Productie en verwerking van roestvrij staal

Van de staalfabriek tot de fabriek, hoe hoogwaardig roestvrij staal wordt gemaakt

We maken al duizend jaar staal, maar roestvrij staal is een relatieve nieuwkomer. Het werd in 1913 uitgevonden door een Harry Brearley, een Britse metallurg. Sindsdien experimenteren scheikundigen, ingenieurs en materiaalwetenschappers. Als roestbestendige legering kan het dezelfde materiaaleigenschappen bieden als staal met de roestbestendigheid van legeringen zoals aluminium, maar tegen lagere kosten. In het begin werd roestvrij staal vooral gebruikt in kleine toepassingen, als onderdelen voor watermeters of pompen, maar ook als uitstekend bestek. Tegenwoordig wordt het ook in veel grotere hoeveelheden gebruikt als constructief bouwmateriaal.

Er zijn twee manieren waarop een roestvrij object kan worden gemaakt:Een product kan worden gemaakt van onbewerkte stalen stukken die worden gehamerd, gewalst en samengevoegd. Of het kan gemaakt zijn van gesmolten staal dat in een mal in de vorm van het eindproduct is gegoten. Welke de meest efficiënte productiemethode van roestvrij staal is, hangt af van wat het product is en waarvoor het kan worden gebruikt.

Het productieproces van roestvrij staal

De productie van roestvrij staal is een proces dat uit meerdere stappen bestaat:staalschroot wordt gesmolten, in een vaste vorm gegoten, met warmte behandeld, gereinigd en gepolijst.

• Smelten en gieten
• Vormen
• Warmtebehandeling
• Ontkalken
• Werk harden
• Snijden of bewerken
• Afwerking

Smelten en gieten

Staal en legeringsmetalen worden in een vlamboogoven geladen. Eenmaal in de oven wordt het metaal verwarmd tot een specifieke temperatuur boven het smeltpunt, meestal hoger dan 2800 ° F. Vanwege de extreme temperaturen, precisie en grote volumes die nodig zijn, duurt de smeltfase over het algemeen 8-12 uur. Tijdens deze fase controleren staaltechnici regelmatig de badtemperatuur en de chemische samenstelling.

Nadat de staallegering volledig is gesmolten, wordt het mengsel verfijnd. Argongas en zuurstof worden in de oven gepompt, waar ze onzuiverheden omzetten in gas en ervoor zorgen dat andere slakken vormen die gemakkelijk kunnen worden verwijderd. Voor de meeste toepassingen wordt het geraffineerde staal gegoten in vormen zoals bloemen, knuppels, platen, staven en buisrondes. Deze zullen worden gebruikt als grondstof voor bewerkte producten. Gieterijen kunnen roestvrij staal in zijn uiteindelijke beoogde vorm gieten door een mal voor dat ontwerp te maken. Deze vorm kan een bewerking ondergaan als een afwerkingsstap in plaats van een fabricagestap.

Vormen

Het meeste gietstaal wordt gevormd door warmwalsen - de plaat, bloei of knuppel wordt verwarmd en door grote rollen gevoerd, waardoor het staal wordt uitgerekt tot een langere, dunnere vorm. Warmwalsen vindt plaats boven de herkristallisatietemperatuur van het staal. Elke plaat wordt gevormd tot een plaat, plaat of strook, terwijl bloemen en knuppels worden gevormd tot draden en staven.

Koudwalsen wordt gebruikt wanneer nauwkeurigere afmetingen of een superieure oppervlakteglans vereist zijn. Het treedt op onder de herkristallisatietemperatuur van het staal. Koudwalsen maakt gebruik van wielen met een kleine diameter en een reeks ondersteunende wielen om gladde, brede platen van roestvrij staal te maken met nauwe toleranties.

Warmtebehandeling

Warmtebehandeling versterkt gewalst roestvrij staal door de vervormde microstructuur te herkristalliseren. Het meeste roestvrij staal wordt thermisch behandeld door te gloeien. Het roestvrij staal wordt verwarmd tot een exacte temperatuur boven de kristallisatietemperatuur en langzaam afgekoeld onder gecontroleerde omstandigheden. Dit proces verlicht interne spanningen en verzacht het roestvrij staal. De gloeitemperatuur, tijd en afkoelsnelheid hebben allemaal invloed op de eigenschappen van het complete staal.

Ontkalken

Een opgerold stuk roestvrij staal krijgt een laag geoxideerde "walshuid", die moet worden weggespoeld om een ​​glanzende oppervlakteafwerking te herstellen. Walshuid wordt meestal verwijderd door middel van chemische middelen zoals elektroreiniging en beitsen. Bij het beitsen wordt het roestvast staal ondergedompeld in een bad van salpeter-fluorwaterstofzuur. Electro-cleaning maakt gebruik van een kathode en fosforzuur om een ​​stroom door het roestvrijstalen oppervlak te leiden. Het ontkalkte metaal wordt afgewerkt met een hogedrukspoeling met water, waardoor een heldere, glanzende afwerking ontstaat.

Werkverharding

Werkverharding is het proces van het versterken van materiaal door vervorming. Roestvrij staal hardt over het algemeen snel uit, waarbij de exacte snelheid wordt bepaald door de specifieke kwaliteit. Austenitische staalsoorten harden gemakkelijker uit dan andere soorten.

Snijden of machinale bewerking

Roestvast staal wordt in een bepaalde vorm en maat gesneden. Het roestvrij staal kan worden geschoren met cirkelmessen, gezaagd met hogesnelheidsmessen of gestanst met ponsen. Alternatieve methoden zoals vlam-, plasma- en waterstraalsnijden worden soms gebruikt.

Als objecten die in een gieterij zijn gegoten al bijna hun definitieve vorm hebben, kan deze snij-/bewerkingsfase alleen maar zijn om verbindingslijnen schoon te maken, metingen tot nauwkeurige toleranties te brengen of een oppervlakteafwerking te creëren.

Afwerking

Roestvast staal kan worden gemaakt met een breed scala aan oppervlakteafwerkingen. De gekozen oppervlakteafwerking is niet louter esthetisch. Bepaalde afwerkingen maken roestvrij staal beter bestand tegen corrosie, gemakkelijker schoon te maken of gemakkelijker te gebruiken bij de productie. Het type afwerking wordt bepaald door de beoogde toepassing.

Oppervlakteafwerkingen zijn het gecombineerde resultaat van fabricageprocessen en afwerkingsmethoden. Warmwalsen, gloeien en ontkalken zorgen voor een doffe afwerking. Warmwalsen gevolgd door koudwalsen op polijstrollen waardoor een glanzende afwerking ontstaat. Een combinatie van koudwalsen, gloeien en polijsten met een fijn oppervlak creëert een reflecterend oppervlak. Een scala aan slijp-, polijst-, polijst- en zandstraalapparatuur wordt gebruikt voor het afwerken van roestvrijstalen oppervlakken.

Kwaliteitscontrole en inspectie

Hoewel er tijdens de fabricage en fabricage van roestvast staal procescontroles bestaan, zijn deze doorgaans niet voldoende om aan internationale kwaliteitsnormen te voldoen. Alvorens te worden verzonden, moet elke partij roestvrij staal chemische en mechanische tests ondergaan om ervoor te zorgen dat het aan de gewenste specificaties voldoet.

Mechanische testen

Mechanische tests meten het fysieke vermogen van roestvrij staal om belastingen, spanningen en schokken te weerstaan. Mechanische tests omvatten de trek-, Brinell- en taaiheidstests die hierboven zijn beschreven in mechanische eigenschappen.

Chemische tests

Chemische tests controleren de exacte chemie van een monster voordat de roestvrijstalen kwaliteit wordt gecertificeerd. Chemische tests worden meestal uitgevoerd door niet-destructieve spectrochemische analyse. Corrosiebestendigheid is van bijzonder belang voor roestvast staal. Staalfabrieken testen en meten de corrosieweerstand met zoutsproeitesten - hoe langer het staal onbeschadigd blijft door corrosie na blootstelling aan zoutnevel, hoe hoger de corrosieweerstand.

Wereldwijde productie van roestvrij staal

Nadat roestvrij staal was uitgevonden, vonden ingenieurs en uitvinders er snel toepassingen voor. Bestek was in productie vijf jaar nadat Brearley zich realiseerde dat zijn chroomstaal roestbestendig was. Tegen 1926, toen roestvrij staal dertien was, werd het gebruikt in chirurgische implantaten. 1935 zag het eerste met roestvrij staal beklede vliegtuig. Oorlogsinspanningen hielpen de productiecapaciteit voor roestvrij staal te vergroten.

Tussen 2005 en 2018 verdubbelde de productie van roestvrij staal tot een wereldwijde productie van 50,7 miljoen ton. China is 's werelds grootste producent van het metaal.

Als relatieve nieuwkomer in bouwmaterialen is RVS een materiaal met nog meer mogelijkheden. Innovaties zoals duplex roestvast staal vinden nog steeds plaats. Naarmate nieuwe chemische stoffen worden onderzocht, is het mogelijk dat er nog steeds nieuwe soorten roestvrij staal worden ontdekt, voor toepassingen die we ons nog niet hebben voorgesteld.