CN113118218B - 弹片用超硬精密不锈钢带喷砂毛化面的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种弹片用超硬精密不锈钢带喷砂毛化面的生产方法，本发明利用301材质不锈钢，经过轧辊喷砂毛化准备、原料轧制、清洗光亮退火、调制压延、脱脂、张力矫平和纵剪分切等工序，通过调整中间退火工艺细化钢板的晶粒度，使用喷砂表面进行调制压延，可以得到抗拉强度大于2000MPa的超硬不锈钢。喷砂表面的粗糙度控制在Ra：0.25um～0.5um小范围之间，使得冲压后弹片的各向均匀性大大提高，通过严苛的耐疲劳次数测试。因钢带表面经过喷砂毛化处理，使钢带的微观表面积较传统研磨表面增加20％～30％，很好的解决后续表面喷涂或电镀附着力不足的问题，降低不良率和加工成本，从而满足精密不锈钢的高品质应用要求。

Description

弹片用超硬精密不锈钢带喷砂毛化面的生产方法
技术领域
本发明属于精密不锈钢钢带的生产方法技术领域，具体的说是涉及一种弹片用超硬精密不锈钢带喷砂毛化面的生产方法。
背景技术
随着消费电子行业的蓬勃发展，精密不锈钢以其外观漂亮、耐候性强等特点，在生产中越来越广泛的被选用。紧固件作为电子产品应用的重要一环，经常会在冲压成型过程中遇到强度不足折断或者弹性塑性失效等典型问题。同时由于对导电性能的要求，需要在加工完成后还要做电镀、涂覆等后续处理，此时又会面临涂覆层脱落的问题。为了解决现有技术中存在的此类难题，近年来原料厂家开发出301HT、3017.0Ni等高端弹片用不锈钢钢种，通过增加贵金属镍的使用量来细化固溶退火的晶粒，提高钢带的冲压韧性，现有技术中的这种高端弹片用不锈钢钢种虽然能够降低冲压加工的废品率，但制造成本也会显著增加。同时现有技术中采用普通研磨的轧辊轧制出来的钢带表面因为砂轮纹路的原因，容易导致不锈钢带宽度方向的疲劳强度明显低于长度方向，上述诸多缺陷成为制约该行业应用发展的主要问题点，所以亟待解决。
发明内容
本发明为了克服现有技术中存在的缺陷和不足，提供一种弹片用超硬精密不锈钢带喷砂毛化面的生产方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：本发明提供了一种弹片用超硬精密不锈钢带喷砂毛化面的生产方法，该生产方法具体包括如下步骤：
（1）原料选择：
使用厚度为0.8mm～1.0mm的301（1Cr17Ni7）不锈钢带坯料作为原料；
（2）喷砂毛化轧辊准备：
选用HRC为65～68的轧辊，经过外圆磨床研磨，使轧辊的表面粗糙度控制在Ra：0.08um～0.1um；将轧辊置于液体喷砂机的旋转放置台上，利用喷嘴中的压缩空气将水与金刚砂的混合物高速喷射到轧辊上，使得轧辊表面产生均匀的撞击坑，起到表面毛化作用，调整压缩空气的压力，控制处理完的轧辊粗糙度控制在0.7um～0.9um之间；
（3）原料轧制：
将厚度为0.8mm～1.0mm的不锈钢经过6～7道次轧至厚度0.25mm～0.4mm之间的半成品钢带；
（4）光亮固溶退火：
将半成品钢带经过清洗段去除表面轧制油，设定退火温度为1050℃～1080℃，生产速度按照TV值为8.5的生产工艺，通过氢气、氮气混合气体组成的还原气氛马弗炉后快速冷却，得到晶粒度GS No.9.5～11.0的固溶退火处理钢带；
（5）调制轧制：
将固溶退火处理后的钢带经过5～6道次轧制，全部使用喷砂毛化轧辊进行轧制，最终得到具有喷砂表面的不锈钢钢带；
（6）脱脂清洗：
将调制轧制完成的钢带经过碱液段碱液喷淋脱脂、清洗段热水喷淋去除表面残留的工艺脱脂剂，烘干完成；
（7）张力矫平：
经过轧制的不锈钢钢带在大张力和二十三辊辊盒倾斜压下力的共同作用下，产生0.1％～0.4％的延伸率，改善不锈钢钢带的平整度，部分释放冷变形过程中产生的内应力；
（8）纵剪分切：
根据客户使用要求，将喷砂毛化后的不锈钢钢带分切成需要的宽度尺寸，得到最终成品。
步骤（2）中，将加工完成的轧辊置入混有防锈液的清洗缸中浸泡10分钟取出，擦拭防锈剂备用。
步骤（3）中，轧制时的轧制速度为150米/分～300米/分，轧制力800KN～1200KN，张力100KN～150KN。
步骤（4）中，马弗管中气氛按照氢气：氮气含量3:1的比率通入高温保护气体，同时控制炉内气氛露点为-60℃以下，经过加热区后避免不锈钢敏化，冷却速度大于15℃/秒，快速冷却至室温。
步骤（5）中，轧制时的轧制速度为200米/分～250米/分，轧制力1000KN～1800KN，张力50KN～80KN。
步骤（6）中，将调制轧制完成的具有喷砂毛化表面的不锈钢钢带以30米/分的速度通过脱脂清洗设备，脱脂清洗的工艺温度为70℃～85℃。
步骤（7）中，清洗完成的不锈钢钢带以60米/分～80米/分的速度通过张力矫平设备，在60KN张力和二十三辊辊盒中受到倾斜下压力的共同作用，产生0.25％的延伸率。
步骤（8）中，采用精密纵剪分切机以80米/分～150米/分的速度，将矫平完成的不锈钢带分切为不锈钢卷。
本发明的有益效果是：本发明的生产方法较为经济地解决了弹片用精密不锈钢性能不足等一系列技术问题，利用调节中间步骤固溶退火的技术路线来细化不锈钢钢带的再结晶晶粒度，在后续的调制压延步骤中，提高钢带加工的硬化起点，从而获得抗拉强度大于2000MPa以上的超硬精密不锈钢；同时使用喷砂毛化轧辊进行轧制，极大的改善了钢带各向的加工异性。因为本发明生产方法中采用的是金刚砂液体喷砂，所以钢带的粗糙度保持性将会大大增强，避免了行业中常见的因粗糙度衰减需要频繁更换轧辊，中途分卷造成钢卷单重降低，表面带头尾不均匀等缺点。
本发明利用普通301材质不锈钢，经过轧辊喷砂毛化准备、原料轧制、清洗光亮退火、调制压延、脱脂、张力矫平和纵剪分切等工序，特别是弹片用途产品，通过调整中间步骤的退火工艺细化钢板的晶粒度，使用喷砂表面进行调制压延，可以得到抗拉强度大于2000MPa的超硬不锈钢。喷砂表面的粗糙度控制在Ra：0.25um～0.5um小范围之间，使得冲压后弹片的各向均匀性大大提高，通过严苛的耐疲劳次数测试。因钢带表面经过喷砂毛化处理，使得钢带的微观表面积较传统研磨表面增加20％～30％，很好的解决后续表面喷涂或电镀附着力不足的问题，所以采用本发明生产方法生产出的成品能够在后续的电镀和涂覆加工中大大增加涂料附着力，降低不良率和加工成本，从而满足精密不锈钢的高品质应用要求。经过本发明生产方法加工完成的不锈钢钢带表面纹理细腻，均匀一致，无色差，无研磨痕迹等缺陷，生产实际中可有效提高不锈钢表面的质量。
附图说明
图1是本发明实施例不锈钢带的细微放大显微图片（×40倍）。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作详细描述。
实施例：以尺寸要求厚度0.15mm，宽度32mm的不锈钢成品为例。
（1）原料选择：选用普通301（1Cr17Ni7）不锈钢，含镍量为6.05％，厚度为0.8mm；
（2）喷砂毛化轧辊准备：使用GC150砂轮的外圆磨床将轧辊表面粗糙度研磨至Ra：0.08um～0.1um范围内，置于液体喷砂机旋转台上，使用120#粒度金刚砂，利用压缩空气将砂粒与水的混合物高速喷射到轧辊表面，得到表面粗糙度Ra：0.7um～0.9um的轧辊，将加工完成的轧辊置入混有防锈液的清洗缸中浸泡10分钟取出，擦拭防锈剂备用；
（3）原料轧制：使用6道次在轧制力800KN～1200KN和100KN～150KN的张力下，以轧制速度为150米/分～300米/分，将厚度0.8mm的原料轧至0.39mm，第一至第五道次使用粗糙度Ra=0.4um～0.5um的轧辊，最后一道次使用Ra=0.2um～0.3um粗糙度轧辊，为避免卷层擦伤，全长使用不锈钢专用衬纸；
（4）光亮固溶退火：将厚度为0.39mm的半成品不锈钢钢带以22米/分的速度通过清洗、退火炉，其中退火温度设定为1070℃，马弗管中气氛按照氢气：氮气含量3:1的比率通入高温保护气体，同时控制炉内气氛露点为-60℃以下；经过加热区后避免不锈钢敏化，冷却速度大于15℃/秒，快速冷却至室温；关键指标：晶粒度范围 GS No.9.5～11.0；硬度范围：Hv：235～250；
（5）调制轧制：按照5道次将厚度为0.39mm的钢带在1000KN～1800KN轧制力和50KN～80KN的张力下，以轧制速度为200米/分～250米/分轧至0.15mm成品厚度；其中第四道次与第五道次使用准备好的新喷砂毛化轧辊，最后一道次起轧前使用粗糙度仪测量钢带粗糙度Ra=0.25um～0.5um范围内，全长厚度公差控制在±0.003mm以内合格；
（6）脱脂清洗：将调制轧制完成的具有喷砂毛化表面的不锈钢以30米/分的速度通过脱脂清洗设备；因为喷砂表面清洗比较困难，碱液游离碱点（以OHˉ计）大于0.1mol/L；脱脂清洗工艺温度70℃～85℃，检验标准：dyn>34合格；
（7）张力矫平：清洗完成的不锈钢钢带以60米/分～80米/分的速度通过张力矫平设备，在60KN张力和二十三辊辊盒中受到倾斜下压力的共同作用下，产生0.25％的延伸率，检验标准为：不平整度<0.2mm/1米；
（8）纵剪分切：采用精密纵剪分切机以80米/分～150米/分的速度，将矫平完成的不锈钢带分切为宽度32mm的不锈钢卷，宽度检验标准：32±0.05mm。
采用本发明实施例加工出来的超硬喷砂表面精密不锈钢带具有以下性能：厚度偏差：0.15±0.003mm；宽度范围：32±0.05mm；表面粗糙度Sa：0.25mm～0.4mm(横向、纵向各五点Ra平均值)；硬度范围：570Hv～600Hv；抗拉强度：2000MPa～2200MPa；不平整度：<0.2mm/1米；疲劳测试：>反复弯折25000次。
表面综合评价：如图1所示，图1为经过本发明实施例生产方法的超硬喷砂毛化表面精密不锈钢带的细微放大显微图片（×40倍），从图中可以看到，钢带喷砂的毛化表面呈粒状分布，其颗粒物凸起，主要是喷砂毛化轧辊的金刚砂撞击坑经过大轧制力的作用下转印至钢带表面。本发明较现有技术中传统方案轧辊表面的砂粒层转印有明显区别。此样片为轧制8000米以上的稳定性不锈钢表面样片，规避最常见的随着轧制长度表面粗糙度及纹理衰减的痼疾。
最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (9)

1.一种弹片用超硬精密不锈钢带喷砂毛化面的生产方法，其特征在于：所述弹片用超硬精密不锈钢带喷砂毛化面的生产方法具体包括如下步骤：
（1）原料选择：
使用厚度为0.8mm～1.0mm的301不锈钢带坯料作为原料；
（2）喷砂毛化轧辊准备：
选用HRC为65～68的轧辊，经过外圆磨床研磨，使轧辊的表面粗糙度控制在Ra：0.08um～0.1um；将轧辊置于液体喷砂机的旋转放置台上，利用喷嘴中的压缩空气将水与金刚砂的混合物高速喷射到轧辊上，使得轧辊表面产生均匀的撞击坑，起到表面毛化作用，调整压缩空气的压力，控制处理完的轧辊粗糙度控制在0.7um～0.9um之间；
（3）原料轧制：
将厚度为0.8mm～1.0mm的301不锈钢经过6～7道次轧至厚度0.25mm～0.4mm之间的半成品钢带；
（4）光亮固溶退火：
将半成品钢带经过清洗段去除表面轧制油，设定退火温度为1050℃～1080℃，生产速度按照TV值为8.5的生产工艺，通过氢气、氮气混合气体组成的还原气氛马弗炉后快速冷却，得到晶粒度GS No.9.5～11.0的固溶退火处理钢带；
（5）调制轧制：
将固溶退火处理后的钢带经过5道次轧制，全部使用喷砂毛化轧辊进行轧制，按照5道次将厚度为0.39mm的钢带在1000KN～1800KN轧制力和50KN～80KN的张力下，以轧制速度为200米/分～250米/分轧至0.15mm成品厚度；其中第四道次与第五道次使用准备好的新喷砂毛化轧辊，最后一道次起轧前使用粗糙度仪测量钢带粗糙度Ra=0.25um～0.5um范围内，全长厚度公差控制在±0.003mm以内合格，最终得到具有喷砂表面的不锈钢钢带；
（6）脱脂清洗：
将调制轧制完成的钢带经过碱液段碱液喷淋脱脂、清洗段热水喷淋去除表面残留的工艺脱脂剂，烘干完成；
（7）张力矫平：
经过轧制的不锈钢钢带在大张力和二十三辊辊盒倾斜压下力的共同作用下，产生0.1％～0.4％的延伸率，改善不锈钢钢带的平整度，部分释放冷变形过程中产生的内应力；
（8）纵剪分切：
根据客户使用要求，将喷砂毛化后的不锈钢钢带分切成需要的宽度尺寸，得到最终成品。
2.根据权利要求1所述的弹片用超硬精密不锈钢带喷砂毛化面的生产方法，其特征在于：步骤（2）中，将加工完成的轧辊置入混有防锈液的清洗缸中浸泡10分钟取出，擦拭防锈剂备用。
3.根据权利要求1所述的弹片用超硬精密不锈钢带喷砂毛化面的生产方法，其特征在于：步骤（3）中，轧制时的轧制速度为150米/分～300米/分，轧制力800KN～1200KN，张力100KN～150KN。
4.根据权利要求1所述的弹片用超硬精密不锈钢带喷砂毛化面的生产方法，其特征在于：步骤（4）中，马弗管中气氛按照氢气：氮气含量3:1的比率通入高温保护气体，同时控制炉内气氛露点为-60℃以下，经过加热区后避免不锈钢敏化，冷却速度大于15℃/秒，快速冷却至室温。
5.根据权利要求1所述的弹片用超硬精密不锈钢带喷砂毛化面的生产方法，其特征在于：步骤（5）中，轧制时的轧制速度为200米/分～250米/分，轧制力1000KN～1800KN，张力50KN～80KN。
6.根据权利要求1所述的弹片用超硬精密不锈钢带喷砂毛化面的生产方法，其特征在于：步骤（6）中，将调制轧制完成的具有喷砂毛化表面的不锈钢钢带以30米/分的速度通过脱脂清洗设备，脱脂清洗的工艺温度为70℃～85℃。
7.根据权利要求1所述的弹片用超硬精密不锈钢带喷砂毛化面的生产方法，其特征在于：步骤（7）中，清洗完成的不锈钢钢带以60米/分～80米/分的速度通过张力矫平设备。
8.根据权利要求1所述的弹片用超硬精密不锈钢带喷砂毛化面的生产方法，其特征在于：步骤（7）中，在60KN张力和二十三辊辊盒中受到倾斜下压力的共同作用，产生0.25％的延伸率。
9.根据权利要求1所述的弹片用超硬精密不锈钢带喷砂毛化面的生产方法，其特征在于：步骤（8）中，采用精密纵剪分切机以80米/分～150米/分的速度，将矫平完成的不锈钢带分切为不锈钢卷。
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