CN115074627A - 一种卷尺用弹簧钢带及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种卷尺用弹簧钢带及其制备方法，卷尺用弹簧钢带化学成分以质量百分数计含有：C：0.66~0.72%、Si：1.80~2.10%、Mn：0.80~1.10%、P≤0.020%、S≤0.020%、Ti≤0.0020%、Al≤0.010%，余量为Fe和不可避免的杂质。制备方法包括电炉初炼、LF精炼、VD精炼、连铸、铸坯加热、带钢轧制和带钢卷曲。本发明通过调整化学成分中的碳和硅含量，通过采用LF+VD夹杂物塑性化工艺获得洁净钢，采用控轧控冷工艺轧制获得均匀、细小组织和脱碳少的热轧钢带，其非金属夹杂总和≤4.5，脱碳层≤0.08mm，晶粒度≥8级。带钢经后续冷轧、分条、热处理制成宽度≥25mm尺带后，硬度可达50~58HRC，疲劳寿命达5千至1万次，直线度、挺直度均满足卷尺标准要求。

Description

一种卷尺用弹簧钢带及其制备方法
技术领域
本发明属于钢铁冶金领域，涉及一种卷尺用弹簧钢带及其制备方法。
背景技术
卷尺尺带一般采用50、65Mn钢等材料，制成尺带宽度一般为5～25mm，淬回火硬度为45～50HRC。使用时，将尺带从尺壳中拉出；使用结束后，尺壳内的螺旋尺簧带动尺带盘转动将尺带卷收起来，尺带反复拉收要求钢尺带具有非常高的纯净度和疲劳寿命。当前，市场对于卷尺尺带宽度、硬度及疲劳寿命提出了新的需求，采用现有材料制作尺带宽度为25mm以上时，硬度低于50HRC，疲劳寿命低于5千次，同时直线度、挺直度也达不到卷尺标准要求。因此，开发一种宽尺带、高硬度尺带用材料具有重要意义。
发明内容
发明目的：本发明的目的是针对上述的宽尺带、高硬度尺带材料需求，提出一种卷尺用弹簧钢带；本发明的第二目的是提出该卷尺用弹簧钢带的制备方法。
技术方案：本发明所述的卷尺用弹簧钢带，化学成分以质量百分数计含有：C：0.66～0.72％、Si：1.80～2.10％、Mn：0.80～1.10％、P≤0.020％、S≤0.020％、Ti≤0.0020％、Al≤0.010％，余量为Fe和不可避免的杂质。
碳是钢中主要强化元素，做成卷尺经淬回火热处理后，碳是保证其回火组织具有良好强度和硬度的关键因素。硅在钢中主要起固溶强化作用，通过抑制渗碳体在回火过程中晶核的形成和长大，从而改变渗碳体的形态和分布，提高钢的抗松弛能力，使得卷簧疲劳寿命得到大幅提高。本发明通过成分优化，在成本增加较少的情况下，将碳由0.50～0.65％提高至0.66～0.72％，硅由0.17～0.37％提高至1.80～2.10％，使得尺带淬回火后硬度达到50～58HRC，疲劳寿命达5千至1万次。
优选地，卷尺用弹簧钢带化学成分以质量百分数计含有：C：0.67～0.69％、Si：1.85～1.95％、Mn：0.85～0.95％、P≤0.010％、S≤0.010％、Ti≤0.0010％、Al≤0.005％，余量为Fe和不可避免的杂质。
本发明还保护一种卷尺用弹簧钢带的制备方法，工艺流程包括电炉初炼、LF精炼、VD精炼、连铸、铸坯加热、带钢轧制和带钢卷曲；
其中，电炉初炼，将30％～60％的铁水和40％～70％的废钢在电炉中初炼40～50min，得到碳≤0.06％、氧≤600ppm初炼钢水，出钢时加入硅铁、锰铁合金，不允许加Al脱氧，减少B类夹杂形成；
LF精炼，将电炉初炼钢水转移至LF精炼，白渣精炼时间20～80min，获得高洁净LF精炼钢水；
VD精炼，将LF精炼钢水转移至VD精炼，真空处理时间30～60min；
连铸，将成分和温度符合要求的钢水吊包至连铸，采用汽-水喷雾弱冷方式，恒拉速1.4m/min，得到无角裂与皮下裂纹的150mm×220mmm方坯；
铸坯加热，铸坯经肉眼检测无缺陷后，采用推进式加热，均热段温度1000～1200℃，加热时间1.5h～4h，减少脱碳层形成。
带钢轧制，轧制时调节最后一台平辊轧机速度和过程冷却管水流量，保证带钢精轧时未再结晶区变形量≥30％，终轧温度低于890℃；轧制钢带厚度为2～6mm，宽度为145～285mm；
带钢卷曲时，轧件进入运输链后，采用风机、雾炮等方式冷却，保证卷曲温度不低于650℃。
有益效果：本发明与现有技术相比，具有如下显著优点：本发明通过调整化学成分中的碳和硅含量，通过采用LF+VD夹杂物塑性化工艺获得洁净钢，采用控轧控冷工艺轧制获得均匀、细小组织和脱碳少的热轧钢带，其非金属夹杂总和≤4.5，脱碳层≤0.08mm，晶粒度≥8级。带钢经后续冷轧、分条、热处理制成宽度≥25mm尺带后，硬度可达50～58HRC，疲劳寿命达5千至1万次，直线度、挺直度均满足卷尺标准要求。目前市面上无同性能产品，本发明的产品竞争力强，可拓宽带钢市场。
具体实施方式
表1各实施例中卷尺用弹簧钢带冶炼终点成分表(单位：质量百分数wt％)
元素 C Si Mn P S Ti Al
实施例一 0.67 1.85 0.85 0.005 0.002 0.0001 0.0020
实施例二 0.68 1.90 0.90 0.007 0.003 0.0002 0.0030
实施例三 0.69 1.95 0.95 0.010 0.003 0.0009 0.0050
实施例1
(1)电炉初炼，将30％的铁水和70％的废钢在电炉中初炼40min，得到碳0.04％、氧600ppm初炼钢水，出钢时加入硅铁、锰铁合金，不允许加Al脱氧，减少B类夹杂形成；
(2)LF精炼，将电炉初炼钢水转移至LF精炼，白渣精炼时间20min，获得高洁净LF精炼钢液。
(3)VD精炼，将LF精炼钢水转移至VD精炼，真空处理时间30min。
(4)连铸，将成分和温度符合要求的钢水吊包至连铸，采用汽-水喷雾弱冷方式，恒拉速1.4m/min，得到无角裂与皮下裂纹的150mm×220mmm方坯。
(5)铸坯加热，铸坯经肉眼检测无缺陷后，采用推进式加热，均热段温度1000℃，加热时间4h，减少脱碳层形成。
(6)轧制工艺：调节最后一台平辊轧机速度和过程冷却管水流量，保证带钢精轧时未再结晶区变形量40％，终轧温度885℃。
(7)卷曲工艺：轧件进入运输链后，采用风机、雾炮方式冷却，卷曲温度650℃。
实施例2
(1)电炉初炼，将40％的铁水和60％的废钢在电炉中初炼45min，得到碳0.05％、氧500ppm初炼钢水，出钢时加入硅铁、锰铁合金，不允许加Al脱氧，减少B类夹杂形成；
(2)LF精炼，将电炉初炼钢水转移至LF精炼，白渣精炼时间48min，获得高洁净LF精炼钢液。
(3)VD精炼，将LF精炼钢水转移至VD精炼，真空处理时间42min。
(4)连铸，将成分和温度符合要求的钢水吊包至连铸，采用汽-水喷雾弱冷方式，恒拉速1.4m/min，得到无角裂与皮下裂纹的150mm×220mmm方坯。
(5)铸坯加热，铸坯经肉眼检测无缺陷后，采用推进式加热，均热段温度1100℃，加热时间2.5h，减少脱碳层形成。
(6)轧制工艺：调节最后一台平辊轧机速度和过程冷却管水流量，保证带钢精轧时未再结晶区变形量40％，终轧温度878℃。
(7)卷曲工艺：轧件进入运输链后，采用风机、雾炮方式冷却，卷曲温度653℃。
实施例3
(1)电炉初炼，将60％的铁水和40％的废钢在电炉中初炼50min，得到碳0.06％、氧450ppm初炼钢水，出钢时加入硅铁、锰铁合金，不允许加Al脱氧减少B类夹杂形成；
(2)LF精炼，将电炉初炼钢水转移至LF精炼，白渣精炼时间80min，获得高洁净LF精炼钢液。
(3)VD精炼，将LF精炼钢水转移至VD精炼，真空处理时间58min。
(4)连铸，将成分和温度符合要求的钢水吊包至连铸，采用汽-水喷雾弱冷方式，恒拉速1.4m/min，得到无角裂与皮下裂纹的150mm×220mmm方坯。
(5)铸坯加热，铸坯经肉眼检测无缺陷后，采用推进式加热，均热段温度1200℃，加热时间1.5h，减少脱碳层形成。
(6)轧制工艺：调节最后一台平辊轧机速度和过程冷却管水流量，保证带钢精轧时未再结晶区变形量40％，终轧温度870℃。
(7)卷曲工艺：轧件进入运输链后，采用风机、雾炮方式冷却，卷曲温度665℃。
通过实施例1至3的方法可制得非金属夹杂总和≤4.5，脱碳层≤0.08mm，晶粒度≥8级的弹簧热轧带钢。轧制厚度2.1mm、2.5mm、3.0mm弹簧热轧带钢，制作26mm～35mm宽度尺带时，硬度可达到53～58HRC，疲劳寿命达7～9千次，同时直线度、挺直度均符合卷尺标准要求。

Claims (8)

1.一种卷尺用弹簧钢带，其特征在于：化学成分以质量百分数计含有：C：0.66～0.72％、Si：1.80～2.10％、Mn：0.80～1.10％、P≤0.020％、S≤0.020％、Ti≤0.0020％、Al≤0.010％，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的卷尺用弹簧钢带，其特征在于：化学成分以质量百分数计含有：C：0.67～0.69％、Si：1.85～1.95％、Mn：0.85～0.95％、P≤0.010％、S≤0.010％、Ti≤0.0010％、Al≤0.005％，余量为Fe和不可避免的杂质。
3.一种权利要求1或2所述的卷尺用弹簧钢带的制备方法，其特征在于：工艺流程包括电炉初炼、LF精炼、VD精炼、连铸、铸坯加热、带钢轧制和带钢卷曲；
通过电炉初炼得到碳≤0.06％、氧≤600ppm的初炼钢水，出钢时加入硅铁、锰铁合金，不加Al脱氧，减少B类夹杂形成；
带钢轧制时，调节最后一台平辊轧机速度和过程冷却管水流量，保证带钢精轧时未再结晶区变形量≥30％，终轧温度低于890℃。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：连铸时，采用汽-水喷雾弱冷方式，恒拉速1.4m/min。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：连铸坯为规格150mm×220mm的方坯。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：铸坯加热时，采用推进式加热，均热段温度1000～1200℃，加热时间1.5h～4h。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：轧制钢带厚度为2～6mm，宽度为145～285mm。
8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：带钢卷曲时，轧件进入运输链后，采用风机、雾炮方式冷却，保证卷曲温度不低于650℃。
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