单机架430不锈钢冷轧色差缺陷分析及工艺改进

段竹林，柳智杰

（山西太钢不锈钢股份有限公司冷轧厂，山西 太原 030002）

430不锈钢作为铁素体不锈钢的代表钢种，其具有热膨胀率低，成形性及耐氧化性能优，焊接部位机械性能好，价格低等优点，因此被广泛应用于建筑装饰、家用厨具家电面板等生产生活的各个方面。430不锈钢冷轧带钢对其表面质量要求较高，但受其具有高的晶粒长大倾向、表面较软特性影响，在轧制过程中极易出现色差缺陷，见图1，严重影响带钢外观质量和公司产品形象。

图1 带钢色差情况

本文针对430不锈钢冷轧色差缺陷形成机理进行了分析，研究和验证了1.0μm粗糙度轧辊对色差缺陷的改善作用，并改进了430不锈钢单机架廿辊轧机轧制工艺。

1 色差形成机理研究

取存在明显色差的430不锈钢冷轧不锈钢板一块，分别在明、暗区域取样，将样板清洗后在扫描电子显微镜下观察，发亮与发暗部位无明显颜色差异。用油石轻微打磨样板，打磨后清洗，两块样板颜色均匀一致，这表明430不锈钢冷轧色差问题只是一种表面浅层缺陷。

对样板进行激光共聚焦三维形貌检测，见下图2。从共聚焦形貌上可以看出，图2-1发亮样板检测区域内，有较大面积的平面，整体较为平滑，表面粗糙度小；图2-2发暗样板检测区域内，整体凹凸感明显，起伏不平，表面粗糙度较大。

图2 发亮与发暗430冷轧样板表面三维形貌图

经过试验论证，单机架430不锈钢冷轧色差主要是由于带钢表面在微观上无秩序的凹凸不平，即粗糙度不同，这种带钢表面粗糙度的不同造成其反光性能的差异，在视觉效果上显示色差。

通过单机架轧机跟踪轧制研究，430不锈钢表面色差主要有以下几种情况：

1）带钢经过退火酸洗后表面氧化铁皮或其他污染物分布不均，带钢表面粗糙度差异较大，冷轧后未能改善。

2）轧辊与钢板之间大多属于边界润滑条件，当进行轧制时，在轧辊和钢板之间总会有一定数量的凸峰接触划破边界膜，形成直接接触，造成钢板表面色差。

3）轧辊表面磨削不好，横向粗糙度分布不均，经过轧制后带钢表面粗糙度不均，肉眼观察，显现为色差缺陷。

4）单机架轧机支撑辊或中间辊辊面存在缺陷，造成钢带表面出现类似于轮胎印状色差缺陷。

5）轧机单道次压下率过大，导致钢板表面油膜破裂，轧辊与钢板之间出现打滑现象，从而产生色差。

6）单机架轧机轧制油流量不足或者喷射不均匀，导致钢板表面冷却或轧辊润滑不良，产生色差。

2 冷轧工艺研究及改进

针对第二部分430不锈钢色差缺陷产生的主要因素，山西太钢不锈钢股份有限公司冷轧厂主要从单机架轧机轧制工艺以及轧辊介质两方面入手，研究和验证单机架轧机前面道次使用高粗糙度轧辊对430不锈钢色差缺陷的改善情况。

单机架430不锈钢目前冷轧换辊工艺为前面道次使用0.35μm粗糙度轧辊，后续道次使用0.15μm粗糙度轧辊。此工艺存在以下弊端：

1）原料退火酸洗钢卷表面粗糙度在3.0μm左右，前几道次使用粗糙度为0.35μm的轧辊，由于轧辊粗糙度较原料小很多，轧辊辊面无法对钢带表面微缺陷起到剥离作用，且经过轧制后，带钢表面杂质易被压入钢板表面，后面道次几乎无法改善钢板表面质量。

2）前几道次，轧制压力较大，低粗糙度轧辊轧制时，在轧辊和钢板之间更容易出现油膜破裂，形成直接接触，造成钢板表面色差缺陷。

针对上述工艺弊端，尤其是前几道次压力大，使用低粗糙度轧辊频繁出现的打滑问题，决定在单机架廿辊轧机前几道次试验使用高粗糙度轧辊，轧辊粗糙度可达到1.0μm，并详细记录轧辊粗糙度随轧制道次增加的衰减情况。

使用1.0μm粗糙度轧辊单机架轧制430不锈钢20卷，每卷逐道次检测轧辊辊面粗糙度，并统计分析数据，见表1。1.0μm粗糙度轧辊经过6-7道次轧制后，粗糙度降至0.4μm左右，衰减约55%~60%。

表1 轧辊粗糙度随轧制道次增加衰减情况

1.0μm粗糙度轧辊经过6-7道次轧制后辊面粗糙度与目前430不锈钢冷轧换辊工艺前几道次使用轧辊粗糙度基本一致。因此，优化单机架廿辊轧机430不锈钢轧制工艺，由原来的0.35~0.15μm换辊工艺改进为1.0~0.15μm换辊工艺，并组织两种换辊工艺轧后带钢表面检查对比试验。

使用1.00~0.15μm、0.35~0.15μm换辊工艺分别单机架轧制430不锈钢20卷，逐卷对比冷轧后带钢表面质量情况，见图3。从带钢表面图可以看出，图3-1表面色泽均匀一致，无明显缺陷；图3-2表面表面较为粗糙，有肉眼下可见的小缺陷。430不锈钢使用1.00~0.15μm换辊工艺冷轧后表面质量更优，色泽更为均匀。

图3 1.0~0.15μm、0.35~0.15μm工艺轧后表面对比

改进轧制工艺后，430不锈钢前几道次使用高粗糙度轧辊，轧辊辊面与钢板表面可充分接触，不易打滑，受力均匀，轧制硬化后换用粗糙度较小的轧辊也不会出现打滑问题，能够持续保持钢板表面色泽均匀。且高粗糙度轧辊对原料表面原始缺陷有一定剥离消除作用，原料缺陷轧后改善明显。新冷轧工艺实施后，430不锈钢冷轧色差缺陷明显改善，效果显著。

3 结论

1）单机架430不锈钢冷轧色差主要是由于带钢表面在微观上存在无秩序的凹凸不平，即粗糙度不同，这种带钢表面粗糙度的不同造成其反光性能的差异，在视觉效果上显示色差。

2）通过开发磨削1.0μm高粗糙度轧辊，实施1.00~0.15μm新的单机架430不锈钢冷轧工艺，有效解决了前几道次轧辊打滑，受力不均匀的问题，且轧制硬化后换用粗糙度较小的轧辊也不会出现打滑问题，能够持续保持钢板色泽均匀。同时，高粗糙度轧辊对原料表面原始缺陷有一定剥离消除作用，原料缺陷轧后改善明显。新冷轧工艺实施后，430不锈钢冷轧色差缺陷明显改善，效果显著。