CN114985453B - 一种厚规格弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带及其制造方法 - Google Patents

一种厚规格弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种厚规格弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带及其制造方法，所述制造方法包括以下步骤：1)热轧钢带缓冷；酸洗；第一次冷轧；第一次球化退火；第二次冷轧；第二次球化退火；本发明实现了厚度为3.00～6.00mm的厚规格弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带的生产，生产的钢带的抗拉强度510MPa～680MPa，屈服强度380MPa～460MPa，延伸率27.0％～34.0％，洛氏硬度HRB 80‑90，退火球化率≥95％，解决了厚规格弹簧钢51CrV4冷轧宽钢轧制难度大、生产工序复杂、制造成本高以及厚度精度控制差等技术难题，保证了产品的尺寸精度和产品质量。

Description

一种厚规格弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带及其制造方法
技术领域
本发明属于弹簧钢技术领域，涉及一种厚规格弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带及其制造方法，具体涉及一种厚度为3～6mm的弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带及其制造方法。
背景技术
弹簧钢51CrV4经变形、热处理后，具有强度高、韧性好、耐磨性好、耐疲劳、使用寿命长等优越的综合性能，是制造汽车离合器膜片弹簧的首选原材料。膜片弹簧对原材料的力学性能和加工性能要求很高，其加工流程长且工艺复杂，通常采用弹簧钢51CrV4冷轧钢带经过冲压、形变淬火、回火、喷丸等多道工序加工处理而成的。市场上，产品厚度为>1.00mm～≤3.00mm主要用于小型汽车领域；产品厚度为>3.00mm～≤6.00mm主要用于重型卡车领域。为了保证汽车离合器膜片弹簧的产品质量，对弹簧钢51CrV4冷轧钢带提出了严格的技术要求，要求力学性能稳定、金相组织均匀、退火球化率稳定在90％以上。因此，为了更好地保证弹簧钢51CrV4冷轧钢带组织与性能，要求冷轧总变形率至少控制在30％以上。生产重型卡车离合器膜片弹簧厚规格弹簧钢51CrV4冷轧钢带，热轧钢带产品厚度需达到5.00mm～9.00mm。弹簧钢51CrV4合金含量高，强度硬度高，变形抗力大，加工难度大。同时，轧制规格越厚越宽，生产难度进一步加大，对设备能力与制造方法都提出了更严峻的挑战。
目前市场上供应的产品厚度为>3.00mm～≤6.00mm的弹簧钢51CrV4冷轧钢带以窄钢带(宽度<600mm)生产工艺为主。采用小型单机架四辊可逆式轧机进行生产，生产工艺路线是：热轧宽钢带(通常宽度1100mm～1300mm)→酸洗→球化退火→纵剪→球化退火→冷轧→球化退火→冷轧→第N次球化退火、冷轧→分条、成品入库。该生产工艺要求热轧宽钢带酸洗后需进行球化退火处理，降低材料强度，再进行纵剪，纵剪后需再经过球化退火处理才可以进行冷轧轧制。存在以下问题：(1)带钢纵剪边部质量对冷轧加工有较大影响，纵剪质量不好，如钢带边部有毛刺、锯齿边等纵剪缺陷，在后续冷轧过程中极易引起轧制碎边、断带。(2)该生产工艺需经过多次冷轧+球化退火加工处理，工艺路线长，制造流程复杂，厚度精度控制差，生产成本高，生产效率低。
2016年3月16日公开的“一种汽车离合器膜片合金弹簧冷轧钢带弹簧钢51CrV4热处理工艺”，公开号:CN105401073A，该制造方法采用小型单机架四辊可逆式轧机进行生产，生产工艺路线是热轧宽钢带(规格4.50mm*1270mm)→酸洗→纵剪(规格4.50mm*208mm)→第一次球化退火→第一次冷轧→第二次球化退火→第二次冷轧→第三次球化退火→第三次冷轧→分条、成品入库。选用的热轧宽钢带原料厚度为4.50mm，得到的冷轧钢带成品厚度为2.45mm，冷轧总变形率为45.56％。轧制前对热轧宽钢带进行纵剪，纵剪质量会对冷轧质量产生影响，存在质量风险性。同时采用该方法，只能生产成品厚度为2.45mm的汽车离合器膜片弹簧冷轧钢带，无法生产成品厚度为>3.00mm～≤6.00mm的冷轧钢带，无法满足重型卡车离合器膜片弹簧冷轧宽钢带的市场需求。
2020年7月7日公开的“一种弹簧钢51CrV4亚共析精冲钢热加工工艺”公开号:CN111378824B，该制造方法是在实验室进行的。钢板需经过多次组织调控热处理、渗碳体调控热处理及球化热处理，尤其是渗碳体调控热处理工艺，需将钢板以10℃/Min升温速度随炉升温至730℃～740℃，再随炉降温至710℃～715℃，此过程循环3～5次。而在实际生产中，弹簧钢51CrV4钢带采用的是罩式球化退火工艺，是将弹簧钢51CrV4钢带整卷吊装至全氢罩式退火炉内进行热处理。采用该制造方法，频繁变温，无法保证加热均匀性，显然不适合实际生产应用。因此，采用该方法生产弹簧钢51CrV4钢带难度较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种厚规格弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带，其厚度为3～6mm，产品的尺寸精度高、力学性能稳定、金相组织均匀、退火球化率稳定在≥95％。
本发明另一目的在于提供一种厚规格弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带的制造方法，可以实现厚规格弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带的连续、稳定轧制，保证尺寸精度和产品质量，提高生产效率，降低制造成本。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种厚规格弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带的制造方法，所述制造方法包括以下步骤：
1)热轧钢带缓冷；
2)酸洗；
3)第一次冷轧；
4)第一次球化退火；
5)第二次冷轧；
6)第二次球化退火；
所述厚规格弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带的厚度为3～6mm、宽度为1000mm～1300mm。
步骤1)中，所述热轧钢带为厚度5.00mm～9.00mm、宽度1000mm～1300mm的弹簧钢51CrV4热轧宽钢带；所述缓冷的时间为70h～80h。
步骤1)中，所述缓冷是指：将弹簧钢51CrV4热轧钢带吊入中国专利CN212404186U中公开的中高碳优钢热轧钢带的缓冷装置中进行缓冷，待弹簧钢51CrV4热轧钢带表面温度小于80℃后出坑，运送至酸洗线原料库。
采用步骤1)中所述工艺的目的是通过对弹簧钢51CrV4热轧宽钢带进行缓冷处理，实现冷却速率和组织转变的精准控制，减少网状铁素体的析出，获得均匀的细片状珠光体组织，减少冷却应力的产生，保证弹簧钢51CrV4热轧宽钢带具有优越的力学性能和组织，有利于实现步骤3)的顺利进行。
步骤2)中，酸洗速度为60m/min～70m/min，酸液浓度为115g/L～190g/L，酸液温度为72℃～78℃；保证弹簧钢51CrV4热轧宽钢带表面氧化铁皮酸洗干净。
步骤2)中，采用推拉式酸洗线对弹簧钢51CrV4热轧宽钢带进行酸洗；酸液采用蒸气加热。
采用步骤2)中所述工艺的目的是通过对弹簧钢51CrV4热轧宽钢带进行酸洗处理，有效去除钢带表面氧化铁皮，保证弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带具有光洁高的表面质量，实现高等级表面质量的控制。
步骤3)中，第一次冷轧单道次变形率控制在3.0％～10.0％，第一次冷轧总压下量控制在1.00mm～2.00mm，第一次冷轧总变形率控制在18.0％～28.0％。
步骤3)中，冷轧轧制力控制在18000KN～20000KN，轧制速度控制在220m/min～255m/min，采用前张力大于后张力的轧制策略，前张力控制在330KN～385KN，后张力控制在300KN～340KN，实现稳定轧制，保证产品质量，避免出现轧制断带；
步骤3)中，冷轧过程中采用乳化液润滑，乳化液质量百分浓度控制在3.0％～3.6％，乳化液流量控制在5700L/min～7300L/min。
优选的，步骤3)具体为：将经酸洗后弹簧钢51CrV4热轧宽钢带采用1450mm单机架六辊可逆式轧机进行第一次冷轧。将厚度5.00mm～9.00mm的弹簧钢51CrV4热轧宽钢带采用3-5个道次冷轧至目标厚度4.00mm～7.00mm；第一次冷轧单道次变形率控制在3.0％～10.0％，第一次冷轧总压下量控制在1.00mm～2.00mm，第一次冷轧总变形率控制在18.0％～28.0％；冷轧过程中采用乳化液润滑，乳化液质量百分浓度控制在3.0％～3.6％，乳化液流量控制在5700L/min～7300L/min，轧制力控制在18000KN～20000KN；轧制速度控制在220m/min～255m/min；采用前张力大于后张力的轧制策略，前张力控制在330KN～385KN，后张力控制在300KN～340KN。
采用步骤3)中所述工艺的目的是通过对弹簧钢51CrV4热轧宽钢带进行大变形量的第一次冷轧，实现厚度减薄。同时将组织中的晶粒进行破碎、变形，形变能增加，晶界面积也增多，为步骤4)提供更多的球状形核点，有利于步骤4)获得均匀的球化退火组织。
步骤4)中，采用全氢强对流罩式退火炉进行球化退火，在AC1以下20℃～40℃恒温保温17h～19h，随炉冷却至510℃～580℃，然后风冷至280℃～330℃，再水冷至83℃～93℃出炉，经第一次球化退火后，钢带的洛氏硬度HRB控制在90-100，退火球化率控制在≥90％。
所述弹簧钢51CrV4的AC1温度为771℃；此温度是结合铁碳相图和采用热模拟机实验计算得到的，实施例中C、Mn、Si、Cr、V等化学元素的微小变化，对Ac1值没有影响。
采用步骤4)中所述工艺的目的是通过对弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带进行第一次球化退火处理，实现C原子的充分扩散，形成碳化物形核点。经球化退火后弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带洛氏硬度HRB控制在90-100，退火球化率控制在≥90％，得到细小弥散分布的点粒状珠光体组织。保证退火后弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带具有优越的力学性能和金相组织，有利于实现步骤5第二次冷轧的顺利进行。
步骤5)中，第二次冷轧单道次变形率控制在3.5％～11.0％，第二次冷轧总压下量控制在0.90mm～1.50mm，第二次冷轧总变形率控制在13.0％～26.0％。
步骤3)和步骤5)中，两次冷轧的总压下量控制在2.00mm～4.00mm，两次冷轧的总变形率控制在33.0％～50.0％。
步骤5)中，轧制力控制在15500KN～18500KN，轧制速度控制在230m/min～270m/min；采用前张力大于后张力的轧制策略，前张力控制在320KN～370KN，后张力控制在290KN～330KN；
步骤5)中，冷轧过程中采用乳化液润滑，乳化液质量百分浓度控制在2.8％～3.4％，乳化液流量控制在4800L/min～6300L/min。
步骤3)和步骤5)中，均采用450mm单机架六辊可逆式轧机进行轧制。
优选的，步骤5)具体为：将经第一次球化退火后弹簧钢51CrV4钢带继续采用1450mm单机架六辊可逆式轧机进行第二次冷轧。将厚度4.00mm～7.00mm的弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带采用3个道次冷轧至目标厚度3.00mm～6.00mm，第二次冷轧单道次变形率控制在3.5％～11.0％，第二次冷轧总压下量控制在0.90mm～1.50mm，第二次冷轧总变形率控制在13.0％～26.0％；冷轧过程中采用乳化液润滑，乳化液质量百分浓度控制在2.8％～3.4％，乳化液流量控制在4800L/min～6300L/min，轧制力控制在15500KN～18500KN；轧制速度控制在230m/min～270m/min；采用前张力大于后张力的轧制策略，前张力控制在320KN～370KN，后张力控制在290KN～330KN。
采用步骤5)中所述工艺的目的是通过第二次冷轧，实现厚度高精度质量控制，在线监测厚度公差控制在-10μm～+10μm以内，钢带表面光洁、平整。
步骤6)中，采用全氢强对流罩式退火炉进行球化退火，在AC1以下55～70℃恒温保温15～18h，随炉冷却至510℃～570℃，然后风冷至250℃～300℃，再水冷至79℃～89℃出炉，经第二次球化退火后，钢带的抗拉强度控制可控制在510MPa～680MPa，屈服强度控制在380MPa～460MPa，延伸率控制在27.0％～34.0％，洛氏硬度HRB控制在80-90，退火球化率控制在≥95％，各项技术指标检验判定合格后包装、入库。
采用步骤6)中所述工艺的目的是通过对弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带进行第二次球化退火处理，获得均匀分布的点粒状珠光体组织。洛氏硬度HRB控制在80-90，退火球化率控制在≥95％。保证弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带具有优越的冲压加工性能，有利于实现冲压和形变加工的顺利进行，更好地满足用户需求。
按照本发明所述的制造方法制造的厚规格弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带为点粒状珠光体组织，其抗拉强度510MPa～680MPa，屈服强度380MPa～460MPa，延伸率27.0％～34.0％，洛氏硬度HRB 80-90，退火球化率≥95％。
所述弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带包括以下质量百分含量化学成分：C：0.51-0.55％，Mn:0.95-1.05％，S≤0.005％，P≤0.016％，Si:0.22-0.35％，Cr:1.00-1.10％，Ni:≤0.15％，Cu:≤0.15％，V:0.12-0.15％，Als:0.010-0.025％，余量为Fe和不可避免的杂质。
本发明与现有制造工艺相比，具有以下优点：
(一)、相比弹簧钢51CrV4窄钢带制造工艺，本方法采用中国专利CN212404186U中公开的中高碳优钢热轧钢带的缓冷装置对弹簧钢51CrV4热轧宽钢带进行缓冷处理，减少冷却应力，获得压延性能良好的细片状珠光体组织。酸洗后，不需球化退火，也不需剪切分条，可直接进行第一次冷轧，工艺流程更加简化，工序减少，制造成本更低，生产效率更高。
(二)、经过冷轧压延的厚规格弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带，内部组织已发生明显的塑性变形，球化形核点大量形成，退火球化驱动能明显增加。第一次球化退火保温段采用“AC1以下20℃～40℃恒温保温17h～19h”球化退火工艺；第二次球化退火保温段采用“AC1以下55℃～70℃恒温保温15h～18h球化退火工艺”；获得了均匀分布的点粒状珠光体组织。抗拉强度控制在510MPa～680MPa，屈服强度控制在380MPa～460MPa，延伸率控制在27.0％～34.0％；洛氏硬度HRB控制在80-90；退火球化率控制在95％以上；保证弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带具有优越的冲压加工性能，有利于实现冲压和形变加工的顺利进行，更好地满足用户需求。
(三)、本发明设计的1450mm单机架六辊可逆式轧机生产厚规格弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带的变形规程、轧制力、轧制速度以及张力等最佳冷轧工艺参数，实现了厚度为3.00～6.00mm的厚规格弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带的生产，解决了厚规格弹簧钢51CrV4冷轧宽钢轧制难度大、生产工序复杂、制造成本高以及厚度精度控制差等技术难题，保证了产品的尺寸精度和产品质量。厚度为3.00～6.00mm的弹簧钢51CrV4冷轧钢带抗拉强度控制在510MPa～680MPa，屈服强度控制在380MPa～460MPa，延伸率控制在27.0％～34.0％，洛氏硬度HRB控制在80-90，退火球化率控制在≥95％，保证了厚度为3.00～6.00mm的弹簧钢51CrV4冷轧钢带具有优越的冲压加工性能，更好地满足了用户需求。
附图说明
图1是本发明弹簧钢51CrV4热轧宽钢带缓冷后获得的典型细片状珠光体组织；
图2是本发明第一次球化退火采用“AC1以下20℃～40℃恒温保温17h～19h”球化退火工艺曲线图；
图3是本发明第一次球化退火后获得的典型点粒状珠光体组织；
图4是本发明第二次球化退火采用“AC1以下55℃～70℃恒温保温15h～18h”球化退火工艺曲线图；
图5是本发明第二次球化退火后获得的典型点粒状珠光体组织；
图6是本发明实施例1缓冷后金相组织；
图7是本发明实施例1第一次球化退火工艺曲线图；
图8是本发明实施例1第一次球化退火金相组织；
图9是本发明实施例1第二次球化退火工艺曲线图；
图10是本发明实施例1第二次球化退火金相组织；
图11是本发明实施例2缓冷后金相组织；
图12是本发明实施例2第一次球化退火工艺曲线图；
图13是本发明实施例2第一次球化退火金相组织；
图14是本发明实施例2第二次球化退火工艺曲线图；
图15是本发明实施例2第二次球化退火金相组织；
图16是本发明实施例3缓冷后金相组织；
图17是本发明实施例3第一次球化退火工艺曲线图；
图18是本发明实施例3第一次球化退火金相组织；
图19是本发明实施例3第二次球化退火工艺曲线图；
图20是本发明实施例3第二次球化退火金相组织；
图21是本发明对比例1未缓冷获得的粗片状珠光体金相组织；
图22是本发明对比例2缓冷后金相组织；
图23是本发明对比例2第一次球化退火工艺曲线图；
图24是本发明对比例2第一次球化退火金相组织；
图25是本发明对比例3缓冷后金相组织；
图26是本发明对比例4缓冷后金相组织；
图27是本发明对比例4第一次球化退火工艺曲线图；
图28是本发明对比例4第一次球化退火金相组织；
图29是本发明对比例4第二次球化退火工艺曲线图；
图30是本发明对比例4第二次球化退火金相组织；
图31为本发明弹簧钢51CrV4用于制造重型卡车离合器膜片弹簧终端成品照片。
图32为本发明弹簧钢51CrV4用于制造重型卡车离合器膜片弹簧终端成品金相组织为回火屈氏体。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
本发明利用1450mm单机架六辊可逆式轧机生产厚规格弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带的制造方法，具体制造方法包括以下步骤：
1)缓冷：将厚度为5.00mm～9.00mm、宽度1000mm～1300mm的弹簧钢51CrV4热轧宽钢带吊入中国专利CN212404186U中公开的中高碳优钢热轧钢带的缓冷装置中缓冷70h～80h，待弹簧钢51CrV4热轧宽钢带表面温度小于80℃后出坑，运送至酸洗线原料库。
2)酸洗：采用推拉式酸洗线对弹簧钢51CrV4热轧宽钢带进行酸洗，酸洗速度为60m/min～70m/min，酸液浓度为115g/L～190g/L，酸液采用蒸气加热，酸液温度为72℃～78℃；
3)第一次冷轧：将经酸洗后弹簧钢51CrV4热轧宽钢带采用1450mm单机架六辊可逆式轧机进行冷轧。将厚度5.00mm～9.00mm的弹簧钢51CrV4热轧宽钢带采用3-5个道次冷轧至目标厚度4.00mm～7.00mm，第一次冷轧单道次变形率控制在3.0％～10.0％，第一次冷轧总压下量控制在1.00mm～2.00mm，第一次冷轧总变形率控制在18.0％～28.0％；冷轧过程中采用乳化液润滑，乳化液质量百分浓度控制在3.0％～3.6％，乳化液流量控制在5700L/min～7300L/min，轧制力控制在18000KN～20000KN；轧制速度控制在220m/min～255m/min；采用前张力大于后张力的轧制策略，前张力控制在330KN～385KN，后张力控制在300KN～340KN；
4)第一次球化退火：将经第一次冷轧后弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带采用全氢强对流罩式退火炉进行第一次球化退火，弹簧钢51CrV4的AC1温度为771℃，保温段采用AC1以下20℃～40℃恒温保温17h～19h球化退火工艺。保温结束后，随炉冷却至510℃～580℃，换冷却罩进行风冷，冷却至280℃～330℃，水喷淋冷却至83℃～93℃出炉，经第一次球化退火后钢带的洛氏硬度HRB控制在90～100，退火球化率控制在≥90％；
5)第二次冷轧：将经第一次球化退火的弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带采用1450mm单机架六辊可逆式轧机进行第二次冷轧。将厚度4.00mm～7.00mm的弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带采用3个道次冷轧至目标厚度3.00mm～6.00mm。第二次冷轧单道次变形率控制在3.5％～11.0％，第二次冷轧总压下量控制在0.90mm～1.50mm，第二次冷轧总变形率控制在13.0％～26.0％；两次冷轧的总压下量控制在2.00mm～4.00mm，两次冷轧的总变形率控制在33.0％～50.0％。冷轧过程中采用乳化液润滑，乳化液质量浓度控制在2.8％～3.4％，乳化液流量控制在4800L/min～6300L/min，轧制力控制在15500KN～18500KN；轧制速度控制在230m/min～270m/min；采用前张力大于后张力的轧制策略，前张力控制在320KN～370KN，后张力控制在290KN～330KN。在线监测厚度公差控制在-10μm～+10μm以内，钢带表面光洁、平整。
6)第二次球化退火：将经第二次冷轧后弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带采用全氢强对流罩式退火炉进行第二次球化退火，保温段采用AC1以下55℃～70℃恒温保温15h～18h球化退火工艺；保温结束后，随炉冷却至510℃～570℃，换冷却罩进行风冷，冷却至250℃～300℃，水喷淋冷却至79℃～89℃出炉。经第二次球化退火后，弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带的抗拉强度控制在510MPa～680MPa，屈服强度控制在380MPa～460MPa，延伸率控制在27.0％～34.0％，洛氏硬度HRB控制在80-90，退火球化率控制在≥95％，各项技术指标检验判定合格后包装、入库。
下面结合实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种厚规格弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带的制造方法。选用弹簧钢51CrV4热轧宽钢带，其主要化学成分为C：0.52％、Mn:0.99％、S:0.003％、P:0.013％、Si:0.26％、Cr:1.04％、Ni:0.01％、Cu:0.02％、V:0.13％、Als:0.016％，余量为Fe和不可避免的杂质。弹簧钢51CrV4热轧宽钢带产品规格为5.00mm×1120mm，经冷轧后成品规格为3.00mm×1120mm，其生产步骤如下：
1)缓冷：将厚度为5.00mm的弹簧钢51CrV4热轧宽钢带吊入中国专利CN212404186U中公开的中高碳优钢热轧钢带的缓冷装置中缓冷76h，待弹簧钢51CrV4热轧宽钢带表面温度降至74℃后出坑，运送至酸洗线原料库；
2)酸洗：采用推拉式酸洗线对弹簧钢51CrV4热轧宽钢带进行酸洗，酸洗速度为68m/min，酸液浓度为136g/L，酸液采用蒸气加热，酸液温度为74℃；
3)第一次冷轧：将经酸洗后弹簧钢51CrV4热轧宽钢带采用1450mm单机架六辊可逆式轧机进行冷轧，将厚度5.00mm的弹簧钢51CrV4热轧宽钢带采用3个道次冷轧至目标厚度4.00mm，第一次冷轧总变形量控制为1.00mm，第一次冷轧总变形率控制为20.0％；冷轧过程中采用乳化液润滑，各道次冷轧工艺参数见表1。
4)第一次球化退火：将经第一次冷轧后厚度4.00mm的弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带采用全氢强对流罩式退火炉进行球化退火，保温段采用“735℃恒温保温18h”球化退火工艺。保温结束后，随炉冷却至562℃，换冷却罩进行风冷，冷却至305℃，水喷淋冷却至85℃出炉，经第一次球化退火后，钢带的洛氏硬度HRB控制为95，退火球化率控制为91％；
5)第二次冷轧：将经第一次球化退火后弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带采用1450mm单机架六辊可逆式轧机进行第二次冷轧。将厚度4.00mm的弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带采用3个道次冷轧至目标厚度3.00mm，第二次冷轧总变形量控制为1.00mm，第二次冷轧总变形率控制为25.0％；两次冷轧的总变形量控制为2.00mm，两次冷轧的总变形率控制为40.0％；冷轧过程中采用乳化液润滑，各道次冷轧工艺参数见表1。在线监测厚度公差控制在-6μm～+6μm以内，钢带表面光洁、平整。
6)第二次球化退火：将经第二次冷轧后弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带采用全氢强对流罩式退火炉进行第二次球化退火，保温段采用“713℃恒温保温16h”球化退火工艺；保温结束后，随炉冷却至554℃，换冷却罩进行风冷，冷却至278℃，水喷淋冷却至83℃出炉。经第二次球化退火后，弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带的抗拉强度为618MPa，屈服强度为411MPa，延伸率为29.5％，洛氏硬度HRB为83，退火球化率为96％，各项技术指标检验判定合格后包装、入库。最终产品的组织为点粒状珠光体组织，见图10。
表1实施例1生产厚度3.00mm的弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带轧制工艺参数
实施例2
一种厚规格弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带的制造方法。选用弹簧钢51CrV4热轧宽钢带，其主要化学成分为C：0.53％、Mn:0.98％、S:0.002％、P:0.014％、Si:0.28％、Cr:1.05％、Ni:0.01％、Cu:0.03％、V:0.13％、Als:0.018％，余量为Fe和不可避免的杂质。弹簧钢51CrV4热轧宽钢带产品规格为7.00mm×1200mm，经冷轧后成品规格为4.50mm×1200mm，其生产步骤如下：
1)缓冷：将厚度为7.00mm的弹簧钢51CrV4热轧宽钢带吊入中国专利CN212404186U中公开的中高碳优钢热轧钢带的缓冷装置中缓冷76h，待弹簧钢51CrV4热轧宽钢带表面温度降至76℃后出坑，运送至酸洗线原料库；
2)酸洗：采用推拉式酸洗线对弹簧钢51CrV4热轧宽钢带进行酸洗，酸洗速度为65m/min，酸液浓度为146g/L，酸液采用蒸气加热，酸液温度为75℃；
3)第一次冷轧：将经酸洗后弹簧钢51CrV4热轧宽钢带采用1450mm单机架六辊可逆式轧机进行轧制，将厚度7.00mm的弹簧钢51CrV4热轧宽钢带采用4个道次冷轧至目标厚度5.58mm，第一次冷轧总变形量控制为1.42mm，第一次冷轧总变形率控制为20.3％；冷轧过程中采用乳化液润滑，各道次冷轧工艺参数见表2。
4)第一次球化退火：将经第一次冷轧后厚度为5.58mm的弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带采用全氢强对流罩式退火炉进行球化退火，保温段采用“740℃恒温保温19h”球化退火工艺。保温结束后，随炉冷却至565℃，换冷却罩进行风冷，冷却至310℃，水喷淋冷却至87℃出炉，经第一次球化退火后，钢带的洛氏硬度HRB为94，退火球化率为91.5％；
5)第二次冷轧：将经第一次球化退火后弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带采用1450mm单机架六辊可逆式轧机进行第二次冷轧。将厚度5.58mm的弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带采用3个道次冷轧至目标厚度4.50mm，第二次冷轧总变形量控制为1.08mm，第二次冷轧总变形率控制为19.35％；两次冷轧的总变形量控制为2.50mm，两次冷轧的总变形率控制为35.7％。冷轧过程中采用乳化液润滑，各道次冷轧工艺参数见表2。在线监测厚度公差控制在-7μm～+7μm以内，钢带表面光洁、平整。
6)第二次球化退火：将经第二次冷轧后弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带采用全氢强对流罩式退火炉进行第二次球化退火，保温段采用“710℃恒温保温17h”球化退火工艺；保温结束后，随炉冷却至558℃，换冷却罩进行风冷，冷却至281℃，水喷淋冷却至82℃出炉。经第二次球化退火后，弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带的抗拉强度为631MPa，屈服强度为437MPa，延伸率为30.0％，洛氏硬度HRB为85，退火球化率为96％，各项技术指标检验判定合格后包装、入库。最终产品的组织为点粒状珠光体组织，见图15。
表2实施例2生产厚度4.50mm的弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带轧制工艺参数
实施例3
一种厚规格弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带的制造方法。选用弹簧钢51CrV4热轧宽钢带，其主要化学成分为C：0.52％、Mn:1.01％、S:0.002％、P:0.012％、Si:0.24％、Cr:1.03％、Ni:0.01％、Cu:0.03％、V:0.13％、Als:0.020％，余量为Fe和不可避免的杂质。弹簧钢51CrV4热轧宽钢带产品规格为9.00mm×1250mm，经冷轧后成品规格为6.00mm×1250mm，其生产步骤如下：
1)缓冷：将厚度为9.00mm的弹簧钢51CrV4热轧宽钢带吊入中国专利CN212404186U中公开的中高碳优钢热轧钢带的缓冷装置中缓冷80h，待弹簧钢51CrV4热轧宽钢带表面温度降至70℃后出坑，运送至酸洗线原料库；
2)酸洗：采用推拉式酸洗线对弹簧钢51CrV4热轧宽钢带进行酸洗，酸洗速度为61m/min，酸液浓度为155g/L，酸液采用蒸气加热，酸液温度为76℃；
3)第一次冷轧：将经酸洗后弹簧钢51CrV4热轧宽钢带采用1450mm单机架六辊可逆式轧机进行冷轧，将厚度9.00mm的弹簧钢51CrV4热轧宽钢带采用5个道次冷轧至目标厚度7.00mm，第一次冷轧总变形量控制为2.00mm，第一次冷轧总变形率控制为22.2％；冷轧过程中采用乳化液润滑，各道次冷轧工艺参数见表3。
4)第一次球化退火：将经第一次冷轧后厚度7.00mm的弹簧钢51CrV4钢带采用全氢强对流罩式退火炉进行球化退火，保温段采用“745℃恒温保温19h”球化退火工艺。保温结束后，随炉冷却至570℃，换冷却罩进行风冷，冷却至315℃，水喷淋冷却至85℃出炉，洛氏硬度经第一次球化退火后，钢带的HRB控制为95，退火球化率控制为91％；
5)第二次轧制：将经第一次球化退火后弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带采用1450mm单机架六辊可逆式轧机进行第二次轧制。将厚度7.00mm的弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带采用3个道次冷轧至目标厚度6.00mm，第二次冷轧总变形量控制为1.00mm，第二次冷轧总变形率控制为14.29％；两次冷轧的总变形量控制为3.00mm，两次冷轧的总变形率控制为33.3％。冷轧过程中采用乳化液润滑，各道次冷轧工艺参数见表3。在线监测厚度公差控制在-9μm～+9μm以内，钢带表面光洁、平整。
6)第二次球化退火：将经第二次冷轧后弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带采用全氢强对流罩式退火炉进行第二次球化退火，保温段采用“714℃恒温保温18h”球化退火工艺；保温结束后，随炉冷却至562℃，换冷却罩进行风冷，冷却至278℃，水喷淋冷却至85℃出炉。经第二次球化退火后，弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带的抗拉强度为647MPa，屈服强度为439MPa，延伸率为29.5％，洛氏硬度HRB为85，退火球化率为95％，各项技术指标检验判定合格后包装、入库。最终产品的组织为点粒状珠光体组织，见图20。
表3实施例3生产厚度6.00mm的弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带轧制工艺参数
对比例1
一种厚规格弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带的制造方法，选用弹簧钢51CrV4热轧宽钢带，其主要化学成分为C：0.52％、Mn:1.01％、S:0.002％、P:0.012％、Si:0.24％、Cr:1.03％、Ni:0.01％、Cu:0.03％、V:0.13％、Als:0.020％，余量为Fe和不可避免的杂质。弹簧钢51CrV4热轧宽钢带产品规格为9.00mm×1250mm，经冷轧后成品规格为6.00mm×1250mm，其生产步骤如下：
1)将产品规格为9.00mm×1250mm的弹簧钢51CrV4热轧宽钢带不进行缓冷，直接运送至酸洗线原料库；
2)酸洗：采用推拉式酸洗线对弹簧钢51CrV4热轧宽钢带进行酸洗，酸洗速度为61m/min，酸液浓度为155g/L，酸液采用蒸气加热，酸液温度为76℃；
3)第一次冷轧：将经酸洗后弹簧钢51CrV4热轧宽钢带采用1450mm单机架六辊可逆式轧机进行冷轧，将厚度9.00mm的51CrV4热轧宽钢带采用5个道次冷轧至目标厚度7.00mm，第一次冷轧总变形量控制为2.00mm，第一次冷轧总变形率控制为22.2％；冷轧过程中采用乳化液润滑。冷轧至第四个道次时出现断带现象，轧制无法继续进行。
对比例2
一种厚规格弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带的制造方法，选用弹簧钢51CrV4热轧宽钢带，其主要化学成分为C：0.52％、Mn:0.99％、S:0.003％、P:0.013％、Si:0.26％、Cr:1.04％、Ni:0.01％、Cu:0.02％、V:0.13％、Als:0.016％，余量为Fe和不可避免的杂质。弹簧钢51CrV4热轧宽钢带产品规格为5.00mm×1120mm，经冷轧后成品规格为3.00mm×1120mm：
1)缓冷：将产品规格为5.00mm×1120mm的弹簧钢51CrV4热轧宽钢带吊入中国专利CN212404186U中公开的中高碳优钢热轧钢带的缓冷装置中缓冷76h，待弹簧钢51CrV4热轧宽钢带表面温度降至74℃后出坑，运送至酸洗线原料库；
2)酸洗：采用推拉式酸洗线对弹簧钢51CrV4热轧宽钢带进行酸洗，酸洗速度为68m/min，酸液浓度为136g/L，酸液采用蒸气加热，酸液温度为74℃；
3)第一次冷轧：将经酸洗后弹簧钢51CrV4热轧宽钢带采用1450mm单机架六辊可逆式轧机进行轧制，将厚度5.00mm的弹簧钢51CrV4热轧宽钢带采用3个道次冷轧至目标厚度4.00mm，第一次冷轧总变形量控制为1.00mm，第一次冷轧总变形率控制为20.0％；冷轧过程中采用乳化液润滑，各道次冷轧工艺参数见表4。
4)第一次球化退火：将经第一次冷轧后厚度为4.00mm的弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带采用全氢强对流罩式退火炉进行球化退火，保温段采用“710℃恒温保温19h”球化退火工艺。保温结束后，随炉冷却至562℃，换冷却罩进行风冷，冷却至305℃，水喷淋冷却至85℃出炉，洛氏硬度HRB为105，退火球化率为78％；
5)第二次冷轧：将经第一次球化退火后弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带采用1450mm单机架六辊可逆式轧机进行第二次冷轧。将厚度4.00mm的弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带采用3个道次冷轧至目标厚度3.00mm，第二次冷轧总变形量控制为1.00mm，第二次冷轧总变形率控制为25.0％；两次冷轧的总变形量控制为2.00mm，两次冷轧的总变形率控制为40.0％；冷轧过程中采用乳化液润滑，各道次冷轧工艺参数见表6。轧制第一个道次和第二道次的轧制力明显偏大，轧制至第三个道次出现断带现象，轧制无法继续进行。
表4对比例2生产厚度3.00mm的弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带轧制工艺参数
对比例3
一种厚规格弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带的制造方法，选用弹簧钢51CrV4热轧宽钢带，其主要化学成分为C：0.53％、Mn:0.98％、S:0.002％、P:0.014％、Si:0.28％、Cr:1.05％、Ni:0.01％、Cu:0.03％、V:0.13％、Als:0.018％，余量为Fe和不可避免的杂质。弹簧钢51CrV4热轧宽钢带产品规格为7.00mm×1200mm，经冷轧后成品规格为4.50mm×1200mm：
1)缓冷：将产品规格为7.00mm×1200mm的弹簧钢51CrV4热轧宽钢带吊入中国专利CN212404186U中公开的中高碳优钢热轧钢带的缓冷装置中缓冷76h，待弹簧钢51CrV4热轧宽钢带表面温度为76℃后出坑，运送至酸洗线原料库；
2)酸洗：采用推拉式酸洗线对弹簧钢51CrV4热轧宽钢带进行酸洗，酸洗速度为65m/min，酸液浓度为146g/L，酸液采用蒸气加热，酸液温度为75℃；
3)第一次冷轧：将经酸洗后弹簧钢51CrV4热轧宽钢带采用1450mm单机架六辊可逆式轧机进行轧制，将厚度7.00mm的弹簧钢51CrV4热轧宽钢带采用3个道次冷轧至目标厚度5.58mm，第一次冷轧总变形量控制为1.42mm，第一次冷轧总变形率控制为20.3％；冷轧过程中采用乳化液润滑，各道次冷轧工艺参数见表5。第一、二道次轧制力均在20000KN以上，轧制力明显偏大。轧制至第三个道次突然出现断带现象，导致轧制无法继续进行。
表5对比例3生产厚度4.50mm的弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带轧制工艺参数
对比例4
一种厚规格弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带的制造方法，选用弹簧钢51CrV4热轧宽钢带，其主要化学成分为C：0.52％、Mn:0.99％、S:0.003％、P:0.013％、Si:0.26％、Cr:1.04％、Ni:0.01％、Cu:0.02％、V:0.13％、ALs:0.016％，余量为Fe和不可避免的杂质。弹簧钢51CrV4热轧宽钢带产品规格为5.00mm×1120mm，经冷轧后成品规格为3.00mm×1120mm，其生产步骤如下：
1)缓冷：将产品规格为5.00mm×1120mm的弹簧钢51CrV4热轧宽钢带吊入中国专利CN212404186U中公开的中高碳优钢热轧钢带的缓冷装置中缓冷76h，待弹簧钢51CrV4热轧宽钢带表面温度降至74℃后出坑，运送至酸洗线原料库；
2)酸洗：采用推拉式酸洗线对弹簧钢51CrV4热轧宽钢带进行酸洗，酸洗速度为68m/min，酸液浓度为136g/L，酸液采用蒸气加热，酸液温度为74℃；
3)第一次冷轧：将经酸洗后弹簧钢51CrV4热轧宽钢带采用1450mm单机架六辊可逆式轧机进行冷轧，将厚度5.00mm的弹簧钢51CrV4热轧宽钢带采用3个道次冷轧至目标厚度4.00mm，第一次冷轧总变形量控制为1.00mm，第一次冷轧总变形率控制为20.0％；冷轧过程中采用乳化液润滑，各道次冷轧工艺参数见表6。
4)第一次球化退火：将经第一次冷轧后厚度为4.00mm的弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带采用全氢强对流罩式退火炉进行球化退火，保温段采用“735℃恒温保温18h”球化退火工艺。保温结束后，随炉冷却至562℃，换冷却罩进行风冷，冷却至305℃，水喷淋冷却至85℃出炉，经第一次球化退火后，钢带的洛氏硬度HRB为95，退火球化率为90％；
5)第二次冷轧：将经第一次球化退火后弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带采用1450mm单机架六辊可逆式轧机进行第二次冷轧。将厚度4.00mm的弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带采用3个道次轧制至目标厚度3.00mm，第二次冷轧总变形量控制为1.00mm，第二次冷轧总变形率控制为25.0％；两次冷轧的总压下量控制在2.00mm～4.00mm，两次冷轧的总变形率控制在33.0％～50.0％。冷轧过程中采用乳化液润滑，各道次冷轧工艺参数见表1。在线监测厚度公差控制在-6μm～+6μm以内，钢带表面光洁、平整。
6)第二次球化退火：将经第二次冷轧后的弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带采用全氢强对流罩式退火炉进行第二次球化退火，保温段采用“725℃恒温保温18h”球化退火工艺；保温结束后，随炉冷却至554℃，换冷却罩进行风冷，冷却至278℃，水喷淋冷却至83℃出炉。经第二次球化退火后，弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带的抗拉强度为748MPa，屈服强度为536MPa，延伸率为20.5％，洛氏硬度HRB为98，退火球化率为87％，最终产品的组织为点粒状珠光体组织，见图30。洛氏硬度偏高，退火球化率偏低，满足不了技术要求，产品不合格。
表6对比例4生产厚度3.00mm的弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带轧制工艺参数
本发明对比例1步骤1)未将9.00mm×1250mm的弹簧钢51CrV4热轧宽钢带进行缓冷，直接运送至酸洗线原料库；进行至步骤3)第四个道次时出现断带现象，轧制无法继续进行。
本发明对比例2步骤4)保温段采用“710℃恒温保温19h”球化退火工艺，球化退火保温温度比AC1点低61℃。球化退火温度偏低，球化效果不好，洛氏硬度HRB达到105，退火球化率只有78％。进行至步骤5)，第一个道次和第二道次的轧制力明显偏大，轧制至第三个道次出现断带现象，轧制无法继续进行。
本发明对比例3步骤3)采用3个道次将经酸洗后厚度7.00mm的弹簧钢51CrV4热轧宽钢带冷轧至目标厚度5.58mm，冷轧总变形量达到1.42mm，冷轧总变形率达到20.3％。第一、二道次轧制力均在20000KN以上，轧制力明显偏大。轧制至第三个道次突然出现断带现象，导致轧制无法继续进行。
本发明对比例4步骤6)保温段采用“725℃恒温保温18h”球化退火工艺；球化退火保温温度比AC1点低46℃。球化退火温度偏高，球化效果不好，洛氏硬度HRB达到98，退火球化率只有87％；洛氏硬度偏高，退火球化率偏低，满足不了技术要求，产品不合格。
本发明各实施例生产的产品厚度为3～6.00mm的厚规格弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带经验收合格后发往终端用户使用，用户经过冲压、形变淬火、回火、喷丸等多道工序加工处理，最终制造成重型卡车离合器膜片弹簧，见图31。重型卡车离合器膜片弹簧形变淬火加热温度控制在870℃～890℃，淬火介质为油，回火段加热温度控制在450℃～480℃。重型卡车离合器膜片弹簧经热处理后洛氏硬度HRC控制在46～49，金相组织为回火屈氏体，见图32。淬火硬度均匀，金相组织均匀细小。经过疲劳测试，疲劳寿命达到200万次以上，产品质量满足生产技术要求，产品是合格的。
本发明提供的一种1450mm单机架六辊可逆式轧机生产厚规格弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带的制造方法，产品厚度达到3～6.00mm，广泛用于制造重型卡车离合器膜片弹簧，实现了厚规格弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带的连续、稳定轧制，尺寸精度高，产品质量优越，生产效率高，制造成本低，市场前景广阔。
上述参照实施例对一种厚规格弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带及其制造方法进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种厚规格弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括以下步骤：
1）热轧钢带缓冷；
2）酸洗；
3）第一次冷轧；
4）第一次球化退火；
5）第二次冷轧；
6）第二次球化退火；
所述厚规格弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带的厚度为3~6mm、宽度为1000mm~1300mm；
步骤3）中，第一次冷轧单道次变形率控制在3.0%~10.0%，第一次冷轧总压下量控制在1.00mm~2.00mm，第一次冷轧总变形率控制在18.0%~28.0%；
步骤3）中，冷轧轧制力控制在18000KN~20000KN，轧制速度控制在220m/min~255m/min，采用前张力大于后张力的轧制策略，前张力控制在330KN~385KN，后张力控制在300KN~340KN；冷轧过程中采用乳化液润滑；
步骤4）中，采用全氢强对流罩式退火炉进行球化退火，在AC1以下20℃~40℃恒温保温17h~19h，随炉冷却至510℃~580℃，然后风冷至280℃~330℃，再水冷至83℃~93℃出炉；
步骤5）中，第二次冷轧单道次变形率控制在3.5%~11.0%，第二次冷轧总压下量控制在0.90mm~1.50mm，第二次冷轧总变形率控制在13.0%~26.0%；
步骤5）中，轧制力控制在15500KN~18500KN，轧制速度控制在230m/min~270m/min；采用前张力大于后张力的轧制策略，前张力控制在320KN~370KN，后张力控制在290KN~330KN；冷轧过程中采用乳化液润滑；
步骤6）中，采用全氢强对流罩式退火炉进行球化退火，在AC1以下55~70℃恒温保温15~18h，随炉冷却至510℃~570℃，然后风冷至250℃~300℃，再水冷至79℃~89℃出炉；
所述弹簧钢51CrV4的AC1温度为771℃。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，步骤1）中，所述热轧钢带为厚度5.00mm~9.00mm、宽度1000mm~1300mm的弹簧钢51CrV4热轧宽钢带；所述缓冷的时间为70h~80h。
3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，步骤3）和步骤5）中，均采用1450mm单机架六辊可逆式轧机进行轧制；两次冷轧的总变形率控制在33.0%~50.0%。
4.如权利要求1-3任意一项所述的制造方法制造的厚规格弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带，其特征在于，所述厚规格弹簧钢51CrV4冷轧宽钢带其为点粒状珠光体组织，其抗拉强度510MPa~680MPa，屈服强度380MPa~460MPa，延伸率27.0%~34.0%，洛氏硬度HRB 80-90，退火球化率≥95%。
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