劉治宏

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司冷軋廠，山西 太原 030002）

不銹鋼表面壓花是一種高等級(jí)的裝飾。主要應(yīng)用于用于建筑幕墻、公共設(shè)施、高端家電等行業(yè)。目前國(guó)內(nèi)壓花板是小型加工廠在2B表面經(jīng)過(guò)機(jī)械壓型生產(chǎn)，材料強(qiáng)度高，無(wú)法進(jìn)行復(fù)雜加工；深度淺，立體感不足，應(yīng)用范圍受限。

裝飾行業(yè)以及軌道交通業(yè)一直以來(lái)都是高端不銹鋼需求的重點(diǎn)行業(yè)，特別是近年來(lái)，隨著我國(guó)高鐵、地鐵行業(yè)高速發(fā)展，列車(chē)用的不銹鋼持續(xù)增加，內(nèi)飾用高端不銹鋼材料一直依賴(lài)進(jìn)口。因此，開(kāi)發(fā)花紋立體多樣、適合復(fù)雜加工的壓花表面不銹鋼，有著廣泛的應(yīng)用前景。

1 實(shí)驗(yàn)

生產(chǎn)所使用的軋機(jī)是廿輥森吉米爾軋機(jī)[1-2]，軋輥成分如表1所示。實(shí)驗(yàn)用的TTS443M成分如表2所示。冷軋成品厚度為1.2 mm。產(chǎn)品表面深度測(cè)量使用Mitutoyo深度儀，三維形貌觀察使用激光共聚焦掃描[3]。

表1 生產(chǎn)用軋輥的化學(xué)成分 %

表2 生產(chǎn)用TTS443M的化學(xué)成分 %

2 壓花板表面開(kāi)發(fā)

2.1 軋輥雕刻技術(shù)

壓花表面是先通過(guò)對(duì)軋輥雕刻，軋制過(guò)程中利用金屬流動(dòng)性，將刻花輥花紋傳遞到鋼帶表面，壓花板最小元素為0.83 mm×0.42 mm，這其中還包括圓弧、棱角設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的花紋要雕刻在不同直徑（58~64 mm）的工作輥上，且要求完美銜接。通過(guò)對(duì)刻花輥的角度、圓潤(rùn)度、弧度經(jīng)過(guò)論證，在相對(duì)于軸心線90°、45°等任意角度的雕刻制作；提高雕刻精度，保證花紋邊緣的光潔性。常規(guī)花紋設(shè)計(jì)完成后，可以通過(guò)對(duì)花紋元素的間距進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)，最終產(chǎn)品表面呈現(xiàn)出了裝飾性布紋元素，提高了辨識(shí)性。

2.2 刻花輥表面剝落

軋制過(guò)程中，金屬沿軋制前滑區(qū)均勻流動(dòng)。壓花板在軋制過(guò)程中，金屬被擠壓到軋輥凹面內(nèi)，無(wú)法正常流動(dòng)，造成局部較大應(yīng)力，極易出現(xiàn)剝落；冷軋軋輥成分是Cr12MoV，是碳化物與馬氏體組織，軋輥雕刻過(guò)程中，吸收一定能量的激光，也產(chǎn)生應(yīng)力。軋制過(guò)程中，軋制力約300~500 t，而且刻花邊緣更容易受力，導(dǎo)致刻花紋更易損壞，造成刻花應(yīng)力剝落，如果不進(jìn)行處理，刻花輥軋制300 m后，就會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力剝落現(xiàn)象[4-10]，如圖1所示。

圖1 刻花輥表面剝落

雕刻完的軋輥需要進(jìn)行特殊處理，減少受力過(guò)程中的受壓剝落。經(jīng)處理后的軋輥軋制長(zhǎng)度超過(guò)6000 m。

2.3 壓花表面軋制工藝研究

壓花表面軋制是在成品道次使用刻花輥。由于刻花輥花紋屬性，與普通軋制相比，在油量，軋制張力，軋制壓力上有區(qū)別。

滿足加工使用要求的壓花板，需要合理的設(shè)計(jì)總變形量及成品道次變形量，同時(shí)要在軋制過(guò)程中從工藝條件上符合壓花板的特性。

2.3.1 總變形量

總變形量的設(shè)計(jì)考慮材料加工硬化帶來(lái)的強(qiáng)度提高以及材料在后續(xù)退火過(guò)程中組織的回復(fù)和板型控制三方面的因素。

加工硬化就是隨著冷變形程度的增加，金屬材料強(qiáng)度和硬度指標(biāo)都提高，塑性、韌性下降的現(xiàn)象。加工硬化必然導(dǎo)致材料軋制壓力上升，刻花輥承受的軋制力過(guò)高，容易提高刻花輥顆粒崩落概率，減少使用壽命。從該方面看，變形量越小越有利于提高刻花輥的壽命。

亞花板最終作為產(chǎn)品被使用，需要有良好的機(jī)械加工性能，合適的變形量及退火工藝是力學(xué)性能的保證。

不同的鋼種生產(chǎn)壓花板時(shí)，總變形量設(shè)計(jì)不同，一般來(lái)說(shuō)按表3進(jìn)行設(shè)計(jì)，兼顧考慮軋制板型控制。

表3 不同鋼種的總變形量設(shè)計(jì)

2.3.2 成品道次變形量

成品道次變形量主要取決于用戶對(duì)深度的要求。

刻花輥深度為0.12 mm，目前與用戶簽訂的協(xié)議供貨厚度一般為0.05 mm以及0.07 mm兩種。圖2為壓花板深度及共聚焦掃描。

圖2 壓花板深度及共聚集掃描

同樣的深度要求，成品厚度規(guī)格不同，厚度變化量相同，但是成品道次變形量卻不同。具體問(wèn)題需要具體分析。

厚度變化量與壓花板花紋深度也不一致。目前常用的規(guī)格看，成品規(guī)格與成品道次變形量的關(guān)系如表4所示。

表4 不同成品規(guī)格及壓花深度的成品道次變形量

2.3.3 軋制速度

刻花輥花紋是完成對(duì)稱(chēng)的，但是軋制過(guò)程中成品道次鋼帶始終是一個(gè)方向，必然出現(xiàn)花紋一邊是咬入，一邊是咬出。由于刻花輥深度高于成品花紋深度，金屬在流動(dòng)擠壓過(guò)程中，無(wú)法填滿花紋深度，因此在咬入的方向空間更大，在高速軋制過(guò)程，軋機(jī)入口方向和出口方向出現(xiàn)偏差，由設(shè)計(jì)的“M”形狀變成實(shí)際的“M”形，從兩個(gè)方向的觸感上有明顯差異。隨著軋制速度的提高，差異越發(fā)的明顯。

壓花板在成品道次軋制中對(duì)速度有明確的限制。

2.4 裝飾性

壓花板作為裝飾性表面，美觀尤為重要，根據(jù)產(chǎn)品的不同，項(xiàng)目的不同，使用的位置不同，可以在壓花深度、表面亮度、裝飾性元素三個(gè)方面做調(diào)整：經(jīng)過(guò)總變形量和成品道次變形量的設(shè)計(jì)，壓花深度可以在0.04~0.07 mm之間選擇；表面亮度通過(guò)對(duì)刻花輥的后續(xù)處理以及選擇不同工藝路線實(shí)現(xiàn)，目前可以生產(chǎn)出類(lèi)似2B亮度、BA亮度和噴砂表面的壓花板；裝飾性暗紋也是最受用戶喜歡的一種元素，如上文所述，通過(guò)設(shè)計(jì)雕刻花紋實(shí)現(xiàn)。

3 結(jié)論

本文研究了軋輥雕刻技術(shù)、壓延過(guò)程中刻花輥表面剝落、周期性暗影缺陷等系列技術(shù)難題，開(kāi)發(fā)出具有壓花深度可控（0.05~0.07 mm）、表面亮度可調(diào)、裝飾花形可變且易于加工的壓花表面不銹鋼產(chǎn)品，在滿足基礎(chǔ)屬性外，設(shè)計(jì)了布紋元素增加裝飾性。

目前壓花板在公共設(shè)施地鐵座椅已有廣泛應(yīng)用。滿足用戶使用要求：

1）滿足項(xiàng)目需要的花紋形狀、深度等尺寸（0.05~0.07 mm）要求，各個(gè)角度花紋排列整齊，有裝飾性布紋元素。

2）滿足亮度要求。

3）易于成型加工。