Производство и обработка нержавеющей стали

От сталелитейного завода до завода:как производится качественная нержавеющая сталь

Мы производим сталь уже тысячу лет, но нержавеющая сталь — относительный новичок. Он был изобретен в 1913 году британским металлургом Гарри Брирли. С тех пор химики, инженеры и материаловеды экспериментируют. Как устойчивый к ржавчине сплав, он может предложить те же свойства материала, что и сталь, с устойчивостью к ржавчине таких сплавов, как алюминий, но с меньшими затратами. Сначала нержавеющая сталь использовалась в основном в небольших приложениях, в качестве деталей для счетчиков воды или насосов, а также в качестве отличных столовых приборов. В наши дни он также используется в качестве конструкционного строительного материала в гораздо больших количествах.

Существует два способа изготовления изделия из нержавеющей стали:Изделие может быть изготовлено из кусков необработанной стали, которые куются, прокатываются и соединяются. Или он может быть сделан из расплавленной стали, залитой в форму, имеющую форму конечного продукта. Какой метод производства нержавеющей стали является более эффективным, зависит от того, что это за продукт и для чего он может использоваться.

Процесс производства нержавеющей стали

Производство нержавеющей стали — это многоэтапный процесс:стальной лом плавится, отливается в твердую форму, подвергается термообработке, очистке и полировке.

• Плавка и литье
• Формирование
• Термическая обработка
• Удаление накипи
• Закалка
• Резка или механическая обработка
• Завершение

Плавка и литье

Сталь и легирующие металлы загружают в электродуговую печь. Попав в печь, металл нагревается до определенной температуры выше его точки плавления, обычно превышающей 2800°F. Из-за экстремальных температур, точности и больших объемов стадия плавления обычно занимает 8–12 часов. На этом этапе специалисты по стали регулярно проверяют температуру ванны и химический состав.

После полного расплавления стального сплава смесь рафинируют. Газообразный аргон и кислород закачиваются в печь, где они превращают примеси в газ и заставляют другие образовывать шлак, который легко удалить. Для большинства применений рафинированная сталь отливается в формы, включая блюмы, заготовки, плиты, стержни и круглые трубы. Они будут использоваться в качестве сырья для кованых изделий. Литейные заводы могут отливать нержавеющую сталь в ее окончательную намеченную форму, создавая форму по этой конструкции. Эта форма может подвергаться механической обработке в качестве этапа чистовой обработки, а не этапа производства.

Формирование

Большая часть литой стали формируется путем горячей прокатки:сляб, блюм или заготовка нагреваются и проходят через большие ролики, растягивая сталь в более длинную и тонкую форму. Горячая прокатка происходит при температуре выше температуры рекристаллизации стали. Каждая плита формуется в лист, пластину или полосу, а блюмы и заготовки формируются в проволоку и стержни.

Холодная прокатка используется, когда требуются более точные размеры или превосходный блеск поверхности. Это происходит ниже температуры рекристаллизации стали. Для холодной прокатки используются колеса малого диаметра с рядом опорных колес для создания гладких широких листов нержавеющей стали с малыми допусками.

Термическая обработка

Термическая обработка упрочняет прокат из нержавеющей стали за счет рекристаллизации деформированной микроструктуры. Большинство нержавеющих сталей подвергают термообработке путем отжига. Нержавеющая сталь нагревается до температуры, точно превышающей ее температуру кристаллизации, и медленно охлаждается в контролируемых условиях. Этот процесс снимает внутренние напряжения и смягчает нержавеющую сталь. Температура отжига, время и скорость охлаждения влияют на свойства всей стали.

Удаление накипи

Катаная деталь из нержавеющей стали покрывается слоем окисленной «прокатной окалины», которую необходимо смывать, чтобы восстановить блестящую поверхность. Прокатная окалина обычно удаляется химическими средствами, такими как электроочистка и травление. При травлении нержавеющая сталь погружается в ванну с азотно-фтористоводородной кислотой. Электроочистка использует катод и фосфорную кислоту для подачи тока на поверхность из нержавеющей стали. Металл, очищенный от накипи, промывается водой под высоким давлением, после чего поверхность становится яркой и блестящей.

Закалка

Деформационное упрочнение – это процесс упрочнения материала за счет деформации. Нержавеющие стали в целом затвердевают быстро, точная скорость определяется конкретной маркой. Аустенитные стали закаляются легче, чем другие марки.

Резка или обработка

Нержавеющая сталь нарезается до заданной формы и размера. Нержавеющую сталь можно резать дисковыми ножами, распиливать высокоскоростными лезвиями или вырубать пуансонами. Иногда используются альтернативные методы, такие как пламенная, плазменная и гидроабразивная резка.

Для объектов, отлитых в литейном цеху, которые уже близки к окончательной форме, этот этап резки/обработки может заключаться только в очистке линий соединения, доведении размеров до точных допусков или создании финишной обработки поверхности.

Отделка

Нержавеющая сталь может быть изготовлена ​​с широким спектром отделки поверхности. Выбранная отделка поверхности не является чисто эстетической. Некоторые покрытия делают нержавеющую сталь более устойчивой к коррозии, ее легче чистить или легче использовать в производстве. Тип отделки определяется предполагаемым применением.

Поверхностная отделка является комбинированным результатом процессов изготовления и методов отделки. Горячая прокатка, отжиг и удаление окалины дают матовую поверхность. Горячая прокатка с последующей холодной прокаткой на полировальных валках с получением глянцевой поверхности. Сочетание холодной прокатки, отжига и полировки с тонкой поверхностью создает отражающую поверхность. Для отделки поверхностей из нержавеющей стали используется широкий спектр оборудования для шлифовки, полировки, полировки и пескоструйной обработки.

Контроль качества и проверка

Несмотря на то, что внутрипроизводственный контроль существует на всех этапах производства и изготовления нержавеющей стали, его обычно недостаточно для соответствия международным стандартам качества. Перед отправкой каждая партия нержавеющей стали должна пройти химические и механические испытания, чтобы убедиться, что она соответствует требуемым спецификациям.

Механические испытания

Механические испытания измеряют физическую способность нержавеющей стали выдерживать нагрузки, напряжения и удары. Механические испытания включают испытания на растяжение, испытания по Бринеллю и ударную вязкость, описанные выше в отношении механических свойств.

Химические испытания

Химические тесты проверяют точный химический состав образца перед сертификацией марки нержавеющей стали. Химические испытания обычно проводят неразрушающим спектрохимическим анализом. Коррозионная стойкость имеет особое значение для нержавеющих сталей. Сталелитейные заводы проверяют и измеряют коррозионную стойкость с помощью испытания в соляном тумане:чем дольше сталь остается нетронутой коррозией после воздействия соляного тумана, тем выше коррозионная стойкость.

Производство нержавеющей стали в мире

После изобретения нержавеющей стали инженеры и изобретатели быстро нашли ей применение. Столовые приборы были в производстве через пять лет после того, как Брирли понял, что его хромированная сталь устойчива к ржавчине. К 1926 году, когда нержавеющей стали исполнилось тринадцать лет, ее начали использовать в хирургических имплантатах. В 1935 году был выпущен первый самолет с покрытием из нержавеющей стали. Военные усилия помогли увеличить производственные мощности для нержавеющей стали.

В период с 2005 по 2018 год производство нержавеющей стали увеличилось вдвое и достигло 50,7 млн ​​метрических тонн по всему миру. Китай — крупнейший в мире производитель металла.

Как относительный новичок в области строительных материалов, нержавеющая сталь представляет собой материал с еще большими возможностями. Такие инновации, как дуплексная нержавеющая сталь, продолжают появляться. По мере изучения новых химических веществ вполне возможно, что будут открываться новые марки нержавеющей стали для приложений, о которых мы еще не подозревали.