CN105290725A

CN105290725A - 一种制备高精度环形研磨镜面钢带的方法

Info

Publication number: CN105290725A
Application number: CN201510657261.5A
Authority: CN
Inventors: 王永飞
Original assignee: Shanghai Naut Steel Belts Co Ltd
Current assignee: Shanghai Naut Steel Belts Co Ltd
Priority date: 2015-08-05
Filing date: 2015-10-12
Publication date: 2016-02-03
Anticipated expiration: 2035-10-12
Also published as: CN105290725B

Abstract

本发明公开了一种制备高精度环形研磨镜面钢带的方法；所述方法包括钢带材料的选型、无缝焊接、焊缝整平、焊缝初磨以及研磨镜面工序；选用抗拉伸强度为900～1600N/mm²、硬度为HV？300～450的钢带作为待焊接母带；无缝焊接后进行焊缝整平、初磨；采用具有两排多磨头的自动化研磨机对初磨后的环形钢带粗坯进行研磨至表面粗糙度至Ra？0.02μm以下。本发明通过严苛的钢带材料的选型、无缝焊接技术、整平初磨技术、研磨镜面技术及其它管控工序，使流涎机中的钢带机械强度更高、环形焊接处误差极小、表面粗糙度更小、使用寿命更长，最终使流涎法工艺的薄膜产品可以更薄、色泽一致、厚薄均匀，进而改善原有钢带品质的不足。

Description

一种制备高精度环形研磨镜面钢带的方法

技术领域

本发明涉及流涎设备用钢带技术领域，具体涉及一种制备高精度环形研磨镜面钢带的方法。

背景技术

聚酰亚胺膜(PI)，PVA膜，试孕膜，记忆卷片等涉及流涎法的工艺中，作为设备核心部件的钢带直接关系到成型产品的厚度、均匀性、剥离性、色差及透明度等，只有高质量的钢带表面才能制造出高性能的薄膜。

然而，当前的行业调研表明，带式流延机、挤压成型机等设备中所使用的钢带多式多样，并没有明确的行业标准的约束，致使生产出的产品品质参差不齐；如：钢带表面粗糙度过高将导致不易剥离或是产品色泽度差，整条钢带厚薄不均(主指焊缝)致使连续成型的电子薄膜或是其它产品都达不到一致性的厚度，钢带的机械性能太低，致使钢带容易拉伸变形，钢带的直线度和平坦度不好会导致运行的过程中跑偏等现象。为满足薄膜类终端客户的要求，为提高薄膜产品的质量，钢带制作商开始致力于精密抛光钢带的研发。

在现有抛光镜面钢带的生产中，大多是直接采用钢厂生产的普通冷轧不锈钢卷板，多机组连续化镜面抛光，达到所谓的“8K镜面”效果。然而，这种抛光工艺并不适用于环形镜面钢带，其表面精度和环形焊接区域的镜面精度很难控制，进而容易造成产品厚薄不均；并且，该抛光工艺仅起到改善钢带表面光亮度的作用，并不能解决传送用途镜面钢带的综合技术。

通过对现有文献的检索发现，申请号为201410394817.1的中国发明专利申请公开了一种环形钢带的加工工艺，其通过将厚钢带焊接再进行旋压使钢带变薄，从而获得所需周长的环形钢带。该方法能够精确地控制环形钢带的周长，但不能生产宽度超过1000MM，周长超过20米以上的钢带，同时也没有解决钢带表面粗糙度问题(高精度镜面)。因此，该发明专利申请公开的环形钢带仅适用于普通、小范围的输送与传动行业。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种制备用于流涎法工艺中专用的高精度环形研磨镜面钢带的方法。本发明制得的成品镜面环形钢带通过严苛的钢带材料的选型、无缝焊接技术、焊后整平技术、研磨镜面技术及其它管控工序，使流涎机中的钢带机械强度更高、环形焊接处误差极小、表面粗糙度更小、使用寿命更长，最终使流涎法工艺的薄膜产品可以更薄、色泽一致、厚薄均匀，来改善原有钢带品质的不足。因此，本发明制得的高精度环形研磨镜面钢带可在特种环境下用于传动、输送，模具等作用，适用于具有极高要求的流涎法工艺和复合工艺中连续化模具定型等用途。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明涉及一种制备高精度环形研磨镜面钢带的方法，所述方法包括如下步骤：

S1、钢带材料的选型：选用抗拉伸强度为900～1600N/mm²、硬度为HV300～450、不平度为≤5mm/2米的钢带作为待焊接母带；原材料产地多用为日本钢厂非标定制；

S2、无缝焊接：将母带两端的端口修齐，分别放置在焊接夹具工作区域，零缝隙对缝；在对缝处进行焊接，形成环形钢带粗坯；

S3、焊缝整平：将焊缝高低处整平(辊压或敲打的方式去除残余机械应力达到整平的目的)，去除残余应力，使焊缝处的平坦度与母带基本一致；

S4、焊缝初磨：对整平后的环形钢带粗坯进行初磨，初磨至与母带厚度相比，焊缝厚薄误差控制在0.02mm内；

S5、研磨镜面：采用具有两排多磨头的自动化研磨机对焊缝初磨后的环形钢带粗坯进行研磨至表面粗糙度至Ra0.02μm以下。

优选的，所述步骤S1中，还包括将选用的钢带裁剪至预定的宽度和长度的步骤，所述裁剪要求直线度在2mm以下/50米。

优选的，步骤S1中，所述待焊接母带的厚度为0.5～1.2mm，宽度为200～2000mm，长度为1～100m/条，平整度≤2mm/m²，表面无任何划痕、针眼及黑斑。更优选厚度为0.8～1.2mm，宽度为200～1500mm。

优选的，步骤S2中，所述焊接夹具工作区域的开槽两侧分别设有带有气囊的压板；所述母带两端的端口放置在焊接夹具的开槽中间，并用所述压板压紧，此时压板施用的压力为4～6bar，所述压板靠近母带端口的一侧与母带端口的距离为1.5～2.5mm。

优选的，步骤S2中，所述焊接选用焊接电流为25～40A，焊接行进速度控制在15～20cm/min。

优选的，步骤S2中，使用TIG精密焊接机在对缝处进行焊接。本发明选用的是抗拉伸强度为900～1600N/mm²、硬度为HV300～450、不平度为≤5mm/2米的钢带，如：日本进口的冷轧硬态不锈钢带(或是热处理后的硬态不锈钢带)，化学牌号可以是不锈钢SUS301、SUS304、SUS316L或是SUS630；由于其机械性能与较同材质的国产钢带高出60％或以上，使其焊接品质远远高于国产钢带(优越性表现在焊后变形量小，焊缝处的抗拉伸强度高)。要实现高精度环形研磨镜面钢带势必要求在该步骤实现无缝焊接，本发明通过大量的创造性劳动发现，焊接夹具上压板靠近母带端口的一侧与母带端口的距离为1.5～2.5mm，使用的压力为4～6bar，可使得钢带两端口实现零缝隙对缝；使用日本松下TIG精密焊接机在对缝处进行焊接，控制焊接电流为25～40A，焊接行进速度在15～20cm/min，方可实现真正的无缝焊接。

优选的，步骤S3中，所述焊缝整平具体为：使用硬质平面锤均匀敲打焊缝处，使轻微凸凹的焊缝变得平整，同时也达到了去除残余应力的目的。

优选的，步骤S4中，所述初磨具体为：采用80#的钢砂片均匀且快速的将整平后的环形钢带粗坯磨一遍，再使用120#偏心打磨机，均匀在焊接区域来回打磨，直至焊接处凸起的焊缝磨平至焊缝厚薄误差控制在0.02mm内(与母带厚度相比)。

优选的，步骤S5中，所述研磨包括：焊缝初磨后的环形钢带粗坯用400#磨石加水粗磨，再使用800#磨石加水细磨，最后喷洒研磨液至环形钢带粗坯表面，采用无杂质的羊毛轮进行研磨；所述研磨液为每10L水，加入500g研磨粉、0.5L的85％硝酸、0.5L的表面光亮剂配置而得。本发明的镜面研磨工艺是制得高精度环形研磨镜面钢带的关键，本发明通过对研磨工艺付出了大量创造性的研究，最终发现在前述焊后整平以及焊缝初磨的基础上采用两排多磨头自动研磨机结合400#磨石加水粗磨、800#磨石加水细磨、以及特定研磨液羊毛轮研磨方可达到高精度要求。

优选的，步骤S5中，所述自动化研磨机的转速控制在1200～1600转/分钟。

优选的，所述步骤S5后还包括海绵加水研磨、冲洗的步骤。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、对于高精度环形镜面钢带本身来说：

1.1环形钢带在高温及高压力运行过程中，不会使钢带轻易变形、拉伸、磨伤等；

1.2使环形镜面钢带表面无任何“桔皮”现象、磨头印迹；

1.3使环形镜面钢带的粗糙度达0.02μm以下，最低可达0.008μm(Ra值)；

1.4使环形钢带焊接处的不变形及焊后下陷现象，其焊接区域的误差控制在0.015mm以内。

2、对于应用的领域来说，绝对提高产品的均匀性、一致性及剥离效果。

3、对于用户来说，打破欧洲两家公司的全球性垄断。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为待焊接钢带的裁切示意图；

图2为待焊接钢带的制边示意图；

图3为焊接夹具的结构示意图；

图4为焊接的效果示意图；

图5为自动化研磨机研磨工艺流程示意图；

其中，1、钢带裁剪刀，2、钢带，3、钢带打磨机，4、紫铜板，5、下机架，6、上压板，7、自动焊机。

具体实施方式：

下面结合实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干调整和改进。这些都属于本发明的保护范围。

为流涎法工艺和复合工艺中连续化模具定型用途的环形钢带，其特殊使用环境的要求使得其性能有着极高的要求。

本实施例涉及一种适用于上述用途的制备高精度环形研磨镜面钢带的方法，其包括如下步骤：

步骤1、选料：采用日本进口的冷轧硬态不锈钢带，化学牌号可以是不锈钢SUS301、SUS304、SUS316L或是SUS630，其抗拉伸强度在900～1600N/mm²，硬度HV300～450之间，依不同的使用工况或是用户指定的要求来决定其选型。

具体选料如下：

○适应订制环形镜面钢带的相关范围：

化学牌号：不锈钢SUS301SUS304SUS316LSUS630

厚度：0.2～1.2mm之间

宽度：2000mm或以下

长度：1～100m之间/条

○列举机械性能方面的不同，见表1：

表1

○列举化学性能的相同点，见表2：

表2

○钢带级别选型标准

依使用环境来决定其化学牌号及机械性能类别.

○钢带基料的选择标准

母带平整度≤2mm/m²，表面无任何划痕、针眼及黑斑(杂质)现象才可以作为环形镜面钢带的母带用料。

步骤2、裁剪及制边

通过“两点一线”的方式，将多余的宽度使用机械剪或是其它自动方式裁除，一般不要采用切割机的方式来裁剪，因为这种高温切割方式，会导致钢带边部的机械性能与晶体组织发生变化。本发明通过“两点一线”法裁剪钢带，最重要的原因就是要控制钢带的直线度，来保障运行中的钢带才不会跑偏，要求直线度在2mm以下/50米，裁切示意图如图1所示，使用钢带裁剪刀1“两点一线”法将钢带2裁剪至预设的长度和宽度。

当钢带边部裁切完毕后，需要将边部倒圆角，如采用钢带打磨机3将边部倒圆角，制成非常光滑的边部(图2)，这样做的目的是减少运行中钢带的裂口。

步骤3、焊接

3.1焊接之前需要做好的准备。

首先将一条钢带的两端分别裁剪成90度直角，修磨至无毛刺后把两端的端口对拼，使对拼处达到“零缝隙”，即肉眼观察无明显间隙，或是使用0.02MM厚的塞尺测试，如果在对缝处不能塞进即可达标。

3.2准备焊接夹具(焊接工装)。

本发明的焊接夹具的结构示意图如图3所示，将一条钢带2的两端放置下机架5上的带有开槽的紫铜板4中间，采用两条带有气囊的上压板6压紧，在压紧之前，需要调整上压板6与钢带2的两个端口的距离分别为1.5至2.5mm之间。适用于本发明的焊接夹具，才可以有效保障其焊接品质；

3.3准备TIG焊接机。

选用进口的自动焊机7，来保障起弧和电流的稳定型，最后将焊接的直柄焊枪安装在自动行走小车来回调试，使钨针的最中心点在钢带的对缝中间行走即可。

可选用TIG精密焊接机(松下、三社、肯比等品牌)，要求电流稳定(当达到3A时起弧时都要保证稳定其各项性能指标的稳定性)

3.4焊接。

焊接电流调至25～40A，焊接行进速度控制在15～20cm/min，具体电流和焊接速度，依焊前试验结果为准。真正焊接时需要固定电流、速度、氩气流量，焊接时需要观察熔池的宽度，始终保持其均匀性。焊接效果及品质如图4所示，非常均匀的一条金属线，宽窄一致，表面呈金黄色或是银白色，最主要一点就是表面无气孔和针眼现象。

步骤4、焊后整平以及焊缝初磨

4.1将焊接完毕后钢带整平(辊压或敲打的方式去除残余机械应力达到整平的目的)过后开始初磨，首先采用80#的钢砂片均匀且快速的磨一遍，然后再使用120#偏心打磨机，均匀在焊接区域来回打磨，直至焊接处凸起的焊缝磨平且达到一致性.

4.2检验：初步打磨的焊缝厚薄误差控制在0.02mm内(与母带厚度相比).

步骤5、环形钢带研磨

5.1将已焊接和对焊缝初磨的环形钢带放置在自动化研磨机上准备整体环形研磨。

5.2本发明要求的自动化研磨机为两排多磨头(即单排7个磨盘为一组，共两组，磨盘直径为∮150MM)，每个磨头可上下调节，正式研磨时根据钢带厚度和材质的机械性能调节下压力的大小，转速控制在1200～1600转/分钟。本发明不能使用过多磨头的原因在于，以免出现研磨瑕疵后要去一个个的排除个别磨头的质量问题。

5.3自动化研磨机研磨工艺过程如图5所示：

焊缝初磨后的环形钢带粗坯用400#磨石加水粗磨，再使用800#磨石加水细磨，最后喷洒研磨液至环形钢带粗坯表面，采用无杂质的羊毛轮进行研磨；所述研磨液为每10L水，加入500g研磨粉、0.5L的85％硝酸、0.5L的表面光亮剂配置而得；然后海绵加水研磨、冲洗即可。

在每个加工打磨及研磨阶段，需要重复约四次过程。

步骤6、最终检验

6.1检验手段及工具

6.1.1测厚仪

6.1.2粗糙度仪

6.1.3刮尺

6.1.4感观检验

经检验，本发明制得的最终合格品性能如下：

厚度误差(与母带相比)：±0.015mm内；

粗糙度Ra值在0.02μm以下(依用户和工况要求)；

整带平整度在≤1mm/m²，焊缝平整度在0.02MM以下；

感观要求：无明显色差、划痕、磨头印、桔皮现象等。

综上所述，本发明通过严苛的钢带材料的选型、无缝焊接技术、焊缝初磨技术、研磨镜面技术，使流涎机中的钢带机械强度更高、环形焊接处误差极小、表面粗糙度更小、使用寿命更长，最终使流涎法工艺的薄膜产品可以更薄、色泽一致、厚薄均匀，进而改善原有钢带品质的不足。需要指出的是，本发明的钢带材料的选型、无缝焊接技术、焊缝整平、焊缝初磨技术、研磨镜面技术的环环相扣、相辅相成，缺少其中任一环节或是任一环节工艺不到位都将导致无法获得本发明的高精度镜面环形钢带。

本发明提供的高精度镜面环形钢带，具有以下几点特性：

1、本发明所指的钢带是指特种环境下用于传动、输送、模具等作用，也是环形状态，不是市面上随意所见的各种材质的卷状钢带。

2、本发明选择的钢带机械性能较普通钢厂出品的同类化学牌号的钢带具有明显的提高。

3、本发明所涉及焊接也非一般高要求的焊接技术，本发明要求的焊接是将宽幅(1000mm或以上)的薄钢带(0.2～1.0mm)焊接成环形后，和母带一样厚、平及性能相当。

4、本发明所述的镜面也是非一般高要求的镜面，不仅要求光亮度，还有极高的表面粗糙度(粗糙度达0.02μm以下)。

本发明提供的高精度镜面环形钢带与现有的普通抛光卷带相比：1)改变了各项精度，2)提高产品品质，3)可用于传动和输送4)可应用在更多行业的定厚和成型(如连续化压机***及流涎薄膜行业)。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims

1.一种制备高精度环形研磨镜面钢带的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

S1、钢带材料的选型：选用抗拉伸强度为900～1600N/mm²、硬度为HV300～450、不平度为≤5mm/2米的钢带作为待焊接母带；

S3、焊缝整平：将焊缝高低处整平，去除残余应力，使焊缝处的平坦度与母带基本一致；

S5、研磨镜面：采用具有两排多磨头的自动化研磨机对焊缝初磨后的环形钢带粗坯进行研磨至表面粗糙度至Ra0.015μm以下。

2.根据权利要求1所述的制备高精度环形研磨镜面钢带的方法，其特征在于，所述步骤S1中，还包括将选用的钢带裁剪至预定的宽度和长度的步骤，所述裁剪要求直线度在2mm以下/50米。

3.根据权利要求1或2所述的制备高精度环形研磨镜面钢带的方法，其特征在于，步骤S1中，所述待焊接母带的厚度为0.5～1.2mm，宽度为200～2000mm，长度为1～100m/条，平整度≤2mm/m²，表面无划痕、针眼及黑斑。

4.根据权利要求1所述的制备高精度环形研磨镜面钢带的方法，其特征在于，步骤S2中，所述焊接夹具工作区域的开槽两侧分别设有带有气囊的压板；所述母带两端的端口放置在焊接夹具的开槽中间，并用所述压板压紧，所述压板靠近母带端口的一侧与母带端口的距离为1.5～2.5mm。

5.根据权利要求1所述的制备高精度环形研磨镜面钢带的方法，其特征在于，步骤S2中，所述焊接选用焊接电流为25～40A，焊接行进速度控制在15～20cm/min。

6.根据权利要求1所述的制备高精度环形研磨镜面钢带的方法，其特征在于，步骤S2中，是使用TIG精密焊接机在对缝处进行焊接。

7.根据权利要求1所述的制备高精度环形研磨镜面钢带的方法，其特征在于，步骤S3中，所述焊缝整平具体为：使用硬质平面锤均匀敲打焊缝处，使轻微凸凹的焊缝变得平整，同时也达到去除残余应力的目的。

8.根据权利要求1所述的制备高精度环形研磨镜面钢带的方法，其特征在于，步骤S4中，所述初磨具体为：采用80#的钢砂片均匀且快速的将整平后的环形钢带粗坯磨一遍，再使用120#偏心打磨机，均匀在焊接区域来回打磨，直至与母带厚度相比，焊缝厚薄误差控制在0.02mm内。

9.根据权利要求1所述的制备高精度环形研磨镜面钢带的方法，其特征在于，步骤S5中，所述研磨包括：焊缝初磨后的环形钢带粗坯用400#磨石加水粗磨，再使用800#磨石加水细磨，最后喷洒研磨液至环形钢带粗坯表面，采用无杂质的羊毛轮进行研磨；所述研磨液为每10L水加入500g研磨粉、0.5L的85％硝酸、0.5L的表面光亮剂配置而得。

10.根据权利要求1所述的制备高精度环形研磨镜面钢带的方法，其特征在于，步骤S5中，所述自动化研磨机的转速控制在1200～1600转/分钟；所述步骤S5后还包括海绵加水研磨、冲洗的步骤。