فولاد ضد زنگ به دلیل مقاومت بالا در برابر خوردگی ، استحکام و ظاهر جذاب ، کاربرد گسترده ای در بازار های صنعتی دارد . روش تولید فولاد ضد زنگ شامل مراحلی مثل ذوب کردن ، پالایش ، آلیاژسازی ، ریخته گری و … می باشد .
روش تولید فولاد ضد زنگ
در متالورژی ، فولاد ضد زنگ یا استنلس استیل به انگلیسی ( Stainless Steel ) آلیاژی از فولاد می باشد ، که اصلی ترین عناصر تشکیل دهنده آن آهن ، کروم و نیکل است که حداقل درصد جرمی کروم در آن ۱۰٫۵ درصد و حداکثر درصد جرمی کربن آن ۱٫۲ درصد می باشد . فولاد ۳۰۴ با ۱۸٪ کروم و فولاد ۳۱۶ با ۱۶٪ کروم و ۱۰٪ نیکل از پر کاربرد ترین فولاد های ضد زنگ هستند . این نوع فولاد ها به دلیل ویژگی غیر فعال شدن خود می توانند مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی از خود نشان دهند . این فولاد ها به دلیل شکل گرفتن یک لایه غیر فعال بر روی سطح خود که به شدت به ماده زیرین پیوند خورده شده و از تماس بیشتر ماده به محیط اطراف جلوگیری می کند ، چنین خاصیتی دارند . نوع و ترتیب دقیق مراحل روش تولید فولاد ضد زنگ ممکن است بسته به نوع فولاد ضد زنگ و فرآیند تولید مورد استفاده کمی متفاوت باشد .
مراحل روش تولید فولاد ضد زنگ
تولید فولاد ضد زنگ برای کاربرد های مختلف و یا به صورت پروفیل باز ، فرآیندی چند مرحلهای است که شامل مراحل زیر می باشد :
- ذوب کردن : در اولین مرحله ، مواد اولیه شامل قراضه فولاد ، نیکل ، کروم و سایر عناصر آلیاژی در کوره های الکتریکی یا قوس الکتریکی ذوب می شوند . دمای ذوب به نوع فولاد و عناصر آلیاژی به کار رفته در آن بستگی دارد و معمولاً بین 1500 تا 1650 درجه سانتی گراد است .
- پالایش : پس از ذوب شدن ، مذاب فولاد به منظور حذف ناخالصی هایی مانند گوگرد ، فسفر و اکسیژن تحت فرآیندی به نام پالایش قرار می گیرد . این فرآیند معمولاً با استفاده از گاز آرگون یا اکسیژن انجام می شود و به بهبود کیفیت فولاد ضد زنگ کمک می کند .
- آلیاژ سازی : در مرحله آلیاژ سازی از مراحل روش تولید فولاد ضد زنگ ، عناصری مانند کروم ، نیکل و مولیبدن به مذاب فولاد اضافه می شوند . مقدار این عناصر به نوع فولاد ضد زنگ مورد نظر بستگی دارد . مثلا فولاد ضد زنگ نوع 304 باید حداقل حاوی 18 درصد کروم و 8 درصد نیکل باشد .
- ریخته گری : مذاب فولاد ضد زنگ پس از آلیاژ سازی به قالب های از پیش گرم شده ریخته می شود . در این مرحله ، شکل نهایی شمش یا ورق فولاد ضد زنگ تعیین می شود . از روش های مختلفی برای ریخته گری فولاد ضد زنگ استفاده می شود ، مثل ریخته گری با قالب دائمی ، ریخته گری با قالب ماسه ای و ریخته گری مداوم .
- نورد گرم : شمش های فولاد ضد زنگ پس از سرد شدن ، در نورد گرم به ورق ، صفحه یا میلگرد تبدیل می شوند . در این فرآیند ، فولاد از بین غلطک های سنگین عبور می کند تا به ضخامت و شکل مورد نظر برسد . نورد گرم به افزایش استحکام و شکل پذیری فولاد ضد زنگ کمک می کند .
- بازپخت : فولاد ضد زنگ پس از نورد گرم ، برای از بین بردن تنش های داخلی و بهبود شکل پذیری ، وارد فرآیندی به نام بازپخت می شود . بازپخت در دمایی بین 1000 تا 1200 درجه سانتی گراد انجام می شود و به طور معمول چندین ساعت طول می کشد .
- سرد کردن : فولاد ضد زنگ پس از بازپخت به آرامی سرد می شود تا از ترک خوردن آن جلوگیری شود . سرعت سرد کردن باید به دقت کنترل شود تا از ایجاد تنش های جدید در فولاد جلوگیری شود .
- اتمام کار : در نهایت ، فولاد ضد زنگ ممکن است تحت فرآیند های مختلفی مانند پولیش ، برس زدن یا اسید شویی قرار گیرد تا به روکش نهایی مورد نظر برسد . این فرآیند ها به بهبود ظاهر و خواص سطحی فولاد ضد زنگ کمک می کنند .
- تست و بازرسی : در تمام مراحل تولید ، فولاد ضد زنگ به طور کامل از نظر کیفیت و مطابقت با استاندارد های لازم مورد آزمایش و بازرسی قرار می گیرد . این تست ها شامل بررسی ترکیب شیمیایی ، خواص مکانیکی و ظاهری فولاد ضد زنگ می شوند .
مواد اولیه فولاد چیست ؟
مهم ترین ماده اولیه برای تولید فولاد ، سنگ آهن است . سنگ آهن سنگی رسوبی است که از اکسید های آهن ، مانند هماتیت ، مگنتیت و گوتیت تشکیل شده است . عیار سنگ آهن ، به معنای درصد خلوص آهن در سنگ ، بر کیفیت فولاد تولیدی تاثیر می گذارد . زغال سنگ هم به عنوان منبع انرژی در کوره های ذوب آهن برای ذوب سنگ آهن و تبدیل آن به آهن استفاده می شود . کیفیت زغال سنگ، به خصوص میزان ناخالصی های آن مانند گوگرد و فسفر ، بر کیفیت فولاد تولیدی تاثیر می گذارد . سنگ آهک به عنوان ماده شار در کوره های ذوب آهن استفاده می شود . سنگ آهک ناخالصی های موجود در سنگ آهن را به خود جذب می کند و به تشکیل سرباره تبدیل می کند که از آهن جدا می شود . قراضه فولاد هم از موادی است که ، شامل ضایعات فولادی از فعالیت های صنعتی و خانگی، یکی از مهمترین مواد اولیه در تولید فولاد است . استفاده از قراضه فولاد به کاهش مصرف سنگ آهن و زغال سنگ و هم چنین کاهش آلودگی های زیست محیطی کمک می کند . برای ایجاد خواص مورد نظر در فولاد ، عناصر آلیاژی مختلفی مانند منگنز ، کروم ، نیکل ، مولیبدن ، وانادیوم و تیتانیوم به آن اضافه می شود . هر کدام از این عناصر بر خواصی مانند استحکام ، سختی ، چقرمگی ، مقاومت در برابر خوردگی و قابلیت ماشینکاری فولاد تاثیر می گذارد .