专利名称：防伪造币钢及其生产方法
技术领域：
本发明涉及一种造币钢的生产方法，尤其涉及一种退火压花后在弱磁场或涡流检测条件下防伪造币钢生产方法。
背景技术：
众所周知，货币是一个国家的“名片”，代表国家的形象。硬币作为一种重要流通货币，硬币材料的选择、制造工艺与流通应用，在一定程度上代表了材料及材料科学的发展历史。硬币材料的选择准则如下保证硬币实际价值低于面值，避免收藏、保证流通；硬币材料应耐磨、耐蚀、抗冲击；不易仿造具备一定的防伪特性；资源丰富，利于大量生产流通。硬币防伪主要通过鉴别硬币材质、直径、厚度、重量、图形图案等特征，防伪措施越多、方法越巧妙，防伪效果越好。提高硬币防伪性能一直是造币和冶金行业工程师追求的目标。
硬币材料选用金、银、镍、铜等贵重金属及合金制作时，硬币实际价值接近面值，防伪性好，流通性差。1943年，由于第二次世界大战，合金资源缺乏，美国采用镀锌钢板制造1美分硬币。1992年，中国1元硬币采用钢芯镀镍，2002年，中国5角硬币采用钢芯镀铜镍。目前采用钢芯硬币的国家有加拿大、印度、斯里兰卡等国家。钢芯硬币材料采用低碳铝镇静钢，成本较低，机器识别时主要通过直径、厚度、重量、图形图案等特征进行识别，防伪性能差，主要用于小额硬币生产，提高防伪性能是一个重要发展方向。
钢芯硬币生产流程如下开条→落料→电镀→热处理→压花→检测→出厂钢芯硬币对钢板性能要求较高，要求冷轧钢板厚度公差小、板型好，材料维氏硬度在190～245范围，具有良好的冲片性能，以满足高速冲压要求；要求材料各向异性小，满足尺寸精度要求；热处理后材料维氏硬度在85～115，退火后材料硬度低，压花图案清晰，硬度太低，硬币使用过程中容易变形，不易机器识别，影响使用寿命。1982年，意大利发行了当代第一枚双金属硬币，外圈为钢，内芯为青铜且带有盲文。许多国家竞相采用，形成钢铜、铜银、铜镍等许多双金属币种。双金属币具有较好的防伪性能，但材料成本较高、制造工艺复杂，总体成本较高。
1996年，Armen Iskenderian提出采用复合材料CORELAY制造硬币，通过电、磁等检测铁芯材料性能，从而达到防伪目的。铜合金和磁性材料芯棒的结合工艺较复杂，成本较高。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是在满足造币钢低成本、高性能的基础上提高防伪性能。本发明的技术方案为一种防伪造币钢，按重量百分比计，其组成的成分配比为C≤100ppmAl0.5～1.2％Si0.1～0.2％Mn0.2～0.4％S＜100ppmP＜0.02％其余为Fe和不可避免的杂质组成。
配方中1)铝缩小γ区，提高相变温度，有利于提高压花前热处理温度，促进晶粒粗化，保证压花图案清晰，提高冷轧造币钢的硬度，但Al过高钢水发粘，对浇铸不利。所以钢中铝含量控制在0.5％～1.2％。
2)硅硅作用与Al相似，提高相变温度，有利于提高压花前热处理温度，促进晶粒粗化，保证压花图案清晰，但硅加工硬化指数高，显著提高冷轧造币钢的硬度，Si含量范围为0.1～0.2％。
3)碳碳是扩大γ相区元素，它在铁中以间隙固溶体状态存在。随着含碳量的增加上，磁感应强度降低，过量的碳存在于成品中会引起磁时效。这就要求在冶炼时将碳降低到100ppm以下，最好小于50ppm。
4)锰锰是扩大γ区的元素，锰优先与钢中的S形成高熔点的MnS，可以防止沿晶界形成低熔点的FeS所引起的热脆现象，改善造币钢的热轧塑性；钢中Mn/S比一般大于10，硫低，锰也相应降低。添加量0.2～0.4％。
5)硫硫对磁性极为有害，使磁感应强度下降，晶粒变小。此外，还可引起热脆。硫含量要求100ppm以下，最好小于50ppm。
6)磷磷溶解于铁中形成置换固溶体，缩小γ区，磷显著提高冷轧造币钢强度，为防止冷加工困难，要求小于0.02％。
钢中残于的其他元素，剩余部分为Fe防伪造币钢的生产方法为冶炼-板坯加热-轧制-卷取-退火。冶炼按上述配比进行常规冶炼，其余步骤控制如下1)板坯加热温度板坯加热温度越低，固溶的MnS和AlN量越少，析出量越少，热处理后晶粒容易长大，但板坯加热温度太低，终轧温度难以保证，磁感降低；此外，热轧轧制力急剧上升，板坯加热温度为1150±30℃2)终轧温度终轧温度取小于Ar3温度的上限以提高磁性能，高铝含量取上限，低Al含量时取下限，终轧温度设定为880±30℃3)卷取温度为了抑制AlN的析出，提高磁性和硬币热处理后的压花性能，卷取温度采用低温卷取，卷取温度设定为570±30℃4)退火温度为了提高退火后低磁场下的磁性能，促进晶粒长大，退火温度为900℃～1000℃，高铝含量取上限，低Al含量时取下限。
本发明的有益效果力学性能与现有造币钢相当，但退火后弱磁场磁感B0.3～0.6与现有造币钢的比值大于8，压花后比值大于6，退火后晶粒平均直径为150～200μm，与现有造币钢晶粒尺寸10～20μm相差约10倍，可以方便地用电磁方法进行防伪检测，达到防伪目的。
图1为实施例中对比例退火后金相照片图2为本发明退火后金相照片具体实施方式
实施例试验用造币钢成分见表1，经表2工艺热轧至4mm，冷轧至1.45mm，经950×20Min退火、压花后磁性能结果见表3，硬度和晶粒度尺寸见表4，金相照片见图1、2。
表1化学成分
表2工艺制度
表3低磁场性能
表4硬度和晶粒尺寸
预计发明推广应用的可行性及前景目前，美国、日本和德国人均硬币拥有量为800、748和700枚，我国以生产入库量计算，人均不足80枚，按市场流通计算，人均仅10多枚，差距很大。
硬币设计流通寿命一般为20～30年，现有造币钢防伪性能差，真假硬币识别困难，影响硬币二次发行，硬币实际流通寿命远远低于设计寿命，造成造币材料大量浪费。
随着我国经济的进一步发展，自动售货、售票等系统的进一步完善，硬币的需求量将越来越多，对硬币的防伪性能要求将越来越高，本发明的应用前景也将非常大。
权利要求
1.一种防伪造币钢，按重量百分比计，其组成的成分配比为C≤100ppmAl0.5～1.2％Si0.1～0.2％Mn0.2～0.4％S＜100ppmP＜0.02％其余为Fe和不可避免的杂质组成。
2.根据权利要求1所述的一种防伪造币钢，其特征是C的含量＜50ppm。
3.根据权利要求1所述的一种防伪造币钢，其特征是S的含量＜50ppm。
4.一种权利要求1所述的防伪造币钢的生产方法，工艺步骤包括冶炼、板坯加热、轧制、卷取、退火，冶炼按权1配比进行常规冶炼，其特征是板坯加热温度为1150±30℃，终轧温度为880±30℃，卷取温度为570±30℃，退火温度为900℃～1000℃。
全文摘要
本发明涉及一种造币钢的生产方法，尤其涉及一种退火压花后在弱磁场或涡流检测条件下防伪造币钢生产方法。解决了现有造币钢低成本则防伪性能差，防伪性能好则成本高的缺陷。一种防伪造币钢，按重量百分比计，其组成的成分配比为C≤100ppm，Al0.5～1.2％，Si0.1～0.2％，Mn0.2～0.4％，S＜100ppm，P＜0.02％，其余为Fe和不可避免的杂质组成。可用于制作防伪性能好的各种硬币。
文档编号C22C38/06GK1704493SQ20041002475
公开日2005年12月7日 申请日期2004年5月28日 优先权日2004年5月28日
发明者甘青松, 周世春, 邱昱斌, 刘自成 申请人:宝山钢铁股份有限公司