余叙斌

卷尺分尺面和尺簧两大部分，市场上常见的不锈钢卷尺尺面为不锈钢材质，而尺簧基本采用普通弹簧钢淬火加中温回火而成。这样制成的不锈钢卷尺在普通大气环境中具有一定的耐腐蚀性，但在海上作业或海水环境下极易被腐蚀而失效，甚至远不如普通卷尺经久耐用，超出一般人的想象。

为克服普通不锈钢卷尺海上作业寿命低的问题，首先我们选择尺面尺簧相同材质从而保证尺簧尺面有相同的电子电位差，不会形成电池效应；其次选择合适的不锈钢材料，既要保证耐腐蚀性、耐磨性还要有足够的弹性，从而确保卷尺的正常使用。

在大气或者其它腐蚀介质中，具有良好抗腐蚀能力的钢，称为不锈钢，它实际上还包括耐酸钢，按组织类型不同，分为铁素体型、马氏体型、奥氏体型、奥氏体-铁素体型（双相钢）和沉淀硬化型五类。不锈钢的钢号虽然很多，但基本上不外两个系列，即Cr13系不锈钢和18-8铬镍系奥氏体不锈钢。

Cr13型不锈钢含12-14%的铬，由于在钢的基体中溶入超过11.7%的Cr能使基体的电极电位跳跃式提高，从而大大提高钢的抗蚀性。另外在材料表面形成3-5nm的致密Cr2O3钝化膜，隔绝了空气中的氧气与钢材基体的进一步接触，起到根本性的防锈作用，此类不锈钢只适用于普通大气环境中。

18-8铬镍系不锈钢，由于含有较高的镍且在室温下呈奥氏体单项组织，所以它与Cr13不锈钢相比具有更高的耐蚀性，在低温、室温及高温下均有较高的塑性和韧性，以及较好的冷作成型和焊接性。但室温下的强度较低，晶间腐蚀及应力腐蚀倾向较大，切削加工性较差。此类不锈钢普遍耐腐蚀性能较好，由于成分的差异对特定的环境具有更好的耐腐蚀适应性。

奥氏体不锈钢在加热时无相变，因此不能通过热处理强化。只能以提高钢的耐腐蚀性能进行热处理。所以其热处理工艺有固溶处理、除应力处理和稳定化处理。提高奥氏体不锈钢强度的办法就是形变强化即冷轧加工，经冷轧加工的不锈钢在后续的加工、使用过程中会进一步发生组织转变，造成局部变形、弹性不稳定、回弹不到位等缺陷形成报废，为此需对有特定要求的钢带进行去应力退火。

从以上的分析中可以看出，制造不锈钢卷尺尺簧的材料只能选择18-8系列奥氏体不锈钢。考虑到尺簧的高弹性以及高耐腐蚀性能要求，我们第一选择12Cr17Ni7系列不锈钢带，结合尺簧的高硬度要求HV550-590，基本只能使用山西太钢集团不锈钢有限公司生产的301B不锈钢带制造。

为达到尺簧用不锈钢带的高硬度与高弹性性能要求，我们采用以下工艺流程：选料-粗轧-固溶处理-精轧-清洗-拉矫-去应力退火-防锈处理-清洗-反拉矫-粗分剪-分剪刮边-包装入库。具体过程介绍如下：

一、选料

选择太钢不锈钢集团生产的301B冷轧不锈钢带，厚度为0.7mm，原始质保书上的硬度HV200以上，抗拉强度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%；按成分计算Md（30）值，计算公式Md（30）=551-[462*（Ni+Mn）]-9.2*Nb-8.1*Cu-29*C-13.7*Mo-18.5*Si-68*Ti，结果尽量控制在50℃以上；

二、粗轧

在美国森吉米尔二十辊轧机上轧制，张力系数控制在150-400N/mm2，压下道次0.7-0.52-0.42-0.35，公差按-0.01mm控制，下卷衬纸；

三、固溶处理

将粗轧钢带以8-10m/min的速度在温度为1100-1140℃光亮退火线上退火，炉内张力系数0.4-0.6Kg/mm2，其中的纯氢或氨分解气体一方面起保护作用，另一方面也作为冷却介质对钢带进行快速冷却；

四、精轧

将固溶处理的钢带在二十辊轧机上轧制，轧制道次：0.35-0.3-0.26-0.21-0.17-0.135-0.12，第一道轧制时严格控制轧制张力，前张力系数150N/mm2，后张力系数200N/mm2，轧辊选用普通Ra0.3-0.4um，轧制速度70M/min，此时轧制无拉钢，钢带表面温度不超过40℃，第二道轧制前后张力系数按200-250N/mm2，轧辊选择Ra0.3-0.4um普通工作辊，轧制速度90M/min，钢带表面溫度不超过50℃，后4道次轧制张力300-350N/mm2，轧制速度可提高到120M/min，3-5道次选择普通轧辊，最后一道次选择Ra0.15-0.3um的工作辊，使最终的成品钢带表面粗糙度控制在Ra0.15-0.25um之间，相对细腻，轧制后的硬度应该在HV520-550之间。

五、清洗

将轧制好的钢带在脱脂清洗机组上以100m/min的速度脱除轧制时残留在钢带表面的轧制油，卷取张力控制在300-450N/mm2，可以适当选择上限，为后续的拉矫作准备；

六、拉矫

将清洗后的半成品钢带在德国unger公司生产的二十三辊拉矫机上进行矫直，使钢带的不平度不超过1.0mm；

七、高温去应力退火

将经过拉矫的钢带在罩式炉中以50℃/h的速度升温，达到350℃左右保温10-25h，视成品钢带的使用条件及装炉量而定，必须有纯氢或氨分解气体作保护，同时罩式炉必须带强对流装置的，以确保钢带加热均匀组织稳定一致；采用350℃高温去应力退火的钢带成品硬度HV550-590；

八、防锈处理

将经过高温去应力退火的钢带在轧机重卷机上重卷到实心卷筒上，仿轧制过程在轧机上倒卷，不塞入工作辊，开启喷淋轧制油，压下挤油辊重卷。此工序看似简单但非常重要，它确保钢带在随后的加工、储存、使用过程中不生锈；

九、二次清洗

将喷淋重卷后的钢带在放置2小时后可以再次清洗，工艺与前相同，最终客户使用的钢带是无油防锈状态，不需要特别清洗；

十、反拉矫

将去应力浸油清洗后的钢带在二十三辊拉矫机上进行反向拉矫，确保成品钢带的板型满足客户要求；

十一、粗分剪

因为成品分剪条数较多，无法一次分剪，只能将反拉矫的钢带先按照成品宽度一剖三。

十二、分剪刮边

将一剖三的钢带按客户要求逐条进行分剪，分剪的同时进行刮边处理，刮边的形状是圆边，最好是边部磨削，因为最终制成的尺簧使用的是钢带原始边，边部的应力集中情况会严重影响尺簧的疲劳寿命。

十三、包装入库

将分剪刮边好的钢带进行包装，首先包覆塑料薄膜，然后包覆复合包装纸，最后在木架外面套上塑料袋，起到防水防雨淋的作用。

采用本工艺生产的尺簧用去应力不锈钢带，配合使用同材质的不锈钢尺面，减小了尺簧与尺面之间的电子电位差异，其耐海水防锈性能大大提高，因为尺簧硬度很高且均匀，所以弹性好，收缩力大而均匀，再就是采用刮边（磨边）处理，边部的应力集中问题基本消除，尺簧的疲劳寿命大大提高，完全能满足卷尺使用要求。

本生产方法已申请发明专利，申请日期：2015.11.19，并于2017.07.07获得授权，专利号为ZL 2015 1 0798083.8。