硬态不锈钢色差缺陷产生原因及对策
无锡不锈钢板专业厂家无锡汉能不锈钢2019年10月16日讯 硬态不锈钢因其高硬度、高强度的特点，生产流程较复杂，生产过程中易出现色差缺陷。实际生产中，需要对不同起因的色差缺陷采取相应的控制措施，才能使硬态钢表面质量水平达到客户的要求。介绍了硬态不锈钢生产过程中常见的酸液或脏污残留、喷射润滑油膜不均、油膜破裂、纸压印等色差类型，并对各种色差的产生原因以及对策进行了归纳总结。
关键词: 硬态; 色差; 不锈钢; 油膜破裂
硬态不锈钢是具有不同级别表面硬度的高强度硬态不锈钢的简称，其利用轧制过程中不锈钢的形变硬化来达到强化带钢力学性能的目的。其表面硬度等级主要有 1 /4H、1 /2H、3 /4H、H 等。其产品具有高硬度、高强度以及高疲劳强度的特性，主要应用于汽车、电子产品、弹簧钢片、铁路客车或其他有高硬度、强度要求领域，具有使用行业广、单位用量较少等特点，是不锈钢产品中典型的具有较高技术含量和附加值的精品级产品[1]。
近几年，随着国内不锈钢市场的发展，硬态不锈钢产品中高端市场竞争日趋激烈，客户对表面均匀性的要求越来越高，带钢表面的色差类缺陷已逐步成为制约硬态不锈钢质量提升的关键。
1 硬态不锈钢色差缺陷类型及产生原因
有研究表明，不锈钢表面色差主要为带钢表面粗糙度分布不均匀，经光线反射后所产生的色泽差异[2]。硬态不锈钢因其高强度、高硬度的特点，对生产工艺提出了较高的要求，为保证得到合适的产品性能，硬态不锈钢一般采用多轧程轧制。其常见的生产工艺包括黑皮卷退火酸洗、轧制、中间退火、调质轧制、脱脂、精整[3]。因涉及工序流程较多，且最终调质轧制时压下率相对较小，轧制时改变带钢表面粗糙度的能力相对偏弱，色差缺陷发生概率较高。
从硬态不锈钢冷轧现场生产实践来看，色差缺陷主要有酸液或脏污残留、喷射润滑油膜不均、油膜破裂以及纸压印等。
1. 1 酸液或脏污残留
绝大部分硬态钢均需要经过至少两个轧程，由于中间退火的存在，带钢加工硬化消除，最终调质冷轧时轧制力较小，无法改善其原有表面状态。因而，前一轧程的表面状态直接制约了精轧轧程的带钢表面质量。如果酸退机组生产时带钢表面酸液分布不均或残留有其他表面脏污类缺陷( 如图 1) ，至精轧时基本上是无法消除的，这种情况在 1 /4H 和 1 /2H 硬态钢上表现尤为突出，此类缺陷在轧机的工作辊上可以有清晰的反映，如图 2。
1. 2 喷射润滑油膜不均
在轧机轧制时，经常存在沿带钢宽度方向上有规则间距的条状色差，通过现场的测量与分析，色差缺陷的间距与轧机本体内轧制油喷射导板的导油喷嘴间距相对应，具体缺陷形态可见图 3。
此类色差缺陷的产生，主要是由于轧制中喷射压力设定不合理或喷射距离控制不当等，造成喷射导板上相连两组喷嘴的喷射覆盖宽度存在重叠现象，如图 4，从而导致轧制中重叠部分与非重叠部分油膜厚度不均匀分布，轧制后出现规则间距的色差。此外，轧制油喷射导板导油喷嘴角度偏差、堵塞或脱落也会出现类似于图 3 所示的缺陷，但缺陷形态并非完全覆盖整个带钢宽度区域，而是对应出现异常的导油口位置。
1. 3 油膜破裂
有研究表明，轧制变形区中润滑油膜厚度与轧辊及带钢粗糙度有关。由于中间轧程的存在，至最终调质轧制前，带钢表面粗糙度已处于较低水平。以 1. 0 mm 规格的 SUS301S 钢种 3 /4H 表面为例，经实际测量，带钢表面的粗糙度已由白皮状态的约 3. 0 μm 降低到约 0. 2 μm。因而，相对白皮状态，在同等压下率条件下，调质轧制时变形区油膜厚度相对偏薄。随着轧制过程的进行，轧辊粗糙度显著衰减，如图 5，变形区油膜厚度逐渐减薄，至一定程度下，变形区的润滑条件从边界润滑变为接触润滑，从而发生油膜破裂缺陷[5]，如图 6、7 所示。
由于轧制过程中受重力及带钢震动等因素影响，下表面变形区油膜厚度相对上表面较薄，同时轧制过程中带钢中部温度高于边部，实际生产中，下表面中部此类色差缺陷发生概率明显高于其他部位，并且一旦产生此类色差，长度方向上随着轧制过程中轧辊粗糙度的衰减，此色差缺陷程度将逐步增大。
1. 4 纸压印
在硬态不锈钢轧制中，为防止带钢卷取过程中层与层之间相对错动产生缺陷，需在带钢表面进行 衬 纸。根 据 测 量，衬 纸 厚 度 一 般 为 20 ～ 50 μm，若带钢衬纸过窄，卷取过程中，衬纸边部与带钢表面将发生挤压，导致带钢两侧无衬纸部位与中部有衬纸部位上残留的油膜厚度不一致，经脱脂后，产生边部色差缺陷，如图 8、9 所示。
1. 5 其他因素
来料表面粗糙度不一致、工作辊表面粗糙度不均匀及工作辊辊型不良，在硬态钢生产过程中也会造成色差缺陷。
2 硬态不锈钢色差缺陷控制措施
生产中出现上述色差类缺陷，需要从源头或通过工艺改善进行控制。
2. 1 酸液或脏污残留色差的控制
通过降低冷退机组工艺速度可以缓解酸液的残留，增设酸净化设备、改善酸液质量、增加残酸冲洗能力也可使此类色差得以控制，但在大部分生产高端不锈钢硬态产品的厂家，基本不运用酸退机组进行中间轧程的退火生产，而是采用全氢保护的退火炉进行生产，可以避免该类色差的发生。