સ્ટેનલેસ સ્ટીલ ઉત્પાદનના તબક્કાઓ
સ્ટેનલેસ સ્ટીલ એ લોખંડ આધારિત સામગ્રીનો પરિવાર છે જે તેના કાટ પ્રતિકાર, સારી યાંત્રિક શક્તિ અને જાળવણીની સરળતા માટે જાણીતો છે. તેના "કાટ-પ્રતિરોધક" ગુણધર્મો મુખ્યત્વે તેના ક્રોમિયમ (Cr) સામગ્રીમાંથી ઉદ્ભવે છે, જે સ્ટીલની સપાટી પર ક્રોમિયમ ઓક્સાઇડનું પાતળું નિષ્ક્રિય સ્તર બનાવે છે. આ સ્તર ધાતુને વધુ ઓક્સિડેશનથી રક્ષણ આપે છે, ભેજવાળા અથવા આક્રમક વાતાવરણમાં પણ તેને કાટ લાગવાથી અટકાવે છે. તેના પ્રદર્શન પાછળ, સ્ટેનલેસ સ્ટીલ તેની રાસાયણિક રચના, ધાતુની શુદ્ધતા અને માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર સ્પષ્ટીકરણોને પૂર્ણ કરે છે તેની ખાતરી કરવા માટે લાંબી અને સખત ઉત્પાદન પ્રક્રિયામાંથી પસાર થાય છે. નીચે કાચા માલથી લઈને તૈયાર ઉત્પાદન સુધી સ્ટેનલેસ સ્ટીલ ઉત્પાદનના તબક્કાઓનું વર્ણન કરે છે.
૧. કાચા માલની પસંદગી અને રચનાનું આયોજન
પ્રથમ તબક્કો સ્ટેનલેસ સ્ટીલના પ્રકારને નક્કી કરવાથી શરૂ થાય છે, ઉદાહરણ તરીકે ઓસ્ટેનિટિક (જેમ કે 304/316 શ્રેણી), ફેરિટિક (430 શ્રેણી), માર્ટેન્સિટિક (410 શ્રેણી), થી ડુપ્લેક્સ (ઓસ્ટેનિટિક-ફેરિટિક સંયોજન). આ પ્રકારની પસંદગી જરૂરી એલોય રચના નક્કી કરે છે: મુખ્ય તત્વ તરીકે ક્રોમિયમ (સામાન્ય રીતે નિષ્ક્રિય સ્તર બનાવવા માટે ઓછામાં ઓછું 10,5%), ઓસ્ટેનાઇટ તબક્કાને સ્થિર કરવા અને નમ્રતા વધારવા માટે નિકલ, કાટ પ્રતિકાર (ખાસ કરીને 316 માં) માટે ખાડા માટે મોલિબ્ડેનમ, અને ચોક્કસ હેતુઓ માટે મેંગેનીઝ, સિલિકોન, નાઇટ્રોજન, ટાઇટેનિયમ અથવા નિઓબિયમ જેવા અન્ય તત્વો.
કાચા માલમાં સ્ક્રેપ મેટલ (સ્ટેનલેસ સ્ટીલ સ્ક્રેપ), કાર્બન સ્ટીલ સ્ક્રેપ, ફેરોક્રોમ (એક Fe-Cr એલોય), ફેરોનિકલ અથવા શુદ્ધ નિકલ, ફેરોમોલિબ્ડેનમ, તેમજ કાર્બન બાઈન્ડર અને ડીઓક્સિડાઇઝર્સનો સમાવેશ થઈ શકે છે. ઘણી આધુનિક સ્ટેનલેસ સ્ટીલ મિલો સ્ક્રેપ પર ખૂબ આધાર રાખે છે કારણ કે તે વધુ ઊર્જા કાર્યક્ષમ છે અને ગોળાકાર અર્થતંત્રને ટેકો આપે છે. જો કે, રચનાના "દૂષણ" (દા.ત., વધારાનું તાંબુ અથવા અન્ય દૂષકો) ને ટાળવા માટે સ્ક્રેપની ગુણવત્તાને નિયંત્રિત કરવી આવશ્યક છે.
2. ઇલેક્ટ્રિક આર્ક ફર્નેસ (EAF) માં ગલન
મોટાભાગના સ્ટેનલેસ સ્ટીલનું ઉત્પાદન ઇલેક્ટ્રિક આર્ક ફર્નેસ (EAF) નો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવે છે. EAF માં, ભંગાર અને મિશ્રધાતુનું મિશ્રણ ભઠ્ઠીમાં નાખવામાં આવે છે અને ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ ઇલેક્ટ્રિક આર્કની ગરમીથી પીગળે છે. આ તબક્કો ધાતુને પ્રવાહી બનાવે છે અને તેની રાસાયણિક રચના સેટ કરવાનું શરૂ કરે છે. પીગળતી વખતે, ઓપરેટર ચોક્કસ અશુદ્ધિઓને ફસાવવા માટે સ્લેગ બનાવવામાં મદદ કરવા માટે ફ્લક્સ (દા.ત., ચૂનો/ડોલોમાઇટ) ઉમેરે છે.
EAF માં પ્રક્રિયા નિયંત્રણમાં તાપમાન, ગલન સમય અને પ્રારંભિક રાસાયણિક વિશ્લેષણનો સમાવેશ થાય છે. EAF ઉત્પાદનો સામાન્ય રીતે અંતિમ સ્પષ્ટીકરણોને પૂર્ણ કરતા નથી કારણ કે તેમને વધુ શુદ્ધિકરણની જરૂર પડે છે - ખાસ કરીને કાર્બન, સલ્ફર અને ફોસ્ફરસ સ્તરને નિયંત્રિત કરવા અને ક્રોમિયમ અને નિકલ સામગ્રીને ઑપ્ટિમાઇઝ કરવા માટે.
૩. શુદ્ધિકરણ: AOD અથવા VOD
એકવાર EAF માંથી પ્રવાહી ધાતુ તૈયાર થઈ જાય, પછી તેને ગૌણ શુદ્ધિકરણ તબક્કામાં ખસેડવામાં આવે છે, સામાન્ય રીતે AOD (આર્ગોન ઓક્સિજન ડેકાર્બ્યુરાઇઝેશન) અથવા VOD (વેક્યુમ ઓક્સિજન ડેકાર્બ્યુરાઇઝેશન) નો ઉપયોગ કરીને.
AOD (આર્ગોન ઓક્સિજન ડીકાર્બ્યુરાઇઝેશન)
AOD માં, ઓક્સિજન અને આર્ગોનનું મિશ્રણ પીગળેલી ધાતુમાં ફૂંકવામાં આવે છે. ઓક્સિજન કાર્બનનું ઓક્સિડાઇઝેશન (ડીકાર્બ્યુરાઇઝેશન) કરવામાં મદદ કરે છે, જેનાથી તેનું કાર્બન પ્રમાણ ઘટે છે. આર્ગોન ગેસને પાતળું કરે છે અને વધુ પસંદગીયુક્ત પ્રતિક્રિયાને પ્રોત્સાહન આપે છે, જેનાથી વધુ પડતા ક્રોમિયમ ઓક્સિડેશનને અટકાવી શકાય છે. AOD સ્ટેજ મહત્વપૂર્ણ છે કારણ કે સ્ટેનલેસ સ્ટીલને ક્રોમિયમ કાર્બાઇડના વરસાદને રોકવા માટે ઓછી કાર્બન સામગ્રીની જરૂર પડે છે, જે કાટ પ્રતિકાર (સંવેદનશીલતા) ઘટાડી શકે છે, ખાસ કરીને ચોક્કસ એપ્લિકેશનોમાં.
VOD (વેક્યુમ ઓક્સિજન ડીકાર્બ્યુરાઇઝેશન)
VOD નો પણ એક સમાન હેતુ છે, પરંતુ તે શૂન્યાવકાશ હેઠળ કરવામાં આવે છે. શૂન્યાવકાશ કાર્બન મોનોક્સાઇડ ગેસના આંશિક દબાણને ઘટાડવામાં મદદ કરે છે, જેનાથી કાર્બન ઘટાડાની પ્રતિક્રિયા ચોક્કસ તાપમાને અસરકારક રીતે આગળ વધે છે. VOD ઘણીવાર એવા ગ્રેડ માટે પસંદ કરવામાં આવે છે જેને ખૂબ ઓછા કાર્બન અથવા વધુ કડક ઓગળેલા ગેસ નિયંત્રણની જરૂર હોય છે.
આ શુદ્ધિકરણ તબક્કે, અંતિમ રચનામાં ગોઠવણો પણ કરવામાં આવે છે: નિકલ, મોલિબ્ડેનમ, નાઇટ્રોજન ઉમેરવા અથવા લક્ષ્યાંકિત ગ્રેડ અનુસાર ટાઇટેનિયમ/નિઓબિયમ જેવા સ્થિર તત્વો ઉમેરવા.
4. લેડલ ટ્રીટમેન્ટ: ડીઓક્સિડેશન, ડીસલ્ફ્યુરાઇઝેશન અને હોમોજેનાઇઝેશન
કાસ્ટિંગ પહેલાં, પીગળેલી ધાતુને લાડુમાં વધુ પ્રક્રિયામાંથી પસાર કરી શકાય છે. હેતુઓમાં શામેલ છે:
- ઓક્સાઇડના સમાવેશને રોકવા માટે ઓગળેલા ઓક્સિજનને ઘટાડીને ડિઓક્સિડેશન.
- ડિસલ્ફ્યુરાઇઝેશન, સલ્ફરને ઘટાડે છે જે ગરમ શોર્ટનેસનું કારણ બની શકે છે અને કઠિનતા ઘટાડી શકે છે.
– રચના અને તાપમાનને એકરૂપ બનાવવા અને સ્લેગમાં સમાવેશને તરતા રહેવામાં મદદ કરવા માટે આર્ગોન સ્ટીરિંગ.
સ્ટેનલેસ સ્ટીલમાં સ્વચ્છતા એક મહત્વપૂર્ણ પરિબળ છે, ખાસ કરીને એવા કાર્યક્રમો માટે કે જેને ઉચ્ચ કાટ પ્રતિકાર, સારી સપાટી પૂર્ણાહુતિ અથવા ભારે રચના પ્રક્રિયાઓની જરૂર હોય છે.
૫. કાસ્ટિંગ: સતત કાસ્ટિંગ અથવા ઇન્ગોટ કાસ્ટિંગ
પીગળેલી ધાતુ જે ઇચ્છિત રચના સુધી પહોંચી ગઈ હોય તેને કાસ્ટિંગ પ્રક્રિયા દ્વારા ઘન સ્વરૂપમાં રેડવામાં આવે છે. આજે સૌથી સામાન્ય પદ્ધતિ સતત કાસ્ટિંગ છે, જેમાં પીગળેલી ધાતુ પાણીથી ઠંડુ કરેલા ઘાટમાંથી વહે છે અને ધીમે ધીમે ઘન બને છે અને સ્લેબ (શીટ મેટલ માટે), બ્લૂમ અથવા બિલેટ (સળિયા અને વાયર માટે) બનાવે છે. સતત કાસ્ટિંગ પરંપરાગત ઇન્ગોટ કાસ્ટિંગ કરતાં વધુ કાર્યક્ષમ, સુસંગત છે અને ખામીઓ ઘટાડે છે.
જોકે, ચોક્કસ ખાસ જરૂરિયાતો માટે, કાસ્ટિંગ ઇંગોટ્સનો ઉપયોગ હજુ પણ થાય છે, પછી ઇંગોટ્સ પર ગરમી અને પ્રારંભિક ફોર્જિંગ/ગ્રાઇન્ડીંગ દ્વારા વધુ પ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે.
6. ફરીથી ગરમ કરવું અને ગરમ કામ કરવું
કાસ્ટિંગ પ્રોડક્ટ્સ, જેમ કે સ્લેબ, ને પછી ગરમ રોલિંગ પહેલાં યોગ્ય તાપમાન સુધી પહોંચવા માટે ફરીથી ગરમ કરવાની ભઠ્ઠીમાં ફરીથી ગરમ કરવામાં આવે છે. ગરમ રોલિંગ પ્રક્રિયામાં, સ્લેબને રોલ સ્ટેન્ડ દ્વારા દબાવવામાં આવે છે, જે તેની જાડાઈ ઘટાડે છે અને તેની લંબાઈ વધારે છે. ગરમ રોલિંગ પ્રારંભિક માળખું બનાવે છે, કેટલીક છિદ્રાળુતાનું સમારકામ કરે છે, અને ગરમ-રોલ્ડ કોઇલ અથવા પ્લેટ જેવા અર્ધ-તૈયાર ઉત્પાદનનું ઉત્પાદન કરે છે.
સ્ટેનલેસ સ્ટીલમાં કાર્બન સ્ટીલ કરતા અલગ વિકૃતિ વર્તન અને થર્મલ વાહકતા હોવાથી, ગરમ તિરાડો, તરંગો અથવા સપાટીની ખામીઓને ટાળવા માટે તાપમાન નિયંત્રણ અને રોલિંગ ગતિ મહત્વપૂર્ણ છે.
7. એનલીંગ: ડક્ટિલિટી પુનઃસ્થાપિત કરે છે અને માઇક્રોસ્ટ્રક્ચરને સમાયોજિત કરે છે
ગરમ રોલિંગ પછી, સામગ્રી સામાન્ય રીતે તાણ સખ્તાઇ અને સબઓપ્ટિમલ માઇક્રોસ્ટ્રક્ચરલ વિતરણનો અનુભવ કરે છે. તેથી, એનેલીંગ (સોફ્ટનિંગ હીટ ટ્રીટમેન્ટ) આ માટે કરવામાં આવે છે:
- શેષ તણાવ દૂર કરે છે,
- મક્કમતા પુનઃસ્થાપિત કરો,
- સ્થિરીકરણ તબક્કાઓ (દા.ત. ઓસ્ટેનિટિકમાં),
- અનિચ્છનીય અવક્ષેપ ઓગળવામાં મદદ કરે છે.
ઓસ્ટેનિટિક સ્ટેનલેસ માટે, એનેલીંગમાં ઘણીવાર ઊંચા તાપમાને સોલ્યુશન એનેલીંગનો સમાવેશ થાય છે, ત્યારબાદ ઇચ્છિત માળખું જાળવવા અને સંવેદનશીલતાનું જોખમ ઘટાડવા માટે ઝડપી ઠંડકનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.
8. ડિસ્કેલિંગ: ઓક્સાઇડ સ્કેલ દૂર કરવું
ગરમી પ્રક્રિયાઓ (ગરમ રોલિંગ અને એનેલીંગ) સપાટી પર ઓક્સાઇડ સ્કેલ બનાવે છે. વધુ પ્રક્રિયા માટે તૈયાર સ્વચ્છ સપાટી મેળવવા માટે આ સ્કેલ દૂર કરવું આવશ્યક છે. સામાન્ય પદ્ધતિઓમાં શામેલ છે:
- અથાણાંમાં ઓક્સાઇડ ઓગળવા માટે એસિડ દ્રાવણ (દા.ત. નાઈટ્રિક એસિડ અને હાઇડ્રોફ્લોરિક એસિડનું મિશ્રણ, અથવા અન્ય આધુનિક અથાણાં પ્રણાલીઓ) નો ઉપયોગ થાય છે,
- એક્સફોલિએટ કરવામાં મદદ કરવા માટે શોટ બ્લાસ્ટિંગ અથવા બ્રશિંગ જેવા મિકેનિકલ ડીસ્કેલિંગ.
અંતિમ સપાટીની ગુણવત્તા માટે ડિસ્કેલિંગ સ્ટેજ ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે, ખાસ કરીને જો સામગ્રીનો ઉપયોગ ખાદ્ય ઉપકરણો, સ્થાપત્ય અથવા ફાર્માસ્યુટિકલ ઉદ્યોગ માટે કરવામાં આવશે.
9. કોલ્ડ રોલિંગ: ચોકસાઇ પરિમાણો અને સરળ સપાટીઓ પ્રાપ્ત કરવી
ચુસ્ત સહિષ્ણુતા અને સરળ સપાટીઓ સાથે પાતળી ચાદર બનાવવા માટે, સ્ટેનલેસ સ્ટીલને પછી કોલ્ડ રોલ કરવામાં આવે છે. કારણ કે તે નીચા તાપમાને કરવામાં આવે છે, કોલ્ડ રોલિંગ વર્ક સખ્તાઇ દ્વારા તાકાત વધારે છે પરંતુ નમ્રતા ઘટાડે છે. તેથી, કોલ્ડ રોલિંગ સામાન્ય રીતે જરૂરી જાડાઈ ઘટાડાના આધારે વધારાના એનિલિંગ (મધ્યવર્તી એનિલિંગ) દ્વારા અનુસરવામાં આવે છે.
કોલ્ડ રોલિંગનું પરિણામ સામાન્ય રીતે ચોક્કસ જાડાઈ અને સારી સપાટી ગુણવત્તા સાથે કોઇલ હોય છે, જે 2B, BA (તેજસ્વી એનિલ્ડ) અથવા સુશોભન પેટર્ન જેવા વિવિધ ફિનિશ માટે આધાર બને છે.
૧૦. અંતિમ ફિનિશિંગ, નિરીક્ષણ અને પેકેજિંગ
અંતિમ તબક્કામાં અંતિમ ઉત્પાદન અનુસાર વિવિધ પ્રક્રિયાઓનો સમાવેશ થાય છે:
- સપાટતા અને સપાટીના દેખાવને સુધારવા માટે ત્વચા પાસ,
- ચમકદાર (અરીસાની) અથવા સાટિન સપાટી બનાવવા માટે પોલિશિંગ,
- કોઇલને ચોક્કસ પહોળાઈ અથવા કટ પ્લેટોમાં વિભાજીત કરવા માટે કાપવું અને કાપવું,
– વેલ્ડીંગ અને વધુ ગરમીની સારવાર સાથે વાળવું, ઊંડા ચિત્રકામ, અથવા પાઇપ બનાવવું (વેલ્ડેડ ટ્યુબ) જેવી રચના (વૈકલ્પિક).
તે પછી, ગુણવત્તા નિયંત્રણ હાથ ધરવામાં આવે છે: રાસાયણિક રચના પરીક્ષણ, યાંત્રિક પરીક્ષણ (તાણ, કઠિનતા), કાટ પરીક્ષણ (જો જરૂરી હોય તો), સપાટી ખામી નિરીક્ષણ અને પરિમાણીય ચકાસણી. ત્યારબાદ સફળ ઉત્પાદનોને હીટ નંબર/લોટ ઓળખ સોંપવામાં આવે છે, જે રક્ષણાત્મક સપાટી કોટિંગ (દા.ત., ફિલ્મ) સાથે કોટેડ હોય છે, અને શિપમેન્ટ માટે પેક કરવામાં આવે છે.
પેનટઅપ
સ્ટેનલેસ સ્ટીલ બનાવવાની પ્રક્રિયામાં ધાતુશાસ્ત્ર અને ઉત્પાદન પ્રક્રિયાઓનું ખૂબ જ નિયંત્રિત સંયોજન શામેલ છે: કાચા માલની પસંદગી અને રચના ડિઝાઇનથી લઈને, EAF સ્મેલ્ટિંગ, AOD/VOD રિફાઇનિંગ, કાસ્ટિંગ, હોટ રોલિંગ, એનેલીંગ, ડિસ્કેલિંગ, કોલ્ડ રોલિંગ, ફિનિશિંગ અને નિરીક્ષણ સુધી. સ્ટેનલેસ સ્ટીલ કાટ પ્રતિકાર, શક્તિ અને સપાટી ગુણવત્તા ધોરણોને પૂર્ણ કરે છે તેની ખાતરી કરવામાં દરેક તબક્કો મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. તેથી, તેનું સરળ નામ, "સ્ટેનલેસ સ્ટીલ" હોવા છતાં, તે વાસ્તવમાં જટિલ ઇજનેરી પ્રક્રિયાઓનું પરિણામ છે જે રસોડાના ઉપકરણોથી લઈને રાસાયણિક અને દરિયાઈ સ્થાપનો સુધીના વિવિધ ઉદ્યોગોમાં ઉપયોગ માટે વિશ્વસનીય સામગ્રી ઉત્પન્ન કરવા માટે રચાયેલ છે.
