得的马氏体系不锈钢钢带以长度方向(图2的L方向)上为400毫米、宽度方向(图2的W方向)上为60毫米裁剪5条而设为测定试样(长度400毫米×宽度60毫米)。其后，将所获得的测定试样放置于水平压板上，使用千分表(dial gauge)随机地测定五个部位的宽度方向的上浮量。继而，利用测定试样的宽度除所获得的五个部位的上浮量中的最大值，将所获得的值设为本实施例的平坦度。将结果示于表2中。根据表2，0.15毫米、0.25毫米、0.35毫米的任一厚度中，均确认到本发明例与比较例相比显示出良好的平坦度。
[表2]
Figure BDA0001545089520000081

Claims (4)

1.一种马氏体系不锈钢钢带的制造方法，其连续地进行如下步骤：抽出步骤，抽出厚度1毫米以下的马氏体系不锈钢钢带；淬火步骤，使钢带在非氧化性气体环境的淬火炉中通行而进行加热，继而进行冷却；回火步骤，使淬火后的钢带在非氧化性气体环境的回火炉中通行而进行回火；及
卷绕步骤，卷绕回火后的钢带；且所述马氏体系不锈钢钢带的制造方法的特征在于：
所述淬火步骤时的淬火炉至少具有升温部、保持部以及降温部，
在将规定的淬火温度设为T℃的情况下，所述升温部设定为0.7T℃以上且未满T℃的温度范围内，且将使钢带在所述升温部中通行时的钢带的出侧的设定加热温度设定得高于钢带的入侧的设定加热温度，
所述保持部设定为淬火温度T℃，
所述降温部在所述保持部之后以设定加热温度为0.85T℃以上且未满T℃对钢带进行加热，
所述升温部中的钢带的炉内滞留时间为所述保持部中的钢带的炉内滞留时间以上。
2.根据权利要求1所述的马氏体系不锈钢钢带的制造方法，其特征在于：在将所述升温部中的钢带的炉内滞留时间设为TS、将所述保持部中的钢带的炉内滞留时间设为TH的情况下，TS/TH大于1且小于5。
3.根据权利要求1所述的马氏体系不锈钢钢带的制造方法，其特征在于：所述降温部的所需时间为钢带通过淬火炉所需的时间M1的所需时间的10％～30％。
4.根据权利要求1或2所述的马氏体系不锈钢钢带的制造方法，其特征在于：在将所述钢带的板厚设为t毫米、将所述钢带通过所述淬火炉的时间设为M1分钟时，M1/t为4以上且8以下。
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