Тот баспайтын болат өндірісінің кезеңдері
Тот баспайтын болат - коррозияға төзімділігімен, жақсы механикалық беріктігімен және күтімнің қарапайымдылығымен танымал темір негізіндегі материалдар тобы. Оның "тот баспайтын" қасиеттері негізінен болат бетінде жұқа пассивті хром оксиді қабатын түзетін хром (Cr) құрамынан туындайды. Бұл қабат металды одан әрі тотығудан қорғайды, тіпті ылғалды немесе агрессивті ортада да тот басуына жол бермейді. Тот баспайтын болат өзінің өнімділігінің арқасында химиялық құрамының, металл тазалығының және микроқұрылымының сипаттамаларға сәйкес келуін қамтамасыз ету үшін ұзақ және қатаң өндіріс процесінен өтеді. Төменде шикізаттан дайын өнімге дейінгі тот баспайтын болат өндірісінің кезеңдері сипатталған.
1. Шикізатты таңдау және құрамды жоспарлау
Бірінші кезең жасалатын тот баспайтын болат түрін анықтаудан басталады, мысалы, аустениттік (мысалы, 304/316 сериясы), ферриттік (430 сериясы), мартенситтік (410 сериясы), дуплекстеу (аустенит-ферриттік қоспа). Бұл түрді таңдау қажетті қорытпа құрамын анықтайды: негізгі элемент ретінде хром (әдетте пассивті қабат қалыптастыру үшін кемінде 10,5%), аустенит фазасын тұрақтандыру және икемділікті арттыру үшін никель, коррозияға төзімділікті арттыру үшін молибден (әсіресе 316-да) және белгілі бір мақсаттар үшін марганец, кремний, азот, титан немесе ниобий сияқты басқа элементтер.
Шикізатқа металл сынықтары (тот баспайтын болат сынықтары), көміртекті болат сынықтары, феррохром (Fe-Cr қорытпасы), ферроникель немесе таза никель, ферромолибден, сондай-ақ көміртекті байланыстырғыштар мен тотықсыздандырғыштар кіруі мүмкін. Көптеген заманауи тот баспайтын болат зауыттары сынықтарға қатты тәуелді, себебі ол энергияны тиімдірек пайдаланады және айналмалы экономиканы қолдайды. Дегенмен, құрамның «ластануын» (мысалы, артық мыс немесе басқа ластаушы заттар) болдырмау үшін сынықтардың сапасын бақылау қажет.
2. Электр доғалы пеште (ЭДП) балқыту
Тот баспайтын болаттың көпшілігі электр доғасы пешін (ЭДП) пайдаланып өндіріледі. ЭДП-да металл сынықтары мен қорытпасының қоспасы пешке беріледі және жоғары вольтты электр доғасының қызуымен балқытылады. Бұл кезең металды сұйылтады және оның химиялық құрамын қалыптастыра бастайды. Балқыту кезінде оператор белгілі бір қоспаларды ұстап қалатын қожды қалыптастыруға көмектесетін флюс (мысалы, әк/доломит) қосады.
EAF-тағы процесті басқару температураны, балқу уақытын және бастапқы химиялық талдауды қамтиды. EAF өнімдері әдетте соңғы сипаттамаларға сәйкес келмейді, себебі оларды одан әрі тазарту қажет, әсіресе көміртек, күкірт және фосфор деңгейін бақылау және хром мен никель құрамын оңтайландыру үшін.
3. Тазарту: AOD немесе VOD
EAF-тан алынған сұйық металл дайын болғаннан кейін, ол әдетте AOD (аргон оттегін декарбуризациялау) немесе VOD (вакуумдық оттегін декарбуризациялау) әдісін қолдана отырып, екінші рет тазарту кезеңіне өтеді.
AOD (аргон оттегін декарбуризациялау)
AOD кезінде оттегі мен аргон қоспасы балқытылған металға үрленеді. Оттегі көміртекті тотықтыруға (декарбуризациялауға) көмектеседі, оның көміртегі мөлшерін азайтады. Аргон газды сұйылтады және селективті реакцияны күшейтеді, хромның шамадан тыс тотығуының алдын алады. AOD сатысы өте маңызды, себебі тот баспайтын болат хром карбидтерінің тұнбаға түсуіне жол бермеу үшін көміртегінің төмен мөлшерін қажет етеді, бұл коррозияға төзімділікті (сенсибилизацияны), әсіресе белгілі бір қолданбаларда төмендетуі мүмкін.
VOD (вакуумдық оттегімен көміртегін декарбуризациялау)
VOD ұқсас мақсатқа ие, бірақ вакуумда орындалады. Вакуум көміртегі тотығы газының парциалды қысымын төмендетуге көмектеседі, бұл көміртегі тотықсыздану реакциясының белгілі бір температурада тиімді жүруіне мүмкіндік береді. VOD көбінесе өте төмен көміртекті немесе еріген газды қатаң бақылауды қажет ететін сорттар үшін таңдалады.
Бұл тазарту кезеңінде соңғы құрамға түзетулер енгізіледі: мақсатты сортқа сәйкес никель, молибден, азот немесе титан/ниобий сияқты тұрақтандырғыш элементтер қосылады.
4. Шөмішпен өңдеу: тотықсыздандыру, күкіртсіздендіру және гомогендеу
Құю алдында балқытылған металл ожауда қосымша өңдеуден өтуі мүмкін. Мақсаттары:
– Тотықсыздандыру, оксид қоспаларының алдын алу үшін еріген оттегін тотықсыздандыру.
– Күкіртті жою, ыстықтың қысқаруына және беріктікті төмендетуіне әкелетін күкіртті азайтады.
– Құрамы мен температурасын біртекті ету және қоспалардың қожға айналуына көмектесу үшін аргонды араластыру.
Тазалық тот баспайтын болат үшін, әсіресе жоғары коррозияға төзімділікті, жақсы беткі өңдеуді немесе ауыр қалыптау процестерін қажет ететін қолданбалар үшін маңызды фактор болып табылады.
5. Құю: үздіксіз құю немесе құйма құю
Қажетті құрамға жеткен балқытылған металл құю процесі арқылы қатты қалыпқа құйылады. Қазіргі кездегі ең көп таралған әдіс - үздіксіз құю, мұнда балқытылған металл сумен салқындатылған қалып арқылы ағып, біртіндеп қатып, тақта (қаңылтыр металл үшін), гүлдену немесе дайындама (шыбық пен сым үшін) түзеді. Үздіксіз құю дәстүрлі құйма құюға қарағанда тиімдірек, тұрақты және ақауларды азайтады.
Дегенмен, белгілі бір арнайы қажеттіліктер үшін құйма құймалары әлі де қолданылады, содан кейін құймалар қыздыру және бастапқы соғу/ұнтақтау арқылы одан әрі өңделеді.
6. Қайта қыздыру және ыстықтай өңдеу
Плита сияқты құю өнімдері ыстықтай илемдеу алдында тиісті температураға жету үшін қайта қыздыру пешінде қайта қыздырылады. Ыстықтай илемдеу процесінде плита илем тіректерінен өткізіліп, қалыңдығын азайтып, ұзындығын арттырады. Ыстықтай илемдеу бастапқы құрылымды қалыптастырады, кеуектілігін қалпына келтіреді және ыстықтай илемделген катушка немесе пластина сияқты жартылай дайын өнім шығарады.
Тот баспайтын болаттың деформациялық мінез-құлқы мен жылу өткізгіштігі көміртекті болатқа қарағанда басқаша болғандықтан, ыстық жарықтардың, толқындардың немесе беткі ақаулардың алдын алу үшін температураны бақылау және илемдеу жылдамдығы маңызды.
7. Күйдіру: Созылмалылықты қалпына келтіреді және микроқұрылымды реттейді
Ыстықтай илектеуден кейін материал әдетте деформацияның қатаюына және микроқұрылымдық таралуының оңтайлы еместігіне ұшырайды. Сондықтан, күйдіру (жұмсартатын термиялық өңдеу) келесі мақсаттарда жүзеге асырылады:
– қалдық стрессті жояды,
- Тұрақтылықты қалпына келтіру,
– Тұрақтандыру фазалары (мысалы, аустенитте),
– Қажетсіз тұнбаларды ерітуге көмектеседі.
Аустениттік тот баспайтын болат үшін күйдіру көбінесе ерітіндіні жоғары температурада күйдіруді, содан кейін қажетті құрылымды сақтау және сезімталдық қаупін азайту үшін тез салқындатуды қамтиды.
8. Қақтан тазарту: Оксидті қақты кетіру
Жылулық процестер (ыстықтай илемдеу және күйдіру) бетінде оксидтік қабыршақ түзеді. Бұл қабыршақ әрі қарай өңдеуге дайын таза бет алу үшін жойылуы керек. Жалпы әдістерге мыналар жатады:
– Тұздау оксидтерді еріту үшін қышқыл ерітіндісін (мысалы, азот қышқылы мен фторсутек қышқылының қоспасын немесе басқа заманауи тұздау жүйелерін) пайдаланады,
– Пилингке көмектесу үшін механикалық қақтан тазарту, мысалы, оқпен тазалау немесе щеткамен тазалау.
Қақтан тазарту кезеңі соңғы беттің сапасы үшін өте маңызды, әсіресе материал тамақ жабдықтарында, сәулет өнеркәсібінде немесе фармацевтика өнеркәсібінде қолданылатын болса.
9. Суықтай илемдеу: дәл өлшемдерге және тегіс беттерге қол жеткізу
Тығыз төзімділіктері мен тегіс беттері бар жұқа парақтарды жасау үшін тот баспайтын болат суықтай илемделеді. Төмен температурада орындалатындықтан, суықтай илемдеу жұмыстың беріктендіруі арқылы беріктікті арттырады, бірақ икемділікті төмендетеді. Сондықтан, суықтай илемдеуден кейін әдетте қажетті қалыңдықтың азаюына байланысты қосымша күйдіру (аралық күйдіру) жүргізіледі.
Суықтай илемдеудің нәтижесі, әдетте, дәл қалыңдығы мен бетінің сапасы жақсы катушка болып табылады, бұл 2B, BA (жарқын күйдірілген) немесе сәндік өрнектер сияқты әртүрлі әрлеулердің негізіне айналады.
10. Соңғы өңдеу, тексеру және қаптау
Соңғы кезең соңғы өнімге сәйкес әртүрлі процестерді қамтиды:
– Терінің тегістігін және бетінің көрінісін жақсарту үшін тері өткізгіштігі,
– Жылтыр (айна тәрізді) немесе атлас бетін алу үшін жылтырату,
– Орамдарды белгілі бір енге бөлу немесе кесілген пластиналарды кесу үшін кесу және кесу,
– Пісіру және одан әрі термиялық өңдеу арқылы иілу, терең созу немесе құбыр жасау (дәнекерленген түтік) сияқты қалыптау (міндетті емес).
Осыдан кейін сапаны бақылау жүргізіледі: химиялық құрамды сынау, механикалық сынау (созылу, қаттылық), коррозияны сынау (қажет болған жағдайда), беткі ақауларды тексеру және өлшемдерін тексеру. Содан кейін сәтті өнімдерге жылу нөмірі/партия сәйкестендіруі беріледі, қорғаныш беткі жабынмен (мысалы, пленкамен) жабылады және жөнелтуге оралады.
Жабу
Тот баспайтын болат жасау процесі металлургиялық және өндірістік процестердің жоғары бақыланатын үйлесімін қамтиды: шикізатты таңдау мен құрамды жобалаудан бастап, EAF балқыту, AOD/VOD тазарту, құю, ыстықтай илемдеу, күйдіру, қақтан тазарту, суықтай илемдеу, әрлеу және тексеруге дейін. Әрбір кезең тот баспайтын болаттың коррозияға төзімділігіне, беріктігіне және бетінің сапа стандарттарына сәйкес келуін қамтамасыз етуде маңызды рөл атқарады. Сондықтан, «тот баспайтын болат» деген қарапайым атауына қарамастан, ол іс жүзінде ас үй құрылғыларынан бастап химиялық және теңіз қондырғыларына дейін әртүрлі салаларда қолдануға арналған сенімді материал өндіруге арналған күрделі инженерлік процестердің нәтижесі болып табылады.
