Этапы вытворчасці нержавеючай сталі
Нержавеючая сталь — гэта сямейства матэрыялаў на аснове жалеза, вядомых сваёй каразійнай устойлівасцю, добрай механічнай трываласцю і лёгкасцю абслугоўвання. Яе «іржыўстойлівыя» ўласцівасці ў асноўным абумоўлены ўтрыманнем хрому (Cr), які ўтварае тонкі пасіўны пласт аксіду хрому на паверхні сталі. Гэты пласт абараняе метал ад далейшага акіслення, прадухіляючы яго іржаўленне нават у вільготным або агрэсіўным асяроддзі. Для сваіх характарыстык нержавеючая сталь праходзіць працяглы і дбайны вытворчы працэс, каб гарантаваць, што яе хімічны склад, чысціня металу і мікраструктура адпавядаюць спецыфікацыям. Ніжэй апісаны этапы вытворчасці нержавеючай сталі, ад сыравіны да гатовага прадукту.
1. Выбар сыравіны і планаванне складу
Першы этап пачынаецца з вызначэння тыпу нержавеючай сталі, якая будзе вырабляцца, напрыклад, аўстэнітнай (напрыклад, серыі 304/316), ферытнай (серыя 430), мартенсітнай (серыя 410) або дуплекснай (камбінацыя аўстэніту і ферыту). Выбар гэтага тыпу вызначае неабходны склад сплаву: хром у якасці асноўнага элемента (звычайна мінімум каля 10,5% для ўтварэння пасіўнага пласта), нікель для стабілізацыі аўстэнітнай фазы і павышэння пластычнасці, малібдэн для ўстойлівасці да кропкавай карозіі (асабліва ў 316) і іншыя элементы, такія як марганец, крэмній, азот, тытан або ніобій, для канкрэтных мэтаў.
Сыравіна можа ўключаць металалом (лом нержавеючай сталі), лом вугляродзістай сталі, ферахром (сплаў Fe-Cr), феранікель або чысты нікель, ферамалібдэн, а таксама вугляродныя звязальныя рэчывы і раскісляльнікі. Многія сучасныя заводы нержавеючай сталі ў значнай ступені залежаць ад металалому, таму што ён больш энергаэфектыўны і падтрымлівае цыклічную эканоміку. Аднак якасць металалому павінна кантралявацца, каб пазбегнуць «забруджвання» складу (напрыклад, лішкам медзі або іншымі забруджвальнікамі).
2. Плаўленне ў электрадугавой печы (ЭДП)
Большая частка нержавеючай сталі вырабляецца з дапамогай электрадугавой печы (ДДП). У ДДП сумесь металалому і сплаву падаецца ў печ і плавіцца пад уздзеяннем цяпла высокавольтнай электрычнай дугі. На гэтым этапе метал разрэджваецца і пачынае ўмацоўвацца яго хімічны склад. Падчас плаўлення аператар дадае флюс (напрыклад, вапну/даламіт), які дапамагае ўтварыць шлак, які ўлоўлівае пэўныя прымешкі.
Кантроль працэсу ў электрадуганачнай печы ўключае ў сябе тэмпературу, час плаўлення і пачатковы хімічны аналіз. Прадукты электрадуганачнай печы звычайна не адпавядаюць канчатковым спецыфікацыям, таму што яны патрабуюць далейшай перапрацоўкі, асабліва для кантролю ўзроўню вугляроду, серы і фосфару, а таксама для аптымізацыі ўтрымання хрому і нікеля.
3. Ачыстка: AOD або VOD
Пасля таго, як вадкі метал з электродугальнай печы гатовы, яго перамяшчаюць на другасную стадыю рафінавання, звычайна з выкарыстаннем AOD (аргона-кіслароднага дэкарбюрызавання) або VOD (вакуумнага кіслароднага дэкарбюрызавання).
AOD (аргон-кіслароднае дэкарбурызаванне)
Пры AOD у расплаўлены метал удзімаецца сумесь кіслароду і аргону. Кісларод дапамагае акісляць вуглярод (абязуглероджванне), зніжаючы яго ўтрыманне вугляроду. Аргон разводзіць газ і спрыяе больш селектыўнай рэакцыі, прадухіляючы празмернае акісленне хрому. Этап AOD мае вырашальнае значэнне, таму што нержавеючая сталь патрабуе нізкага ўтрымання вугляроду, каб прадухіліць асаджэнне карбідаў хрому, якія могуць знізіць каразійную стойкасць (сенсібілізацыю), асабліва ў некаторых выпадках.
VOD (вакуумнае кіслароднае дэкарбурызаванне)
VOD мае падобную мэту, але праводзіцца ў вакууме. Вакуум дапамагае знізіць парцыяльны ціск чаднага газу, што дазваляе рэакцыі аднаўлення вугляроду эфектыўна працякаць пры пэўнай тэмпературы. VOD часта выбіраецца для гатункаў, якія патрабуюць вельмі нізкага ўтрымання вугляроду або больш жорсткага кантролю растворанага газу.
На гэтым этапе рафінавання таксама ўносяцца карэктывы ў канчатковы склад: дадаюцца нікель, малібдэн, азот або стабілізуючыя элементы, такія як тытан/ніобій, у залежнасці ад патрэбнага гатунку.
4. Апрацоўка каўша: раскісленне, дэсульфурызацыя і гамагенізацыя
Перад ліццём расплаўлены метал можа падвергнуцца дадатковай апрацоўцы ў каўшы. Мэты ўключаюць:
– Дэаксідацыя, зніжэнне растворанага кіслароду для прадухілення ўключэння аксідаў.
– Дэсульфурызацыя, памяншае колькасць серы, якая можа выклікаць кароткачасовае нагрэванне і знізіць трываласць.
– Перамешванне аргону для гамагенізацыі складу і тэмпературы, а таксама для палягчэння ўключэнняў у шлак.
Чысціня з'яўляецца найважнейшым фактарам пры вытворчасці нержавеючай сталі, асабліва для тых выпадкаў, калі патрабуецца высокая каразійная ўстойлівасць, добрая аздабленне паверхні або цяжкія працэсы фармавання.
5. Ліццё: бесперапыннае ліццё або ліццё зліткаў
Расплаўлены метал, які дасягнуў патрэбнага складу, выліваецца ў цвёрдую форму з дапамогай працэсу ліцця. Найбольш распаўсюджаным метадам сёння з'яўляецца бесперапыннае ліццё, пры якім расплаўлены метал праходзіць праз вадзяную форму і паступова застывае, утвараючы сляб (для ліставога металу), блюм або нарыхтоўку (для пруткоў і дроту). Бесперапыннае ліццё больш эфектыўнае, стабільнае і памяншае колькасць дэфектаў, чым традыцыйнае ліццё зліткаў.
Аднак для некаторых спецыяльных патрэб усё яшчэ выкарыстоўваюцца ліцейныя зліткі, якія затым падвяргаюцца далейшай апрацоўцы шляхам награвання і пачатковай коўкі/шліфоўкі.
6. Паўторны нагрэў і гарачая апрацоўка
Ліцейныя вырабы, такія як слябы, затым награваюцца ў награвальнай печы, каб дасягнуць патрэбнай тэмпературы перад гарачай пракаткай. У працэсе гарачай пракаткі сляб праціскаецца праз пракатныя клеці, памяншаючы яго таўшчыню і павялічваючы даўжыню. Гарачая пракатка фармуе пачатковую структуру, аднаўляе частку сітаватасці і дае паўфабрыкат, такі як гарачакатаны рулон або пліта.
Паколькі нержавеючая сталь мае іншыя ўласцівасці дэфармацыі і цеплаправоднасць, чым вугляродзістая сталь, кантроль тэмпературы і хуткасць пракаткі важныя для прадухілення гарачых расколін, хваль або дэфектаў паверхні.
7. Адпал: аднаўляе пластычнасць і карэктуе мікраструктуру
Пасля гарачай пракаткі матэрыял звычайна падвяргаецца дэфармацыйнаму ўмацаванню і неаптымальнаму размеркаванню мікраструктуры. Таму адпал (размякчальная тэрмічная апрацоўка) праводзіцца для:
– Здымае рэшткавае напружанне,
– Аднавіць упартасць,
– Стабілізуючыя фазы (напрыклад, у аўстэнітных),
– Дапамагае растварыць непажаданыя асадкі.
Для аўстэнітнай нержавеючай сталі адпал часта ўключае адпал на раствор пры высокіх тэмпературах з наступным хуткім астуджэннем для падтрымання патрэбнай структуры і зніжэння рызыкі сенсібілізацыі.
8. Выдаленне накіпу: выдаленне аксіднай акаліны
Тэрмічныя працэсы (гарачая пракатка і адпал) утвараюць аксідную акаліну на паверхні. Гэтую акаліну неабходна выдаліць, каб атрымаць чыстую паверхню, гатовую да далейшай апрацоўкі. Распаўсюджаныя метады ўключаюць:
– Пры траўленні выкарыстоўваецца кіслотны раствор (напрыклад, сумесь азотнай і плавікавай кіслаты або іншыя сучасныя сістэмы траўлення) для растварэння аксідаў,
– Механічнае выдаленне акаліны, напрыклад, дробеструйная ачыстка або ачыстка шчоткай, для паляпшэння адслойвання.
Этап выдалення акаліны вельмі важны для якасці канчатковай паверхні, асабліва калі матэрыял будзе выкарыстоўвацца для харчовага абсталявання, архітэктуры або фармацэўтычнай прамысловасці.
9. Халодная пракатка: дасягненне дакладных памераў і гладкіх паверхняў
Каб стварыць тонкія лісты з жорсткімі допускамі і больш гладкімі паверхнямі, нержавеючую сталь затым падвяргаюць халоднай пракатцы. Паколькі гэта робіцца пры больш нізкіх тэмпературах, халодная пракатка павялічвае трываласць за кошт наклепа, але зніжае пластычнасць. Таму халодная пракатка звычайна суправаджаецца дадатковым адпалам (прамежкавым адпалам) у залежнасці ад неабходнага памяншэння таўшчыні.
Вынікам халоднай пракаткі звычайна з'яўляецца рулон з дакладнай таўшчынёй і лепшай якасцю паверхні, які становіцца асновай для розных відаў аздаблення, такіх як 2B, BA (яркі адпал) або дэкаратыўныя ўзоры.
10. Канчатковая аздабленне, праверка і ўпакоўка
Заключны этап уключае розныя працэсы ў залежнасці ад канчатковага прадукту:
– Пасля апрацоўкі паверхні скурным швом паляпшаецца яе роўнасць і знешні выгляд,
– Паліроўка для надання бліскучай (люстраной) або атласнай паверхні,
– Разразанне і рэзка для падзелу рулонаў на пэўную шырыню або нарэзаныя пласціны,
– Фармаванне (па жаданні), напрыклад, гнутка, глыбокая выцяжка або выраб труб (зварных труб) са зваркай і далейшай тэрмічнай апрацоўкай.
Пасля гэтага праводзіцца кантроль якасці: выпрабаванні хімічнага складу, механічныя выпрабаванні (на расцяжэнне, цвёрдасць), выпрабаванні на карозію (пры неабходнасці), кантроль паверхневых дэфектаў і праверка памераў. Затым паспяховым вырабам прысвойваецца нумар плавкі/ідэнтыфікатар партыі, яны пакрываюцца ахоўным павярхоўным пакрыццём (напрыклад, плёнкай) і ўпакоўваюцца для адпраўкі.
Закрыццё
Працэс вырабу нержавеючай сталі ўключае ў сябе строга кантраляванае спалучэнне металургічных і вытворчых працэсаў: ад выбару сыравіны і распрацоўкі складу, праз плаўленне ў электрадугалёвай запальнай печы, ачыстку пад дзеяннем аксіду пласцін (AOD/VOD), ліццё, гарачую пракатку, адпал, выдаленне акаліны, халодную пракатку, да аздаблення і кантролю. Кожны этап адыгрывае вырашальную ролю ў забеспячэнні адпаведнасці нержавеючай сталі стандартам каразійнай устойлівасці, трываласці і якасці паверхні. Такім чынам, нягледзячы на яе, здавалася б, простую назву «нержавеючая сталь», яна насамрэч з'яўляецца вынікам складаных інжынерных працэсаў, прызначаных для атрымання надзейнага матэрыялу для выкарыстання ў шырокім спектры галін прамысловасці — ад кухоннай тэхнікі да хімічных і марскіх установак.
