一种双金属复合钢带的制造工艺及生产线制造技术

本发明专利技术涉及一种双金属复合钢带的制造工艺及生产线，先通过成形砂轮对所述原材料钢带进行磨削处理，获得具有至少一个直角边的钢带；在钢带的一直角边上焊接一钢丝后，依次进行第一次退火和第二次退火，获得焊缝硬度不高于600HV的钢带粗坯；对钢带粗坯的2个面分别进行磨削处理，使得磨削后的钢带粗坯的厚度为磨削前的钢带粗坯的厚度的92‑98%；对钢带粗坯进行滚轧校直，获得双金属复合钢带成品。本发明专利技术的制造工艺提高了生产效率、降低了生产成本、稳定了产品质量；另外，可解决双金属复合钢带因退火产生的龟背、蛇弯、刀弯等变形问题，大大提高双金属复合钢带的精度。

【技术实现步骤摘要】
一种双金属复合钢带的制造工艺及生产线
本专利技术涉及一种双金属复合钢带的制造工艺及生产线，属于带锯条制造领域。
技术介绍
双金属复合钢带是一种将高速钢和弹簧钢通过焊接结合在一起的复合钢带，通常作为多种双金属切割工具的原材料，如：双金属带锯条、双金属孔锯、双金属往复锯、双金属带刀等工具。如专利US3315548中公开了一种从高速钢钢丝和弹簧钢钢带开始制造双金属带锯条的方法，其中双金属复合钢带的加工经过了钢带削边、钢丝修边、钢丝和钢带脱脂、焊接、调平、退火、轧平等工序。在专利CN108838633B中公开了一种双金属复合钢带的加工方法，为将钢带两侧同时焊接钢丝，然后再经过分条、削边等工序加工双金属复合钢带。但是在上述两个专利中，均需对双金属复合钢带进行长时间退火，这主要是因为制造双金属复合钢带采用的焊接为高能密度焊，通常为激光焊或电子束焊，焊接后将在钢带和矩形钢丝之间结合处形成一条宽度为0.2~0.6mm的焊缝，这个焊缝有如下问题：①存在焊接应力，长时间放置可能会形成焊接裂纹；②焊缝区域的硬度很高，最高可达900HV，而且焊缝中碳化物呈网状，这种组织造成焊缝很脆，双金属复合钢带的焊缝在后续将经过轧制，而且采用铣削方法进行锯齿成形时焊缝也会被同时加工，硬度过高将会导致铣刀和轧辊磨损过快，甚至无法加工，而且焊缝也会产生开裂。因此需要在焊接后先进行退火，消除焊接应力，降低焊缝硬度（通常需降低至400HV以下），并球化组织中的碳化物，从而消除脆性。由于将焊缝硬度降低至所需要的硬度以下需要进行长时间退火，时间过长导致无法采用在线退火，目前采用的工艺通常是将焊接后的双金属复合钢带盘卷，然后整体进行退火。但由于双金属复合钢带是呈盘卷状进行退火，退火后将不可避免产生各种变形，这些变形包括横向直线度变形、蛇弯变形、刀弯变形、扭曲变形，等等。但采用双金属复合钢带所加工的双金属切割工具对尺寸有很高要求，如GB/T25369-2010中明确规定了横向直线度、蛇弯、刀弯、扭曲、折弯变形的公差要求。在双金属带锯条实际生产中，经常出现产品尺寸超差造成报废的情况，主要原因就是双金属复合钢带在退火后形成的变形无法在后续工序生产中消除。因此，如果能够取消退火工序，或者采用其他在线式连续退火方式替代盘卷整体退火，可有效提高双金属复合钢带的尺寸精度，进而提高其所加工锯切产品的尺寸精度。如上所述，简化退火的关键是：①轧制工序可以有其他的替换工艺，采用非压力加工的方法实现轧制的目的——消除焊缝凸起；②锯齿成形工序可以有其他的工艺替换铣削等切削加工的方法。专利US6736029B2公开了一种去除双金属复合钢带焊缝凸起的方法，其采用磨削或磨削+抛光替代轧制。如果采用该专利的方法来消除焊缝凸起，即使焊缝硬度较高（如400HV~600HV）也可进行。而且，在专利US6736029B2中指出，采用磨削或磨削+抛光替代轧制，还可以避免轧制时形成焊缝凹陷的风险，而焊缝凹陷将会影响焊缝强度，提高所加工的锯切工具在使用时的焊缝失效风险。专利CN102145412B和专利CB104014938B均公开了一种采用激光切割加工锯齿形状的方法，这种方法可以替换铣削的方法来实现锯齿成形，而且激光切割对焊缝硬度并不敏感，也就是说如果采用激光切割替代铣齿来实现锯齿成形，即使焊缝硬度较高（如400HV~600HV）也可进行。因此，轧制和铣出锯齿都有相应的替代工艺，而且替代工艺对焊缝硬度不敏感。但另一个问题是，退火后的焊缝硬度和焊缝组织是否会影响最终淬火和回火后的焊缝强度。文献《退火工艺对机用锯条淬火回火硬度及锯切寿命的影响》（工具技术，2001，35（8）：18-19）指出，退火对机用锯条淬火回火硬度以及锯切寿命都没有显著影响。文献《双金属带锯条组织与退火冷却方式影响研究》（电焊机，2019，49（8）：99-103）指出，退火冷却方式对双金属带锯条组织也没有明显的影响。本专利技术人在试验中也发现了类似现象，淬火和回火焊缝硬度和强度对退火不敏感。由此可见，退火后的焊缝硬度和焊缝组织并不会影响最终淬火和回火后的焊缝强度。这样，采用更简化的退火工艺则有了可能。现有的双金属复合钢带的传统工艺流程为：原材料钢带——削边——焊接——退火——焊缝轧平——调平校直。其中，原材料钢带由供应商提供，为宽板通过分切后获得需求宽度的钢带。如：采用270mm宽板，供应商可分切为10卷26mm宽钢带，余下每边5mm的边料舍弃不用。削边目的是修整钢带的边缘。由于原材料钢带为分切后钢带，边缘有剪切以后的变形以及毛边（参见图1），其无法满足下一道工序焊接的需求，需要将其进行修整。通常为将其一边修整为直角边（参见图2），用于焊接高速钢钢丝，另一边则需要倒角（参见图3），作为最终产品的底边，可以延缓裂纹的萌生，延长产品寿命。焊接是采用高能密度焊（电子束焊或激光焊）将削边后的钢带和高速钢钢丝焊接在一起，其中高速钢钢丝焊接在钢带方形边一侧。退火的目的是消除焊接时的焊接应力，降低焊缝硬度，同时使焊缝的组织转变为球状珠光体（参见图4）。焊缝轧平是将焊接后复合钢带的厚度通过轧制的方法减少一定量，这里的压下率较小，约为厚度的2%-8%。主要原因是焊接后焊缝会有一个较小的凸起（参见图5），虽然凸起量不大，通常不大于0.1mm，但对后续的加工和最终产品的使用会产生影响，需要使其平整（参见图6）。调平校直的目的是调整钢带的纵向直线度、横向不平度，同时消除波弯等板形缺陷。综上来看，现有双金属复合钢带的制造方法具有如下缺点：1)现在生产双金属复合钢带的方法需要多道工序完成，其中光退火工序就需要1-2天的时间。生产周期长，生产效率不高。2)双金属复合钢带为盘卷状放置于退火炉中进行整体退火，在退火时盘卷的形状将会被保留，造成退火后双金属复合钢带发生形变，如横向平直度变形、刀弯变形、蛇弯变形等，这些变形造成双金属复合钢带的尺寸精度超差，如果在后续工序中无法解决，这些问题将会被保留到最终的锯切工具产品中，从而造成产品不合格。3)现在制造双金属复合钢带的方法，在轧制工序中焊缝位置容易形成凹陷，这个凹陷会对焊缝强度产生不利影响。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种双金属复合钢带的制造工艺及生产线，以实现在线式短流程制造双金属复合钢带。申请人研究发现，在上述传统工艺流程中，如果要实现在线式短流程制造双金属复合钢带，削边和退火是瓶颈。焊接的速度可调整的范围不大，但轧制和调平的速度可以在较大范围内调整且对产品质量的影响较小，因此轧制和调平的速度可以去适配焊接的速度。如果能够解决削边和退火工序的瓶颈，则完全可以实现在线式短流程制造双金属复合钢带。申请人在研究退火工艺时，发现引入感应退火后，可实现在2分钟内将焊缝硬度降至600HV以下。而且这种退火工艺可大大减少甚至消除焊接应力，并且将网状的组织转化为断续状（如此短的时间无法转化成球状），因此这种退火工艺也可一定程度改善焊缝脆性。为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：一种双金属复合钢带的制造工艺，包括如下步骤：...

【技术保护点】
1.一种双金属复合钢带的制造工艺，其特征在于，包括如下步骤：/nS1、提供原材料钢带；/nS2、通过成形砂轮对所述原材料钢带的侧边进行磨削处理，获得具有至少一个直角边的钢带；/nS3、在S2获得的钢带的一直角边上焊接一矩形钢丝后，依次进行第一次退火和第二次退火，获得焊缝硬度不高于600HV的钢带粗坯；/n其中，第一次退火为感应退火，第一次退火后，钢带的温度不低于700℃；第二次退火时，控制退火温度为750-850℃，退火时间不少于3min；两次退火过程中，保持钢带处于张紧状态；/nS4、对S3获得的钢带粗坯的2个面分别进行磨削处理，使得磨削后的钢带粗坯的厚度为磨削前的钢带粗坯的厚度的92-98%；或者，对S3获得的钢带粗坯的2个面分别依次进行磨削、抛光处理，使得处理后的钢带粗坯的厚度为处理前的钢带粗坯的厚度的92-98%；/nS5、对S4处理后的钢带粗坯进行滚轧校直，获得双金属复合钢带成品。/n

【技术特征摘要】
1.一种双金属复合钢带的制造工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1、提供原材料钢带；
S2、通过成形砂轮对所述原材料钢带的侧边进行磨削处理，获得具有至少一个直角边的钢带；
S3、在S2获得的钢带的一直角边上焊接一矩形钢丝后，依次进行第一次退火和第二次退火，获得焊缝硬度不高于600HV的钢带粗坯；
其中，第一次退火为感应退火，第一次退火后，钢带的温度不低于700℃；第二次退火时，控制退火温度为750-850℃，退火时间不少于3min；两次退火过程中，保持钢带处于张紧状态；
S4、对S3获得的钢带粗坯的2个面分别进行磨削处理，使得磨削后的钢带粗坯的厚度为磨削前的钢带粗坯的厚度的92-98%；或者，对S3获得的钢带粗坯的2个面分别依次进行磨削、抛光处理，使得处理后的钢带粗坯的厚度为处理前的钢带粗坯的厚度的92-98%；
S5、对S4处理后的钢带粗坯进行滚轧校直，获得双金属复合钢带成品。


2.根据权利要求1所述的制造工艺，其特征在于，S2中，磨削处理时，将成形砂轮成对地或交替地布置于原材料钢带宽度方向的两边；其中，原材料钢带每边的成形砂轮的数量至少为2个，沿原材料钢带运动方向看，原材料钢带的直角边的最后一个成形砂轮的磨削量＜0.1mm，该边其他成形砂轮的磨削量＜0.2mm。


3.根据权利要求2所述的制造工艺，其特征在于，S2中，所述钢带具有一直角边和一倒角边；磨削处理时，倒角边所对应的最后一个成形砂轮仅对倒角进行加工，该边其他成形砂轮的磨削量＜0.2mm。

【专利技术属性】
技术研发人员：贾寓真，刘国跃，
申请(专利权)人：湖南泰嘉新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43