專利名稱：冷軋和硬化帶鋼產品的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種冷軋和硬化帶鋼產品，該產品由適于生產涂布刀片和刮刀片的常規冶金方法生產。特別地，本發明涉及一種由含有合金添加物的鋼組合物制成的鋼帶產品， 所述合金添加物與合金中的碳形成碳化物，從而提高了合金的強度和耐磨性。
背景技術：
帶鋼產品以例如涂布刀片、刮刀片以及起皺刀片(cr印e blades)的形式應用于造紙和印刷工業。這些刀片的共同之處在于它們都相對較薄較長，同時對直線度、耐磨性及強度有很高的要求。例如，涂布刀片被用于將涂布泥漿(coating slip)涂布在紙幅上。通常通過反向軋輥提供的背壓力使這些刀片緊貼在移動的紙幅上，或者當進行雙面涂層時通過一個在紙幅相反側的刀片提供背壓力。為了提供平滑的高質量的涂層，涂布刀片必須是直的。常規規格是涂布刀片經機械加工的刀刃的直線度相對于整個直線度的偏差不得超過 0. 3mm/3，OOOmm涂布刀片長度。此外，在印刷過程中任何計劃外的中斷，其代價都十分昂貴， 因此，涂布刀片應具有高的耐磨性能和可以預估的壽命。由于傳統碳素鋼具有很高的硬度， 其已經被用于生產造紙和印刷工業用的刀片。為了提高強度和耐磨性，曾提出在組合物中使用可以導致形成碳化物的添加物。 EP 0 672 761和US 6 547 846公開了與此有關的例子。EP 0 672 761描述了一種含有 2. 6% Cr、2. 3% Mo、2% V、0. 55% C、l. 0% Si 和 0. 8% Mn 的鋼合金。US 6 547 846 公開了一種含有 4. 0% Cr,2. 0% Mo,2. 0% W、1· 0-1. 8% V、0. 32-0. 35% Μη、0· 46-1. 0% Si 和 0.48-0. 75% C的鋼合金。此外，US 6 632 301 B2公開了多種鋼合金，其含有最高達2. 6% 的Cr、最高達2. 3%的Mo、最高達0. 56%的W以及最高達0. 9%的V。碳化物形成元素的引入和由此帶來的最終鋼產品中硬質碳化物的分布，提高了材料的硬度和耐磨性。只有硬度并不能使計劃用作造紙和印刷工業用刀片的材料成為最理想的。這種刀片與其它表面接觸的部分通常是薄的刀刃。磨損應當是小的，但同時也是可控的和沿接觸面是均勻的。引入碳化物的缺點是，如果碳化物太大，就會增加刀刃形成缺口的風險，因為刀片刀刃處的厚度可能與碳化物的尺寸處于相同的量級。因此，仍需要有一種耐磨、具有高強度的鋼組合物，并且通過熔化、澆鑄、鍛造、熱軋、冷軋和最終熱處理即可相對簡單生產和處理所述鋼組合物。

發明內容
本發明的一個目的是提供一種適用于高磨損應用的帶鋼產品，例如涂布刀片、刮刀片以及起皺刀片。通過權利要求1中限定的帶鋼產品來實現本發明的目的。本發明涉及一種帶鋼產品，其由具有如下組成的鋼合金構成，以重量％計C 0.4-0. 8、Si 0.4-1. 2、Mn 0.2-0. 55、Cr 3. 5-4. 5、W 1.5-4.0、Mo 1. 0-1. 8，其余為 Fe 和通常存在的雜質。所述帶鋼產品優選用于印刷和造紙工業用刀片，例如涂布刀片、刮刀片以及起皺刀片。本發明帶鋼產品的硬度約為670HV，并在磨損測試和試生產中表現出優異的耐磨性。由于所述具有創造性的帶鋼產品，使生產例如具有顯著提高的壽命、并因此減少了造紙和印刷生產線停機時間的涂布刀片成為可能。控制帶鋼產品中碳化物尺寸分布的可能性，使得提供具有薄刃但具有顯著降低形成缺口傾向的刀片成為可能。本發明的其它特點及優點將在如下的詳細描述和獨立權利要求中闡述。


圖la-d 圖中顯示了關于相及不同相含量的Thermo-Calc評價結果；圖2a_c 圖中顯示了根據本發明制成的帶鋼產品與市售產品在如下不同介質中的對比磨損試驗結果，a)工藝用水，b)去離子水和c)平均結果；和圖3 圖中顯示了硬化帶鋼的碳化物尺寸分布。
具體實施例方式本公開的鋼優選通過常規方法生產，例如熔化、澆鑄、鍛造、熱軋和冷軋。由于最終產品的尺寸很薄，使得其它方法如粉末冶金法不太適合，這是因為碳化物的尺寸及分布需要小心控制。并且，控制粉末中的氧含量的難度，以及因此導致的最終產品中含有氧化物， 使得粉末技術不具備吸引力。現在將更詳細地解釋鋼組合物中的不同合金元素的效果和含量。碳碳含量影響該材料的淬硬性及其硬度。為使材料硬化，C含量需要至少約為0. 4重量％。當碳的含量更高時，碳仍能形成碳化物，并由此進一步增加合金的硬度。但是，過高的C含量會導致加工困難。因此應將C含量限制在最高0.8重量％。對于本發明的合金， 選擇碳含量為0. 4-0. 8wt%，以達到合適的碳化物含量和良好的淬硬性。根據本發明的一個實施方式，碳含量為0.45-0. 7wt%。通過TermoCalc計算而確認碳含量的范圍，如圖la_d 所示，碳含量分別為0. 5 (a) wt %、0. 55 (b) wt %、0. 6 (c) wt %和0. 65 (d) wt %。其它成分如表 1中試樣A所示。硅硅作為生產工藝、例如脫氧工藝的產物會一直存在。然而，它也在需要淬透時對硬化過程起促進作用。此外，它還改進高溫強度。然而，過高水平的硅會使鐵素體穩定，這對于高強度材料不是理想的。根據本發明合金的組成，硅的含量為0. 4-1.2wt%。根據一個實施方式，含量最大為0. 4-0. 9wt %。錳Mn作為生產工藝的產物而存在，其中其可改進脫氧作用，并中和硫的破壞性影響。 它也改進了屈服強度和抗拉強度，并有助于淬透。過高水平的Mn可能會導致高水平的殘余奧氏體，考慮到殘余奧氏體的風險，其中合適的Mn含量取決于其它合金元素。根據本發明成分，Mn含量為0. 2-0. 55wt%，根據一個實施方式，Mn含量為0. 20-0. 40wt%。鉻
鉻改進了合金強度及耐磨性。它與碳形成碳化物。通過在空氣、油、水中淬火時使得形成足夠的馬氏體，Cr還可賦予鋼足夠的淬硬性。但是，過高的Cr含量會使一些希望得到的碳化物不穩定，例如V的碳化物。根據本發明的成分含有3. 5-4. 5wt%的Cr。鎢鎢與碳形成碳化物。因此，它提高了耐磨性。此外，由于W抑制了貝氏體的形成其有助于淬透。W還改進了高溫強度。它還使材料具有良好的刃鋒利度。根據本發明，需要 1. 5wt%的鎢含量以達到正面效果。然而，過高的鎢含量加上高碳含量會在生產初期產生過多的碳化物，即，初生碳化物，并因此導致材料加工困難，例如通過熱軋加工的材料加工。因此，本發明合金成分中的最高W含量被限制為%，優選最高2. 5wt %。根據一個實施方式，W 含量為 1. 5-2. 5wt%。鉬Mo提高合金的高溫強度。與合金中的一些其它元素一樣，Mo也與碳形成碳化物。 它還提高了屈服強度，并有助于淬透。過高的Mo含量會使鋼在加工過程中更傾向于被氧化，這將使生產過程更加困難。因此，本發明合金成分含有1-1. 8wt%的Mo。雜質除上述元素外，由于所用廢料的成分，一些雜質經常會出現。這些雜質的例子是Ni 和Cu，這兩種元素每種含量應分別被限制為最高0. 2wt%。此外，雜質還會因常規存在的為例如脫氧作用或熱延展性的煉鋼合金添加物而出現。通過熔煉爐中的常規冶金工藝、重熔、澆鑄、鍛造和熱軋，生產了多個試樣，其標稱組成均在本發明鋼的組成范圍內。試樣的平均值在表1及下文中以試樣A表示。表1還示出了市售對比試樣，其中試樣B是對應于EP 0 672 761中公開的合金的鋼組合物，試樣C 是傳統的碳素鋼，試樣D是一種高Cr合金。其含量以重量％形式給出。表 權利要求
1.一種帶鋼產品，其特征在于它由具有如下組成的鋼合金構成，所述組成以重量％計為C 0.4-0.8 Si 0.4-1.2 Mn 0.2-0.55 Cr 3.5-4.5 W 1.5-4.0 Mo 1.0-1.8余量為!^e和通常存在的雜質。
2.根據權利要求1所述的帶鋼產品，其特征在于其C含量為0.45-0. 7重量％。
3.根據權利要求1所述的帶鋼產品，其特征在于其Mn含量為0.20-0. 40重量％。
4.根據權利要求1所述的帶鋼產品，其特征在于其W含量為1.5-2.5重量％。
5.根據權利要求1所述的帶鋼產品，其特征在于所述鋼合金包括碳化鎢和碳化鉻，所述碳化物的直徑小于1 μ m。
6.根據前述任一項權利要求所述的帶鋼產品，其特征在于其通過常規冶金法生產。
7.用于印刷應用的刮刀片，其由前述任一項權利要求所述的帶鋼產品制成。
8.用于紙漿和造紙工業的涂布刀片，其由前述任一項權利要求所述的帶鋼產品制成。
9.用于紙漿和造紙工業的起皺刀片，其由前述任一項權利要求所述的帶鋼產品制成。
10.用于印刷應用的標簽模具，其由前述任一項權利要求所述的帶鋼產品制成。
全文摘要
本發明涉及冷軋和硬化帶鋼產品，具體涉及一種帶鋼產品，其由具有如下組成的鋼合金構成，所述組成以重量％計為C 0.4-0.8、Si0.4-1.2、Mn 0.2-0.55、Cr 3.5-4.5、W 1.5-4.0和Mo 1.0-1.8，余量的Fe和通常存在的雜質。該帶鋼產品優選用于印刷和造紙用刀片，例如涂布刀片、刮刀片以及起皺刀片。
文檔編號C22C38/22GK102373373SQ201110246690
公開日2012年3月14日 申請日期2011年8月23日 優先權日2010年8月23日
發明者瑪麗亞·桑德韋斯特 申請人:山特維克知識產權股份有限公司