专利名称：高纯净钢纺织针用钢带及其生产方法
技术领域：
本发明涉及一种用于制造高纯净钢纺织针的钢带及其生产方法。
背景技术：
现有织针钢带原材有国产T10A优质碳素工具钢，成分及其百分比重量为C0.95-1.04％、Si≤0.35％、Mn≤0.40％、P≤0.030％、S≤0.025，其余为铁。这种材料含碳量高、淬火后硬度高、耐磨损、韧性不佳，仅能基本满足织针的使用要求，以生产中、低档织针为主，目前用量较大。虽然可以满足织针的基本需要，但本身有害元素含量偏高，经过高强度加工后，容易出现物理机械性能、金相组织、非金属夹杂物等不符合织针要求的问题。
瑞典的织针钢属专用钢种，是一种经真空处理的高合金工具钢，含Mn量较高，成分及其百分比重量为C0.95-1.04％、Si0.03％、Mn0.60-0.80％、P0.01％、S≤0.003％、Cr0.25-0.40，其余为铁。用这种材料制造的织针性能优良，世界名牌针大多选用此类钢。但是，瑞典的织针钢经过专门工艺获得，成本高昂，同时产量有限，很难满足国内日益增长的高品质织针用钢带的需求。
织针原材料钢带的厚度对织针的使用影响很大，国内目前0.4mm左右厚度的钢带公差控制一般如下宝山钢铁厚度0.30-0.40mm，高级精度±0.025mm八洲产业厚度0.40mm，高级精度±0.04mm浦项制铁厚度0.40mm，高级精度±0.03mm以上产品的厚度公差是不能满足高级纺织机所需的织针的要求的。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种具有良好的稳定性和加工性、具有精确厚度和良好内部组织的高纯净钢纺织针用钢带，符合高档织针的要求。
本发明提供的高纯净钢纺织针用钢带，其成分及百分比重量如下C0.9～1.0％，Mn0.35～0.50％，Si0.15～0.30％，P≤0.030％，Cr0.15～0.30％，S≤0.007％，其余为铁和不可避免的杂质；具有0.4mm的带厚，厚度公差控制在±0.003mm。
钢带的成分控制是至关重要的。S元素是钢材中主要的有害元素，它除了众所周知的会引起钢材的热脆性外，还会引起钢材中晶粒粗大，产生非金属夹杂物，这是影响织针性能的主要不良因素。本发明将S的含量控制在0.007％以下，可以避免材质因素带来的根本不良，为后期的高强度压延和加工提供了保证。
本发明的另一个目的在于，提供所述的高纯净钢纺织针用钢带的制造方法，即，从上述原材料钢带到成品需经过三次渗碳体—奥氏体—渗碳体的金相转化，并且通过两次深度压延打碎晶粒、一次外形控制压延控制厚度和板形，具体包括下列工序(1)原材料钢带退火；(2)钢带初始压延；
(3)钢带二次退火；(4)中间压延过程；(5)钢带三次退火；(6)成品板型控制及调质压延。
本发明所述的高纯净钢纺织针用钢带的制造方法，钢带初始压延的压下率为33～37％、中间压延过程的压下率为52～56％、成品板型控制及调质压延的的压下率为30～35％。
压延过程采用全程精密电流控制，通过对辊缝间隙中电流强度的精确测量，换算出轧机实际压下的力，进行量化操作。
原材料钢带前两次压延的压下率均要大于33％，在保证冷轧过程高效及材料组织每次形变均匀的前提下，必须合理控制每次压延的压下量。在实际轧制过程中，还必须根据冷轧机显示的实际压下吨位或主机电流对理论计算数据进行调整控制。随着材料变形的增加，材料本身温度及油温的变化，以及油量、轧辊表面的疲劳程度和热膨胀、轧制过程中整体的速度张力变化，使得摩擦系数是一个变量，因此控制合理的压下量有利于板形控制。
压延机采用变频器控制，从而保证控制的快速和准确。
各压延过程中润滑油的温度控制在20～42℃。
钢带的厚度精度非常重要，偏厚不能装入针织机，偏薄则不能保证织针的弹性、韧性和工作强度。我们在压延机上安装了微电探头端子，在钢带上延长度方向即时测量，通过微电的量化反映出材料的厚度波动。并将测量结果以指针方式反馈给作业者，便于作业者进行调整。这种测量方式快速准确，从而保证厚度测量和反馈的精度可以达到±0.001mm。
经过成品板型控制以后，材料的厚度可控制在±0.003mm。这样加工成的成品针在实际纺织过程中，单位宽度内产生的累计误差更小，对提高纺织品的档次有积极作用。
保证良好的材料板形控制及减少材料内部的残余应力，必须选择适当的压下吨位，轧辊弧度，并且要适当的控制材料轧制变形后的冷却速度与温度。若停轧温度过低，钢带中还有大的内应力残留，材料冲压后的毛胚针体易发生变形。若材料轧制温度过高，轧辊与材料间的轧制油随着油温升高，其润滑效果降低，且材料因温度高硬度降低，与轧辊间的摩擦系数增加，那么材料在轧制形变过程中，表面的流平性降低，造成材料表面局部变形不一致，形成块状波浪纹，因此材料平坦度差，且材料厚度无法准确测量控制。一般来说，钢的硬度及加工硬化取决于钢的含碳量及其它合金元素的比例，通常硬度越高的材料，其轧制摩擦系数越小。钢中的碳含量增加时，摩擦系数会减小。一般说，随着合金元素的增加，摩擦系数下降。粘附性较强的金属通常具有较大的摩擦系数，如铅、铝、锌等。材料的硬度、强度越高，摩擦系数就越小。因而凡是能提高材料硬度、强度的化学成分都可使摩擦系数减小。
合理利用材料的加工硬化特性，控制最终成品材料的硬度，并满足客户的技术要求。材料的硬度决定客户在冲压过程中的模具使用寿命。针体在铣槽过程中，材料如果硬度低，铁屑容易黏附在硬质合金的铣刀上，造成针体的铣槽歪斜，形成次品针。通过最终压下的比率在30～35％，我们可以控制产品的硬度在Hv255±15范围内。
从材料的塑性加工原理上来说，高碳钢材料在经过冷加工变形以后，钢材的晶体结构发生畸变，促进珠光体组织的回复与再结晶，但其关键在于控制合理的变形程度。再结合多道次低温球化退火，改变材料的珠光体组织形态，并消除原有的组织缺陷(如魏氏体组织、带状组织等)，从而得到细小均匀的小球状珠光体组织。这也是保证纺织针淬火以后具有高强度、高耐磨性及良好的抗折断能力的首要前提。
球化退火的主要目的，是希望藉由热处理使钢铁材料内部的层状或网状碳化物凝聚成为球状，以改善钢材的切削性能及加工塑性使碳化物球化，还可增加钢材的淬火后韧性、防止淬裂，亦可改善钢材的淬火回火后机械性质、提高钢材的使用寿命。
为保证提供给客户的材料有良好的球化渗碳体组织，还要考虑客户对材料的加工性能要求。因此我们通过多道次的低温球化退火工艺，将材料的组织调整到适合客户最终产品特性及加工特性的物理形态。为了保证炉内材料在退火后，仍能保持光亮的表面，我们使用纯度达到99.999％的高纯氢气及高纯氮气的炉内保护气氛，利用氢气的良好导热性能，保证材料整体升温高效均匀，且组织均匀球化；再根据不同钢种、不同厚度规格，配比合理的氢、氮气比例，精确控制升温及保温时间，以防止升温过快材料表面出现的渗碳(氮)现象，从而保证材料的表面光亮美观。根据罩式炉的电脑控制系统显示的温度，我们在不同的季节控制不同的出炉温度，以防止炽热的材料与空气中的氧气产生表面氧化现象。本发明的多次低温球化退火工艺可以保证材料的组织整体球化完全均匀，具体工艺条件为原材料钢带退火温度700～730℃，钢带二次退火温度695～725℃，钢带三次退火温度675～705℃；退火时采用液氮和纯氢作为保护气体，比例为H21.30～1.50m3/h、N23.10～3.50m3/h。
通过多道次的球化退火，将材料的碳化物大小控制在一个受控的范围内。根据材料的组织金相照片，在放大1000倍的前提下，碳化物颗粒大小约为1.5～2.5μm，碳化物数量在100μm2的范围内，约15～25个，且形状呈均匀小球状。最终获得的冷轧的钢带内部95％碳化物颗粒尺寸大小分布在1.5～2.5μm。通过多次的球化退火，将材料内原有的缺陷组织逐步改善，消除了魏氏体及带状组织。
基于以上，也可以根据实际需要，调整金相组织的大小，以满足最终用户的使用要求(高度的耐磨性与良好的机械加工性能)。
具体实施例方式
原材料为发明人与日本川崎制铁工业株式会社联合开发的NS-4钢带，厚度为2.0mm，化学成分为C0.9～1.0％，Mn0.35～0.50％，Si0.15～0.30％，P≤0.030％，Cr0.15～0.30％，S≤0.007％；其余为铁。
经过原材料切断、初次退火、初次压延、二次退火、二次压延、三次退火、三次压延、成品板型控制及调质压延后得到具有所期望的精确厚度和良好板型的0.40mm厚度的钢带，其宽度在150mm左右，有效宽度达到98％。具体条件如下原材料切断板厚2.00mm切断后宽幅145mm±0.5mm切断后质量4～12kg/mm初次退火退火前厚度2.0mm退火温度715℃保温时间85min保护气氛H21.41m3/h、N23.29m3/h
初次压延压延最终厚度1.00mm±0.010mm压延次数5压延油温20～42℃压延电流60A以内二次退火退火前厚度1.0mm±0.010mm退火温度710℃保温时间70min二次压延压延最终厚度0.60mm±0.008mm压延次数2压延油温20～42℃压延电流60A以内三次退火退火前厚度0.60mm±0.008mm退火温度690℃保温时间60min三次压延压延最终厚度0.40mm±0.005mm压延次数4
压延油温20～42℃压延电流80A以内最终矫平压延最终厚度0.40mm±0.003mm压延次数1通过上述条件，我们获得了所需要的低杂质，高强度，厚度精确，板型良好的高纯净织针用钢带。其厚度公差在±0.003mm，产品内部95％碳化物颗粒尺寸大小分布在1.5～2.5μm，最终成品硬度在Hv255±15。在经过织针制造厂商的深度加工后，织针会具有良好的耐磨性，弹性和稳定性，可以满足高品质织物的制造要求。现在此种产品已经被世界前三大织针制造厂商所接受，具有广阔的市场前景。
权利要求
1.一种冷轧的钢带，用于继续加工成高纯净钢纺织针，其特征在于具有下列成分及百分比重量C0.9～1.0％，Mn0.35～0.50％，Si0.15～0.30％，P≤0.030％，Cr0.15～0.30％，S≤0.007％，其余为铁和不可避免的杂质；具有0.4mm的带厚，厚度公差控制在±0.003mm。
2.实现权利要求1所述的钢带的方法，其特征在于，从原材料到成品需经过三次渗碳体—奥氏体—渗碳体的金相转化，并且通过两次深度压延打碎晶粒、一次外形控制压延控制厚度和板形，具体包括下列工序—原材料钢带退火；—钢带初始压延；—钢带二次退火；—中间压延过程；—钢带三次退火；—成品板型控制及调质压延。
3.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，钢带初始压延的压下率为33～37％、中间压延过程的压下率为52～56％、成品板型控制及调质压延的的压下率为30～35％。
4.按照权利要求2～3所述的方法，其特征在于，压延机采用变频器进行控制。
5.按照权利要求2～4所述的方法，其特征在于，各压延过程中润滑油的温度控制在20～42℃。
6.按照权利要求2～5所述的方法，其特征在于，压延过程采用全程精密电流控制，通过对辊缝间隙中电流强度的精确测量，换算出轧机实际压下的力，进行量化操作。
7.按照权利要求2～6所述的方法，其特征在于，压延过程采用实时反馈的厚度测量系统，即，使用微电探头端子在钢带上延长度方向实时测量，通过微电变化定量反映出材料的厚度波动，保证厚度测量和反馈的精度可以达到±0.001mm，从而便于作业人员及时调整。
8.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，原材料钢带退火的温度为700～730℃，钢带二次退火的温度为695～725℃，钢带三次退火的温度为675～705℃；退火时采用液氮和纯氢作为保护气体，比例为H21.30～1.50m3/h、N23.10～3.50m3/h。
9.按照权利要求2～8所述的方法，其特征在于，最终获得的冷轧的钢带内部95％碳化物颗粒尺寸大小分布在1.5～2.5μm；硬度为Hv255±15。
全文摘要
本发明提供了一种冷轧的钢带，用于继续加工成高纯净钢纺织针，该钢带具有下列成分及百分比重量C0.9～1.0％、Mn0.35～0.50％、Si0.15～0.30％、P≤0.030％、Cr0.15～0.30％、S≤0.007％，其余为铁和不可避免的杂质；具有0.4mm的带厚，厚度公差控制在±0.003mm。还提供了这种冷轧钢带的制造方法，从原材料到成品需经过三次渗碳体—奥氏体—渗碳体的金相转化，并且通过两次深度压延打碎晶粒、一次外形控制压延控制厚度和板形，最终获得的冷轧的钢带内部95％碳化物颗粒尺寸大小分布在1.5～2.5μm；硬度为Hv255±15。
文档编号B21B37/00GK1772939SQ20051011046
公开日2006年5月17日 申请日期2005年11月17日 优先权日2005年11月17日
发明者贺原, 洪玮, 刘睿华 申请人:上海隆兴特钢有限公司