硬態(tài)不銹鋼色差缺陷產(chǎn)生原因及對策
無錫不銹鋼板專業(yè)廠家無錫漢能不銹鋼2019年10月16日訊 硬態(tài)不銹鋼因其高硬度、高強(qiáng)度的特點(diǎn)，生產(chǎn)流程較復(fù)雜，生產(chǎn)過程中易出現(xiàn)色差缺陷。實(shí)際生產(chǎn)中，需要對不同起因的色差缺陷采取相應(yīng)的控制措施，才能使硬態(tài)鋼表面質(zhì)量水平達(dá)到客戶的要求。介紹了硬態(tài)不銹鋼生產(chǎn)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(chǎn)生原因以及對策進(jìn)行了歸納總結(jié)。
關(guān)鍵詞: 硬態(tài); 色差; 不銹鋼; 油膜破裂
硬態(tài)不銹鋼是具有不同級別表面硬度的高強(qiáng)度硬態(tài)不銹鋼的簡稱，其利用軋制過程中不銹鋼的形變硬化來達(dá)到強(qiáng)化帶鋼力學(xué)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(chǎn)品具有高硬度、高強(qiáng)度以及高疲勞強(qiáng)度的特性，主要應(yīng)用于汽車、電子產(chǎn)品、彈簧鋼片、鐵路客車或其他有高硬度、強(qiáng)度要求領(lǐng)域，具有使用行業(yè)廣、單位用量較少等特點(diǎn)，是不銹鋼產(chǎn)品中典型的具有較高技術(shù)含量和附加值的精品級產(chǎn)品[1]。
近幾年，隨著國內(nèi)不銹鋼市場的發(fā)展，硬態(tài)不銹鋼產(chǎn)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(tài)不銹鋼質(zhì)量提升的關(guān)鍵。
1 硬態(tài)不銹鋼色差缺陷類型及產(chǎn)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(jīng)光線反射后所產(chǎn)生的色澤差異[2]。硬態(tài)不銹鋼因其高強(qiáng)度、高硬度的特點(diǎn)，對生產(chǎn)工藝提出了較高的要求，為保證得到合適的產(chǎn)品性能，硬態(tài)不銹鋼一般采用多軋程軋制。其常見的生產(chǎn)工藝包括黑皮卷退火酸洗、軋制、中間退火、調(diào)質(zhì)軋制、脫脂、精整[3]。因涉及工序流程較多，且最終調(diào)質(zhì)軋制時(shí)壓下率相對較小，軋制時(shí)改變帶鋼表面粗糙度的能力相對偏弱，色差缺陷發(fā)生概率較高。
從硬態(tài)不銹鋼冷軋現(xiàn)場生產(chǎn)實(shí)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(tài)鋼均需要經(jīng)過至少兩個(gè)軋程，由于中間退火的存在，帶鋼加工硬化消除，最終調(diào)質(zhì)冷軋時(shí)軋制力較小，無法改善其原有表面狀態(tài)。因而，前一軋程的表面狀態(tài)直接制約了精軋軋程的帶鋼表面質(zhì)量。如果酸退機(jī)組生產(chǎn)時(shí)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(shí)基本上是無法消除的，這種情況在 1 /4H 和 1 /2H 硬態(tài)鋼上表現(xiàn)尤為突出，此類缺陷在軋機(jī)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(jī)軋制時(shí)，經(jīng)常存在沿帶鋼寬度方向上有規(guī)則間距的條狀色差，通過現(xiàn)場的測量與分析，色差缺陷的間距與軋機(jī)本體內(nèi)軋制油噴射導(dǎo)板的導(dǎo)油噴嘴間距相對應(yīng)，具體缺陷形態(tài)可見圖 3。
此類色差缺陷的產(chǎn)生，主要是由于軋制中噴射壓力設(shè)定不合理或噴射距離控制不當(dāng)?shù)?，造成噴射?dǎo)板上相連兩組噴嘴的噴射覆蓋寬度存在重疊現(xiàn)象，如圖 4，從而導(dǎo)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(xiàn)規(guī)則間距的色差。此外，軋制油噴射導(dǎo)板導(dǎo)油噴嘴角度偏差、堵塞或脫落也會出現(xiàn)類似于圖 3 所示的缺陷，但缺陷形態(tài)并非完全覆蓋整個(gè)帶鋼寬度區(qū)域，而是對應(yīng)出現(xiàn)異常的導(dǎo)油口位置。
1. 3 油膜破裂
有研究表明，軋制變形區(qū)中潤滑油膜厚度與軋輥及帶鋼粗糙度有關(guān)。由于中間軋程的存在，至最終調(diào)質(zhì)軋制前，帶鋼表面粗糙度已處于較低水平。以 1. 0 mm 規(guī)格的 SUS301S 鋼種 3 /4H 表面為例，經(jīng)實(shí)際測量，帶鋼表面的粗糙度已由白皮狀態(tài)的約 3. 0 μm 降低到約 0. 2 μm。因而，相對白皮狀態(tài)，在同等壓下率條件下，調(diào)質(zhì)軋制時(shí)變形區(qū)油膜厚度相對偏薄。隨著軋制過程的進(jìn)行，軋輥粗糙度顯著衰減，如圖 5，變形區(qū)油膜厚度逐漸減薄，至一定程度下，變形區(qū)的潤滑條件從邊界潤滑變?yōu)榻佑|潤滑，從而發(fā)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(qū)油膜厚度相對上表面較薄，同時(shí)軋制過程中帶鋼中部溫度高于邊部，實(shí)際生產(chǎn)中，下表面中部此類色差缺陷發(fā)生概率明顯高于其他部位，并且一旦產(chǎn)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(tài)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(chǎn)生缺陷，需在帶鋼表面進(jìn)行 襯 紙。根 據(jù) 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(fā)生擠壓，導(dǎo)致帶鋼兩側(cè)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(jīng)脫脂后，產(chǎn)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(tài)鋼生產(chǎn)過程中也會造成色差缺陷。
2 硬態(tài)不銹鋼色差缺陷控制措施
生產(chǎn)中出現(xiàn)上述色差類缺陷，需要從源頭或通過工藝改善進(jìn)行控制。
2. 1 酸液或臟污殘留色差的控制
通過降低冷退機(jī)組工藝速度可以緩解酸液的殘留，增設(shè)酸凈化設(shè)備、改善酸液質(zhì)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(chǎn)高端不銹鋼硬態(tài)產(chǎn)品的廠家，基本不運(yùn)用酸退機(jī)組進(jìn)行中間軋程的退火生產(chǎn)，而是采用全氫保護(hù)的退火爐進(jìn)行生產(chǎn)，可以避免該類色差的發(fā)生。