余敘斌

卷尺分尺面和尺簧兩大部分，市場上常見的不銹鋼卷尺尺面為不銹鋼材質，而尺簧基本采用普通彈簧鋼淬火加中溫回火而成。這樣制成的不銹鋼卷尺在普通大氣環境中具有一定的耐腐蝕性，但在海上作業或海水環境下極易被腐蝕而失效，甚至遠不如普通卷尺經久耐用，超出一般人的想象。

為克服普通不銹鋼卷尺海上作業壽命低的問題，首先我們選擇尺面尺簧相同材質從而保證尺簧尺面有相同的電子電位差，不會形成電池效應；其次選擇合適的不銹鋼材料，既要保證耐腐蝕性、耐磨性還要有足夠的彈性，從而確保卷尺的正常使用。

在大氣或者其它腐蝕介質中，具有良好抗腐蝕能力的鋼，稱為不銹鋼，它實際上還包括耐酸鋼，按組織類型不同，分為鐵素體型、馬氏體型、奧氏體型、奧氏體-鐵素體型（雙相鋼）和沉淀硬化型五類。不銹鋼的鋼號雖然很多，但基本上不外兩個系列，即Cr13系不銹鋼和18-8鉻鎳系奧氏體不銹鋼。

Cr13型不銹鋼含12-14%的鉻，由于在鋼的基體中溶入超過11.7%的Cr能使基體的電極電位跳躍式提高，從而大大提高鋼的抗蝕性。另外在材料表面形成3-5nm的致密Cr2O3鈍化膜，隔絕了空氣中的氧氣與鋼材基體的進一步接觸，起到根本性的防銹作用，此類不銹鋼只適用于普通大氣環境中。

18-8鉻鎳系不銹鋼，由于含有較高的鎳且在室溫下呈奧氏體單項組織，所以它與Cr13不銹鋼相比具有更高的耐蝕性，在低溫、室溫及高溫下均有較高的塑性和韌性，以及較好的冷作成型和焊接性。但室溫下的強度較低，晶間腐蝕及應力腐蝕傾向較大，切削加工性較差。此類不銹鋼普遍耐腐蝕性能較好，由于成分的差異對特定的環境具有更好的耐腐蝕適應性。

奧氏體不銹鋼在加熱時無相變，因此不能通過熱處理強化。只能以提高鋼的耐腐蝕性能進行熱處理。所以其熱處理工藝有固溶處理、除應力處理和穩定化處理。提高奧氏體不銹鋼強度的辦法就是形變強化即冷軋加工，經冷軋加工的不銹鋼在后續的加工、使用過程中會進一步發生組織轉變，造成局部變形、彈性不穩定、回彈不到位等缺陷形成報廢，為此需對有特定要求的鋼帶進行去應力退火。

從以上的分析中可以看出，制造不銹鋼卷尺尺簧的材料只能選擇18-8系列奧氏體不銹鋼。考慮到尺簧的高彈性以及高耐腐蝕性能要求，我們第一選擇12Cr17Ni7系列不銹鋼帶，結合尺簧的高硬度要求HV550-590，基本只能使用山西太鋼集團不銹鋼有限公司生產的301B不銹鋼帶制造。

為達到尺簧用不銹鋼帶的高硬度與高彈性性能要求，我們采用以下工藝流程：選料-粗軋-固溶處理-精軋-清洗-拉矯-去應力退火-防銹處理-清洗-反拉矯-粗分剪-分剪刮邊-包裝入庫。具體過程介紹如下：

一、選料

選擇太鋼不銹鋼集團生產的301B冷軋不銹鋼帶，厚度為0.7mm，原始質保書上的硬度HV200以上，抗拉強度900MPa以上；成分控制：Si含量0.7-0.9%，Mn含量0.7-1.0%，Cr含量16.5-16.8%，Ni含量6.6-7.0%；按成分計算Md（30）值，計算公式Md（30）=551-[462*（Ni+Mn）]-9.2*Nb-8.1*Cu-29*C-13.7*Mo-18.5*Si-68*Ti，結果盡量控制在50℃以上；

二、粗軋

在美國森吉米爾二十輥軋機上軋制，張力系數控制在150-400N/mm2，壓下道次0.7-0.52-0.42-0.35，公差按-0.01mm控制，下卷襯紙；

三、固溶處理

將粗軋鋼帶以8-10m/min的速度在溫度為1100-1140℃光亮退火線上退火，爐內張力系數0.4-0.6Kg/mm2，其中的純氫或氨分解氣體一方面起保護作用，另一方面也作為冷卻介質對鋼帶進行快速冷卻；

四、精軋

將固溶處理的鋼帶在二十輥軋機上軋制，軋制道次：0.35-0.3-0.26-0.21-0.17-0.135-0.12，第一道軋制時嚴格控制軋制張力，前張力系數150N/mm2，后張力系數200N/mm2，軋輥選用普通Ra0.3-0.4um，軋制速度70M/min，此時軋制無拉鋼，鋼帶表面溫度不超過40℃，第二道軋制前后張力系數按200-250N/mm2，軋輥選擇Ra0.3-0.4um普通工作輥，軋制速度90M/min，鋼帶表面溫度不超過50℃，后4道次軋制張力300-350N/mm2，軋制速度可提高到120M/min，3-5道次選擇普通軋輥，最后一道次選擇Ra0.15-0.3um的工作輥，使最終的成品鋼帶表面粗糙度控制在Ra0.15-0.25um之間，相對細膩，軋制后的硬度應該在HV520-550之間。

五、清洗

將軋制好的鋼帶在脫脂清洗機組上以100m/min的速度脫除軋制時殘留在鋼帶表面的軋制油，卷取張力控制在300-450N/mm2，可以適當選擇上限，為后續的拉矯作準備；

六、拉矯

將清洗后的半成品鋼帶在德國unger公司生產的二十三輥拉矯機上進行矯直，使鋼帶的不平度不超過1.0mm；

七、高溫去應力退火

將經過拉矯的鋼帶在罩式爐中以50℃/h的速度升溫，達到350℃左右保溫10-25h，視成品鋼帶的使用條件及裝爐量而定，必須有純氫或氨分解氣體作保護，同時罩式爐必須帶強對流裝置的，以確保鋼帶加熱均勻組織穩定一致；采用350℃高溫去應力退火的鋼帶成品硬度HV550-590；

八、防銹處理

將經過高溫去應力退火的鋼帶在軋機重卷機上重卷到實心卷筒上，仿軋制過程在軋機上倒卷，不塞入工作輥，開啟噴淋軋制油，壓下擠油輥重卷。此工序看似簡單但非常重要，它確保鋼帶在隨后的加工、儲存、使用過程中不生銹；

九、二次清洗

將噴淋重卷后的鋼帶在放置2小時后可以再次清洗，工藝與前相同，最終客戶使用的鋼帶是無油防銹狀態，不需要特別清洗；

十、反拉矯

將去應力浸油清洗后的鋼帶在二十三輥拉矯機上進行反向拉矯，確保成品鋼帶的板型滿足客戶要求；

十一、粗分剪

因為成品分剪條數較多，無法一次分剪，只能將反拉矯的鋼帶先按照成品寬度一剖三。

十二、分剪刮邊

將一剖三的鋼帶按客戶要求逐條進行分剪，分剪的同時進行刮邊處理，刮邊的形狀是圓邊，最好是邊部磨削，因為最終制成的尺簧使用的是鋼帶原始邊，邊部的應力集中情況會嚴重影響尺簧的疲勞壽命。

十三、包裝入庫

將分剪刮邊好的鋼帶進行包裝，首先包覆塑料薄膜，然后包覆復合包裝紙，最后在木架外面套上塑料袋，起到防水防雨淋的作用。

采用本工藝生產的尺簧用去應力不銹鋼帶，配合使用同材質的不銹鋼尺面，減小了尺簧與尺面之間的電子電位差異，其耐海水防銹性能大大提高，因為尺簧硬度很高且均勻，所以彈性好，收縮力大而均勻，再就是采用刮邊（磨邊）處理，邊部的應力集中問題基本消除，尺簧的疲勞壽命大大提高，完全能滿足卷尺使用要求。

本生產方法已申請發明專利，申請日期：2015.11.19，并于2017.07.07獲得授權，專利號為ZL 2015 1 0798083.8。