VAD ÄR ROSTFRITT STÅL OCH HUR GÖR DET?

Från gruvorna till tillverkaren, här är en snabb översikt över hur rostfritt stål tillverkas

På grund av dess utmärkta korrosionsbeständighet, höga hållfasthet och attraktiva utseende, ser rostfritt stål ett brett användningsområde på både industri- och konsumentmarknader.

Men hur går rostfritt stål från en hög med skrot eller raffinerad malm till sin slutliga form och tillämpning?

De flesta rostfria stål börjar livet på ett liknande sätt innan de går till bearbetning. Denna bearbetning - tillsammans med den exakta sammansättningen av stållegeringen - bestämmer dess många egenskaper. Så för att förstå hur rostfritt stål tillverkas måste vi först dyka in i dess sammansättning.

VAD ÄR ROSTFRITT STÅL?

Rostfritt stål är en legering av järn och krom.

Även om rostfritt material måste innehålla minst 10,5 % krom, kommer de exakta komponenterna och förhållandena att variera beroende på vilken kvalitet som efterfrågas och den avsedda användningen av stålet.

Andra vanliga tillsatser inkluderar:

Nickel

Kol

Mangan

Molybden

Kväve

Svavel

Koppar

Kisel

Den exakta sammansättningen av en legering mäts strikt och bedöms under hela legeringsprocessen för att säkerställa att stålet uppvisar de erforderliga egenskaperna.

De vanligaste anledningarna till att lägga till andra metaller och gaser till en legering av rostfritt stål inkluderar:

Ökad korrosionsbeständighet

Hög temperaturbeständighet

Låg temperaturmotstånd

Förbättrad styrka

Förbättrad svetsbarhet

Förbättrad formbarhet

Kontroll av magnetism

Vad som finns i ditt rostfria stål är dock inte den enda faktorn för att bestämma dess unika egenskaper...

Hur det tillverkas kommer att ytterligare förändra stålets egenskaper.

 

HUR ÄR ROSTFRITT STÅL TILLVERKAD

Den exakta processen för en kvalitet av rostfritt stål kommer att skilja sig åt i de senare stadierna. Hur en stålkvalitet formas, bearbetas och bearbetas spelar en viktig roll för hur den ser ut och presterar.

Innan du kan skapa en leveransbar stålprodukt måste du först skapa den smälta legeringen.

På grund av detta delar de flesta stålsorter gemensamma startsteg.

Steg 1: Smältning

Tillverkning av rostfritt stål börjar med att smälta metallskrot och tillsatser i en elektrisk ljusbågsugn (EAF). Med hjälp av högeffektselektroder värmer EAF metallerna under loppet av många timmar för att skapa en smält, flytande blandning.

Eftersom rostfritt stål är 100 % återvinningsbart innehåller många rostfria beställningar så mycket som 60 % återvunnet stål. Detta hjälper till att inte bara kontrollera kostnaderna utan minska miljöpåverkan.

Exakta temperaturer kommer att variera beroende på vilken stålkvalitet som skapas.

Steg 2: Ta bort kolinnehåll

Kol hjälper till att öka hårdheten och styrkan hos järn. Däremot kan för mycket kol skapa problem - som karbidutfällning under svetsning.

Innan man gjuter smält rostfritt stål är kalibrering och minskning av kolhalten till rätt nivå väsentligt.

Det finns två sätt som gjuterier kontrollerar kolhalten på.

Den första är genom Argon Oxygen Decarburization (AOD). Injicera en argongasblandning i det smälta stålet minskar kolhalten med minimal förlust av andra väsentliga element.

Den andra metoden som används är Vacuum Oxygen Decarburization (VOD). I denna metod överförs smält stål till en annan kammare där syre injiceras i stålet medan värme appliceras. Ett vakuum tar sedan bort ventilerade gaser från kammaren, vilket ytterligare minskar kolhalten.

Båda metoderna erbjuder exakt kontroll av kolhalten för att säkerställa en korrekt blandning och exakta egenskaper i den slutliga produkten av rostfritt stål.

Steg 3: Tuning

Efter reducering av kol sker en slutlig balansering och homogenisering av temperatur och kemi. Detta säkerställer att metallen uppfyller kraven för sin avsedda kvalitet och att stålets sammansättning är konsekvent genom hela partiet.

Prover testas och analyseras. Justeringar görs sedan tills blandningen uppfyller den erforderliga standarden.

STEG 4: FORMNING ELLER GJUTNING

Med det smälta stålet skapat måste gjuteriet nu skapa den primitiva form som används för att kyla och bearbeta stålet. Den exakta formen och måtten beror på slutprodukten.

Vanliga former inkluderar:

Blommar

Billets

Plattor

Stavar

Rör

Formulär markeras sedan med en identifierare för att spåra partiet genom de olika processer som ska följas.

Härifrån kommer stegen att skilja sig beroende på avsedd kvalitet och slutprodukt eller funktion. Plattor blir till tallrikar, remsor och ark. Blommor och ämnen blir stänger och trådar.

Beroende på vilken kvalitet eller format som beställts, kan ett stål gå igenom några av dessa steg flera gånger för att skapa det önskade utseendet eller egenskaperna.

Följande steg är de vanligaste.

Hot Rolling

Utfört vid temperaturer högre än stålets omkristallisationstemperatur, hjälper detta steg till att ställa in de grova fysiska dimensionerna för stålet. Exakt temperaturkontroll under hela processen håller stålet tillräckligt mjukt för att fungera utan att strukturen förändras.

Processen använder upprepade pass för att långsamt justera stålets dimensioner. I de flesta fall kommer detta att innebära valsning genom flera kvarnar över tiden för att uppnå önskad tjocklek.

Kallrullande

Används ofta när precision krävs, kallvalsning sker under stålets omkristallisationstemperatur. Flera stödda rullar används för att forma stålet. Denna process skapar en mer attraktiv, enhetlig finish.

Det kan dock också deformera stålets struktur och kräver ofta värmebehandling för att omkristallisera stålet till dess ursprungliga mikrostruktur.

Glödgning

Efter valsning genomgår det mesta stålet en glödgningsprocess. Detta involverar kontrollerade uppvärmnings- och kylcykler. Dessa cykler hjälper till att mjuka upp stål och lindra inre stress.

De exakta temperaturerna och tiderna beror på stålkvaliteten, med både uppvärmnings- och kylningshastigheter som påverkar slutprodukten.

Avkalkning eller Betning

När stål bearbetas genom de olika stegen, ackumuleras det ofta beläggningar på ytan.

Denna ackumulering är inte bara oattraktiv. Det kan också påverka stålets fläckbeständighet, hållbarhet och svetsbarhet. Att ta bort denna skala är viktigt för att skapa oxidbarriären som ger rostfritt den karakteristiska korrosions- och fläckbeständigheten.

Avkalkning eller betning tar bort denna beläggning med antingen syrabad (känd som syrabetning) eller genom kontrollerad uppvärmning och kylning i en syrefri miljö.

Beroende på slutprodukten kan metallen återgå till valsning eller extrudering för vidare bearbetning. Detta följs av upprepade glödgningsfaser tills de önskade egenskaperna uppnås.

Skärande

När stålet är bearbetat och klart skärs partiet för att passa beställningskraven.

De vanligaste metoderna är mekaniska metoder, såsom skärning med giljotinknivar, cirkulära knivar, höghastighetsblad eller stansning med stansar.

Men för komplexa former kan flamskärning eller plasmastrålskärning också användas.

Det bästa alternativet kommer att bero på både stålkvaliteten som efterfrågas och den önskade formen på den levererade produkten.

Efterbehandling

Rostfritt stål finns i en mängd olika ytbehandlingar från matt till spegel. Efterbehandling är ett av de sista stegen i tillverkningsprocessen. Vanliga tekniker inkluderar syra- eller sandetsning, sandblästring, bandslipning, bandpolering och bandpolering.

Vid denna tidpunkt samlas stålet i sin slutliga form och görs klart för leverans till kunden. Rullar och rullar är vanliga sätt att både lagra och skicka stora mängder rostfritt för användning i andra tillverkningsprocesser. Den slutliga formen kommer dock att bero på vilken typ av stål som krävs och andra faktorer som är specifika för beställningen.

SLUTGILTIGA TANKAR

Att förstå de rätta rostfria stålsorterna och -typerna för specifika användningsområden och miljöer är en viktig del för att säkerställa långvariga resultat och optimera kostnaderna. Oavsett om du letar efter något starkt och korrosionsbeständigt för marina miljöer eller något fantastiskt och lätt att rengöra för restaurangbruk, finns det en legering av rostfritt stål som passar dina behov.