單機架430不銹鋼冷軋色差缺陷分析及工藝改進

段竹林，柳智杰

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司冷軋廠，山西 太原 030002）

430不銹鋼作為鐵素體不銹鋼的代表鋼種，其具有熱膨脹率低，成形性及耐氧化性能優，焊接部位機械性能好，價格低等優點，因此被廣泛應用于建筑裝飾、家用廚具家電面板等生產生活的各個方面。430不銹鋼冷軋帶鋼對其表面質量要求較高，但受其具有高的晶粒長大傾向、表面較軟特性影響，在軋制過程中極易出現色差缺陷，見圖1，嚴重影響帶鋼外觀質量和公司產品形象。

圖1 帶鋼色差情況

本文針對430不銹鋼冷軋色差缺陷形成機理進行了分析，研究和驗證了1.0μm粗糙度軋輥對色差缺陷的改善作用，并改進了430不銹鋼單機架廿輥軋機軋制工藝。

1 色差形成機理研究

取存在明顯色差的430不銹鋼冷軋不銹鋼板一塊，分別在明、暗區域取樣，將樣板清洗后在掃描電子顯微鏡下觀察，發亮與發暗部位無明顯顏色差異。用油石輕微打磨樣板，打磨后清洗，兩塊樣板顏色均勻一致，這表明430不銹鋼冷軋色差問題只是一種表面淺層缺陷。

對樣板進行激光共聚焦三維形貌檢測，見下圖2。從共聚焦形貌上可以看出，圖2-1發亮樣板檢測區域內，有較大面積的平面，整體較為平滑，表面粗糙度小；圖2-2發暗樣板檢測區域內，整體凹凸感明顯，起伏不平，表面粗糙度較大。

圖2 發亮與發暗430冷軋樣板表面三維形貌圖

經過試驗論證，單機架430不銹鋼冷軋色差主要是由于帶鋼表面在微觀上無秩序的凹凸不平，即粗糙度不同，這種帶鋼表面粗糙度的不同造成其反光性能的差異，在視覺效果上顯示色差。

通過單機架軋機跟蹤軋制研究，430不銹鋼表面色差主要有以下幾種情況：

1）帶鋼經過退火酸洗后表面氧化鐵皮或其他污染物分布不均，帶鋼表面粗糙度差異較大，冷軋后未能改善。

2）軋輥與鋼板之間大多屬于邊界潤滑條件，當進行軋制時，在軋輥和鋼板之間總會有一定數量的凸峰接觸劃破邊界膜，形成直接接觸，造成鋼板表面色差。

3）軋輥表面磨削不好，橫向粗糙度分布不均，經過軋制后帶鋼表面粗糙度不均，肉眼觀察，顯現為色差缺陷。

4）單機架軋機支撐輥或中間輥輥面存在缺陷，造成鋼帶表面出現類似于輪胎印狀色差缺陷。

5）軋機單道次壓下率過大，導致鋼板表面油膜破裂，軋輥與鋼板之間出現打滑現象，從而產生色差。

6）單機架軋機軋制油流量不足或者噴射不均勻，導致鋼板表面冷卻或軋輥潤滑不良，產生色差。

2 冷軋工藝研究及改進

針對第二部分430不銹鋼色差缺陷產生的主要因素，山西太鋼不銹鋼股份有限公司冷軋廠主要從單機架軋機軋制工藝以及軋輥介質兩方面入手，研究和驗證單機架軋機前面道次使用高粗糙度軋輥對430不銹鋼色差缺陷的改善情況。

單機架430不銹鋼目前冷軋換輥工藝為前面道次使用0.35μm粗糙度軋輥，后續道次使用0.15μm粗糙度軋輥。此工藝存在以下弊端：

1）原料退火酸洗鋼卷表面粗糙度在3.0μm左右，前幾道次使用粗糙度為0.35μm的軋輥，由于軋輥粗糙度較原料小很多，軋輥輥面無法對鋼帶表面微缺陷起到剝離作用，且經過軋制后，帶鋼表面雜質易被壓入鋼板表面，后面道次幾乎無法改善鋼板表面質量。

2）前幾道次，軋制壓力較大，低粗糙度軋輥軋制時，在軋輥和鋼板之間更容易出現油膜破裂，形成直接接觸，造成鋼板表面色差缺陷。

針對上述工藝弊端，尤其是前幾道次壓力大，使用低粗糙度軋輥頻繁出現的打滑問題，決定在單機架廿輥軋機前幾道次試驗使用高粗糙度軋輥，軋輥粗糙度可達到1.0μm，并詳細記錄軋輥粗糙度隨軋制道次增加的衰減情況。

使用1.0μm粗糙度軋輥單機架軋制430不銹鋼20卷，每卷逐道次檢測軋輥輥面粗糙度，并統計分析數據，見表1。1.0μm粗糙度軋輥經過6-7道次軋制后，粗糙度降至0.4μm左右，衰減約55%~60%。

表1 軋輥粗糙度隨軋制道次增加衰減情況

1.0μm粗糙度軋輥經過6-7道次軋制后輥面粗糙度與目前430不銹鋼冷軋換輥工藝前幾道次使用軋輥粗糙度基本一致。因此，優化單機架廿輥軋機430不銹鋼軋制工藝，由原來的0.35~0.15μm換輥工藝改進為1.0~0.15μm換輥工藝，并組織兩種換輥工藝軋后帶鋼表面檢查對比試驗。

使用1.00~0.15μm、0.35~0.15μm換輥工藝分別單機架軋制430不銹鋼20卷，逐卷對比冷軋后帶鋼表面質量情況，見圖3。從帶鋼表面圖可以看出，圖3-1表面色澤均勻一致，無明顯缺陷；圖3-2表面表面較為粗糙，有肉眼下可見的小缺陷。430不銹鋼使用1.00~0.15μm換輥工藝冷軋后表面質量更優，色澤更為均勻。

圖3 1.0~0.15μm、0.35~0.15μm工藝軋后表面對比

改進軋制工藝后，430不銹鋼前幾道次使用高粗糙度軋輥，軋輥輥面與鋼板表面可充分接觸，不易打滑，受力均勻，軋制硬化后換用粗糙度較小的軋輥也不會出現打滑問題，能夠持續保持鋼板表面色澤均勻。且高粗糙度軋輥對原料表面原始缺陷有一定剝離消除作用，原料缺陷軋后改善明顯。新冷軋工藝實施后，430不銹鋼冷軋色差缺陷明顯改善，效果顯著。

3 結論

1）單機架430不銹鋼冷軋色差主要是由于帶鋼表面在微觀上存在無秩序的凹凸不平，即粗糙度不同，這種帶鋼表面粗糙度的不同造成其反光性能的差異，在視覺效果上顯示色差。

2）通過開發磨削1.0μm高粗糙度軋輥，實施1.00~0.15μm新的單機架430不銹鋼冷軋工藝，有效解決了前幾道次軋輥打滑，受力不均勻的問題，且軋制硬化后換用粗糙度較小的軋輥也不會出現打滑問題，能夠持續保持鋼板色澤均勻。同時，高粗糙度軋輥對原料表面原始缺陷有一定剝離消除作用，原料缺陷軋后改善明顯。新冷軋工藝實施后，430不銹鋼冷軋色差缺陷明顯改善，效果顯著。