硬態不銹鋼色差缺陷產生原因及對策
無錫不銹鋼板專業廠家無錫漢能不銹鋼2019年10月16日訊 硬態不銹鋼因其高硬度、高強度的特點，生產流程較復雜，生產過程中易出現色差缺陷。實際生產中，需要對不同起因的色差缺陷采取相應的控制措施，才能使硬態鋼表面質量水平達到客戶的要求。介紹了硬態不銹鋼生產過程中常見的酸液或臟污殘留、噴射潤滑油膜不均、油膜破裂、紙壓印等色差類型，并對各種色差的產生原因以及對策進行了歸納總結。
關鍵詞: 硬態; 色差; 不銹鋼; 油膜破裂
硬態不銹鋼是具有不同級別表面硬度的高強度硬態不銹鋼的簡稱，其利用軋制過程中不銹鋼的形變硬化來達到強化帶鋼力學性能的目的。其表面硬度等級主要有 1 /4H、1 /2H、3 /4H、H 等。其產品具有高硬度、高強度以及高疲勞強度的特性，主要應用于汽車、電子產品、彈簧鋼片、鐵路客車或其他有高硬度、強度要求領域，具有使用行業廣、單位用量較少等特點，是不銹鋼產品中典型的具有較高技術含量和附加值的精品級產品[1]。
近幾年，隨著國內不銹鋼市場的發展，硬態不銹鋼產品中高端市場競爭日趨激烈，客戶對表面均勻性的要求越來越高，帶鋼表面的色差類缺陷已逐步成為制約硬態不銹鋼質量提升的關鍵。
1 硬態不銹鋼色差缺陷類型及產生原因
有研究表明，不銹鋼表面色差主要為帶鋼表面粗糙度分布不均勻，經光線反射后所產生的色澤差異[2]。硬態不銹鋼因其高強度、高硬度的特點，對生產工藝提出了較高的要求，為保證得到合適的產品性能，硬態不銹鋼一般采用多軋程軋制。其常見的生產工藝包括黑皮卷退火酸洗、軋制、中間退火、調質軋制、脫脂、精整[3]。因涉及工序流程較多，且最終調質軋制時壓下率相對較小，軋制時改變帶鋼表面粗糙度的能力相對偏弱，色差缺陷發生概率較高。
從硬態不銹鋼冷軋現場生產實踐來看，色差缺陷主要有酸液或臟污殘留、噴射潤滑油膜不均、油膜破裂以及紙壓印等。
1. 1 酸液或臟污殘留
絕大部分硬態鋼均需要經過至少兩個軋程，由于中間退火的存在，帶鋼加工硬化消除，最終調質冷軋時軋制力較小，無法改善其原有表面狀態。因而，前一軋程的表面狀態直接制約了精軋軋程的帶鋼表面質量。如果酸退機組生產時帶鋼表面酸液分布不均或殘留有其他表面臟污類缺陷( 如圖 1) ，至精軋時基本上是無法消除的，這種情況在 1 /4H 和 1 /2H 硬態鋼上表現尤為突出，此類缺陷在軋機的工作輥上可以有清晰的反映，如圖 2。
1. 2 噴射潤滑油膜不均
在軋機軋制時，經常存在沿帶鋼寬度方向上有規則間距的條狀色差，通過現場的測量與分析，色差缺陷的間距與軋機本體內軋制油噴射導板的導油噴嘴間距相對應，具體缺陷形態可見圖 3。
此類色差缺陷的產生，主要是由于軋制中噴射壓力設定不合理或噴射距離控制不當等，造成噴射導板上相連兩組噴嘴的噴射覆蓋寬度存在重疊現象，如圖 4，從而導致軋制中重疊部分與非重疊部分油膜厚度不均勻分布，軋制后出現規則間距的色差。此外，軋制油噴射導板導油噴嘴角度偏差、堵塞或脫落也會出現類似于圖 3 所示的缺陷，但缺陷形態并非完全覆蓋整個帶鋼寬度區域，而是對應出現異常的導油口位置。
1. 3 油膜破裂
有研究表明，軋制變形區中潤滑油膜厚度與軋輥及帶鋼粗糙度有關。由于中間軋程的存在，至最終調質軋制前，帶鋼表面粗糙度已處于較低水平。以 1. 0 mm 規格的 SUS301S 鋼種 3 /4H 表面為例，經實際測量，帶鋼表面的粗糙度已由白皮狀態的約 3. 0 μm 降低到約 0. 2 μm。因而，相對白皮狀態，在同等壓下率條件下，調質軋制時變形區油膜厚度相對偏薄。隨著軋制過程的進行，軋輥粗糙度顯著衰減，如圖 5，變形區油膜厚度逐漸減薄，至一定程度下，變形區的潤滑條件從邊界潤滑變為接觸潤滑，從而發生油膜破裂缺陷[5]，如圖 6、7 所示。
由于軋制過程中受重力及帶鋼震動等因素影響，下表面變形區油膜厚度相對上表面較薄，同時軋制過程中帶鋼中部溫度高于邊部，實際生產中，下表面中部此類色差缺陷發生概率明顯高于其他部位，并且一旦產生此類色差，長度方向上隨著軋制過程中軋輥粗糙度的衰減，此色差缺陷程度將逐步增大。
1. 4 紙壓印
在硬態不銹鋼軋制中，為防止帶鋼卷取過程中層與層之間相對錯動產生缺陷，需在帶鋼表面進行 襯 紙。根 據 測 量，襯 紙 厚 度 一 般 為 20 ～ 50 μm，若帶鋼襯紙過窄，卷取過程中，襯紙邊部與帶鋼表面將發生擠壓，導致帶鋼兩側無襯紙部位與中部有襯紙部位上殘留的油膜厚度不一致，經脫脂后，產生邊部色差缺陷，如圖 8、9 所示。
1. 5 其他因素
來料表面粗糙度不一致、工作輥表面粗糙度不均勻及工作輥輥型不良，在硬態鋼生產過程中也會造成色差缺陷。
2 硬態不銹鋼色差缺陷控制措施
生產中出現上述色差類缺陷，需要從源頭或通過工藝改善進行控制。
2. 1 酸液或臟污殘留色差的控制
通過降低冷退機組工藝速度可以緩解酸液的殘留，增設酸凈化設備、改善酸液質量、增加殘酸沖洗能力也可使此類色差得以控制，但在大部分生產高端不銹鋼硬態產品的廠家，基本不運用酸退機組進行中間軋程的退火生產，而是采用全氫保護的退火爐進行生產，可以避免該類色差的發生。