一种组织均匀的制针用钢带及其制备方法与流程

1.本技术涉及高碳精冲钢技术领域，尤其涉及一种组织均匀的制针用钢带及其制备方法。


背景技术：

2.纺织用针属于纺织业行业的一种耗材，其使用寿命一般为6～8个月，是利用钢卷经过分条、冲压落料、打磨，折弯、热处理和精磨等几十道工序制备而成，为了保证纺织用针的性能，一般要求加工的钢卷需要较高的组织均匀性和硬度均匀性，因此需要钢卷的铁素体和碳化物的组织中，碳化物的直径在1μm左右，同时要求硬度的波动在30个hv(hv5)以内。
3.目前钢卷的制备过程一般需要经过多道次冷轧和退火，一般最后一道工序就是退火，但是仅仅靠退火来控制硬度的方式难度较大，因此为了降低难度，需要采用低温退火，但是低温退火会导致硬度波动在50个hv左右，无法保证硬度的波动，而硬度波动将导致产品的质量无法控制，并且影响产品的性能。
4.因此如何在保证碳化物的直径基础上降低钢卷的硬度波动，是目前亟需解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本技术提供了一种组织均匀的制针用钢带及其制备方法，以解决现有技术中在保证碳化物直径的基础上钢卷的硬度波动过大的技术问题。
6.第一方面，本技术提供了一种组织均匀的制针用钢带的制备方法，所述方法包括：
7.对冶炼后的铁水进行精炼，后进行连铸、轧制、层流冷却、卷取和平整，得到热轧钢卷；
8.对所述热轧钢卷进行酸洗，后进行退火冷轧，再进行平整，得到组织均匀且硬度波动范围小的制针用钢带；
9.其中，所述退火冷轧包括第一退火、第一冷轧、第二退火和第二冷轧。
10.可选的，所述第一退火的终点温度＝ac1温度-第一预设降低温度；
11.所述第一预设降低温度为10℃～40℃。
12.可选的，所述第二退火的终点温度＝ac1温度-第二预设降低温度；
13.所述第二预设降低温度为20℃～50℃。
14.可选的，所述第一退火的时间≥14h，所述第二退火的时间≥14h。
15.可选的，所述第一退火和所述第二退火都为罩式退火。
16.可选的，所述第一冷轧的压下率≥40％，所述第二冷轧的压下率为15％～35％。
17.可选的，所述制针用钢带的硬度波动≤20hv。
18.第二方面，本技术提供了一种组织均匀的制针用钢带，所述钢带由第一方面所述的方法制备得到，以质量分数计，所述钢带的化学成分包括：
19.c:0.80％～1.2％，si:0.22％～0.70％，mn:0.25％～1.00％，p≤0.015％，s≤
0.010％，alt≤0.013％，cr:0.20％～0.50％，nb:0.03％～0.15％，其余为fe和不可避免的杂质元素。
20.可选的，所述钢带的金相组织包括球化物，所述球化物的直径为0.85μm～1.2μm，所述金相组织的球化率≥96％。
21.可选的，所述制针用钢带的单侧脱碳层深度和所述制针用钢带厚度的比值≤0.4％。
22.本技术实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：
23.本技术实施例提供的一种组织均匀的制针用钢带的制备方法，通过对酸洗后钢材以“退火 轧制”模式交替进行，形成第一退火和第一冷轧、第二退火和第二冷轧的工艺，利用两次退火，使退火的能量足够保证金相组织中碳化物的球化，从而保证球化物的直径，并提高钢材的成材率，通过第一次冷轧保证碳化物的球化效果，促使碳化物球化完全，再通过第二次冷轧，促使碳化物球化后的球化物在金相组织中均匀分布，而均匀分布的球化物能保证钢材的力学性能的分布均匀，因此相比传统的工艺，可以更均匀的控制硬度，保证钢材的硬度波动在较低范围内，进而实现在保证碳化物直径的基础上降低钢卷的硬度波动，同时能保证最终钢材产品的组织均匀性。
附图说明
24.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
25.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1为本技术实施例提供的方法的流程示意图；
27.图2为本技术实施例提供的退火冷轧的工艺示意图；
28.图3为本技术实施例提供的钢带的金相组织的结果图。
具体实施方式
29.下面将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
30.在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
31.除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
32.本发明实施例提供的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
33.本技术的一个实施例中，如图1所示，提供了一种组织均匀的制针用钢带的制备方法，所述方法包括：
34.s1.对冶炼后的铁水进行精炼，后进行连铸、轧制、层流冷却、卷取和平整，得到热
轧钢卷；
35.s2.对所述热轧钢卷进行酸洗，后进行退火冷轧，再进行平整，得到组织均匀且硬度波动范围小的制针用钢带；
36.其中，所述退火冷轧包括第一退火、第一冷轧、第二退火和第二冷轧；
37.所述轧制包括粗轧前除鳞、粗轧、精轧前除鳞和精轧。
38.在一些可选的实施方式，如图2所示，所述第一退火的终点温度＝ac1温度-第一预设降低温度；
39.所述第一预设降低温度为10℃～40℃；其中，所述ac1温度为720-750℃。
40.本技术实施例中，第一预设降低温度为10℃～40℃的积极效果是在该温度范围内，能保证钢材的金相组织中碳化物初步形成球化物；当温度的取值大于或小于该范围的端点值，都将导致球化物的形态变化不完全，无法保证碳化物的球化率，进而无法保证钢材的碳化物直径，从而无法保证钢材的硬度均匀变化。
41.在一些可选的实施方式，所述第二退火的终点温度＝ac1温度-第二预设降低温度；
42.所述第二预设降低温度为20℃～50℃；其中，所述ac1温度为720-750℃。
43.本技术实施例中，第二预设降低温度为20℃～50℃的积极效果是在该温度范围内，能保证经过第二退火后，钢材的金相组织中碳化物能完全形成球化物；当温度的取值大于或小于该范围的端点值，将导致球化物的形态变换不完全，无法保证碳化物的球化率，进而无法保证钢材的碳化物直径，从而无法保证钢材的硬度均匀变化。
44.在一些可选的实施方式，所述第一退火的时间≥14h，所述第二退火的时间≥14h。
45.本技术实施例中，第一退火的时间≥14h的积极效果是在该退火时间范围内，在第一退火的温度条件下，能保证钢材的金相组织中碳化物有足够的时间初步形成球化物；当时间的取值小于该范围的端点值，将导致金相组织中碳化物没有足够时间形成球化物。
46.第二退火的时间≥14h的积极效果是在该退火时间范围内，在第二退火的温度条件下，能保证钢材的金相组织中碳化物有足够的时间完全形成球化物；当时间的取值小于该范围的端点值，将导致金相组织中碳化物没有足够时间形成球化物。
47.在一些可选的实施方式，所述第一退火和所述第二退火都为罩式退火，其中退火炉采用全氢罩式退火炉。
48.本技术实施例中，限定第一退火和第二退火的退火形式，能有效保证钢带的表面质量，进而保证钢带的力学性能。
49.在一些可选的实施方式，所述第一冷轧的压下率≥40％，所述第二冷轧的压下率为15％～35％。
[0050][0051]
本技术实施例中，第一冷轧的压下率≥40％的积极效果是在该压下率的范围内，能保证钢材的具有足够的机械储能和碳扩散的通道，从而能保证较高的球化率；当压下率的取值小于该范围的端点值，将导致的不利影响是过低的压下率将导致钢材的机械储能不够，从而无法保证碳扩散的通道。
[0052]
第二冷轧的压下率为15％～35％的积极效果是在该压下率的范围内，能保证钢材的硬度均匀，从而保证钢材的整体较低的硬度波动。
[0053]
在一些可选的实施方式，所述制针用钢带的硬度波动≤20hv。
[0054]
第二方面，本技术提供了一种组织均匀的制针用钢带，所述钢带由第一方面所述的方法制备得到，以质量分数计，所述钢带的化学成分包括：
[0055]
c:0.80％～1.2％，si:0.22％～0.70％，mn:0.25％～1.00％，p≤0.015％，s≤0.010％，alt≤0.013％，cr:0.20％～0.50％，nb:0.03％～0.15％，其余为fe和不可避免的杂质元素。
[0056]
本技术实施例中，c的质量分数为0.80％～1.2％的积极效果是足够的c含量保证制针用钢的耐磨性；过低的c含量将导致制针用钢的耐磨性难以保证，过高的c含量将导致纺织针成品韧性不足，影响使用寿命。
[0057]
si的质量分数为0.22％～0.70％的积极效果是在该质量分数范围内，si元素能对硬度和强度的提升做出贡献；过高的si含量有可能造成钢板表面质量变差，过低可能造成钢板硬度不足。
[0058]
mn的质量分数为0.25％～1.00％的积极效果是保证硬度和淬透性；过多的mn含量有可能造成加剧偏析和塑性变差，过低的mn含量有可能造成硬度不足。
[0059]
p≤0.015％的积极效果是保证热处理后零件的塑韧性和疲劳性能；当质量分数的取值大于该范围的端点值，将导致的不利影响是热处理后零件使用寿命变短。
[0060]
s≤0.010％的积极效果是保证热处理后的塑韧性；当质量分数的取值大于该范围的端点值，将导致的不利影响是热处理后零件塑性不足，使用寿命偏短。
[0061]
alt≤0.013％的积极效果是保证淬火后的韧性，并且al元素还能作为脱氧剂或合金化元素加入钢中；当质量分数的取值大于该范围的端点值，将导致的不利影响是淬火后零件脆性增加。
[0062]
cr的质量分数为0.20％～0.50％的积极效果是由于cr元素的加入有利于抑制退火钢卷的脱碳、晶间氧化和提升球化物均匀性；过多的cr元素将增加铸坯裂纹的风险，过低的cr元素将造成硬度不足。
[0063]
nb的质量分数为0.03％～0.15％的积极效果是由于nb元素的加入有利于细化铁素体晶粒、对脱碳的控制和改善球化物的分布均匀性；过多的nb元素将增加生产成本，过低的nb元素将无法保证足够的细化晶粒、改善脱碳和改善球化物分布均匀性的效果。
[0064]
在一些可选的实施方式，所述钢带的金相组织包括球化物，所述球化物的直径为0.85μm～1.2μm。
[0065]
本技术实施例中，球化物的直径为0.85μm～1.2μm的积极效果是在该直径的范围内，能保证球化物对钢材性能的提高，同时均匀粒径的球化物能促进金相组织的均匀分布，保证钢材的硬度合适；当粒径的取值大于或小于该范围的端点值，将导致的不利影响是影响热处理后零件的尺寸精度、耐磨性和疲劳性能。
[0066]
在一些可选的实施方式，所述金相组织的球化率≥96％。
[0067]
本技术实施例中，金相组织的球化率≥96％的积极效果是在该球化率的范围内，能保证金相组织中的碳化物能充分转化为球化物，不仅能进一步提高组织的均匀程度还能进一步提高钢材的硬度。
[0068]
在一些可选的实施方式，所述制针用钢带的单侧脱碳层深度和所述制针用钢带厚度的比值≤0.4％。
[0069]
本技术实施例中，单侧脱碳层深度和钢带厚度的比值≤0.4％的积极效果是在该比值范围内，能保证最终热处理后零件的表面硬度、耐磨性和疲劳强度；当比值的取值大于该范围的端点值，说明单侧脱碳层深度过大，将导致的不利影响是热处理后零件表面硬度偏低、耐磨性能不足和疲劳性能偏低。
[0070]
各实施例和对比例的化学成分的情况如表1所示。
[0071]
表1
[0072][0073][0074]
各实施例和对比例的退火冷轧的工艺参数情况如表2所示。
[0075]
表2
[0076][0077]
各实施例和对比例的成品的力学性能及球化率的情况如表3所示。
[0078]
相关实验的测试方法：
[0079]
屈服强度(r
p0.2
)：根据国标gb/t 228.1-2010进行测定；
[0080]
抗拉强度(rm)：根据国标gb/t 228.1-2010进行测定；
[0081]
总延伸率：根据国标gb/t 228.1-2010进行测定，采用50mm的测量标距。
[0082]
硬度(hv5)：根据国标gb/t 4340.1-2009进行测定，采用hv5的测试方法。
[0083]
表3
[0084][0085][0086]
表1至表3的具体分析：
[0087]
屈服强度(r
p0.2
)是指钢材在非比例延伸率为0.2％时的延伸强度，屈服强度越符合标准，说明钢材的力学性能良好。
[0088]
抗拉强度(rm)是指试件拉断前单位面积上承受的最大应力,抗拉强度越符合标准，说明钢材的力学性能良好。
[0089]
总延伸率是指试样拉伸断裂后标距段的总变形δl与原标距长度l之比的百分数，总延伸率越符合标准，说明钢材的力学性能良好。
[0090]
球化率是指钢材的金相组织中碳化物形成球化物的概率，球化率越高，说明碳化物形成的球化物越多。
[0091]
由实施例1-5的数据可知：
[0092]
若采用本技术的方法，通过对酸洗后钢材以退火 轧制模式交替进行，利用两次退火，使退火和冷轧的能量足够保证金相组织中碳化物的球化，从而保证球化物的直径，再通过两次冷轧，可以更均匀的控制硬度，保证钢材的硬度波动在较低范围内，进而实现在保证碳化物直径的基础上降低钢卷的硬度波动。
[0093]
由对比例1-5的数据可知：
[0094]
由对比例1可知：
[0095]
nb元素的加入后对提升球化率做出贡献，保证球化率≥96％；
[0096]
由对比例2可知：
[0097]
cr元素的加入后对提升球化率做出贡献，保证球化率≥96％；
[0098]
由对比例3可知：
[0099]
足够的罩退温度对保证球化率是很关键的，足够的温度可以使碳化物球化，并且分布均匀；
[0100]
由对比例4可知：
[0101]
足够的罩退时间对保证球化率是很关键的，足够的退火时间可以提供足够的能量，可以使碳化物球化，并且分布均匀；
[0102]
由对比例5可知：
[0103]
足够的第一冷轧压下率对保证球化率是很关键的，冷轧时机械储能和碳扩散通道是球化的关键；
[0104]
本技术实施例中的一个或多个技术方案，至少还具有如下技术效果或优点：
[0105]
(1)本技术实施例提供的方法，通过对酸洗后钢材以退火 轧制模式交替进行，先利用两次退火保证将碳化物球化，保证球化物的直径，通过第一次冷轧保证碳化物的球化效果，促使碳化物球化完全，再通过第二次冷轧，促使碳化物球化后的球化物在金相组织中均匀分布，保证钢材的硬度波动在较低范围内，同时能保证最终钢材产品的组织均匀性。
[0106]
(2)本技术实施例提供的方法，能最终得到成品钢板的厚度为0.1mm～2.8mm，最终成品的屈服强度为700mpa～800mpa，抗拉强度750mpa～850mpa，断后伸长率(a50)为7％～14％，硬度(hv5)为230hv～250hv，球化率≥96％，球化物平均直径为0.85μm～1.2μm。
[0107]
(3)本技术实施例提供的方法，通过对退火和冷轧工艺的结合，能得到组织均匀、球化物均匀和组织均匀的组织。
[0108]
(4)本技术实施例提供的钢带，通过在化学成分中加入cr元素和nb元素，可以综合控制钢卷的脱碳，同时能改善球化物的分布均匀性。
[0109]
附图解释：
[0110]
图3为本技术实施例1提供的钢带的金相组织的示意图，由图3可知，本技术所限定的方法和化学成分得到的钢带，其金相组织中含有大量的球化物。
[0111]
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在
涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0112]
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
[0113]
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。