Процесс производства нержавеющей стали: от сырья до готового продукта

25.09.2023

В нашей стране производство нержавеющей стали – активно развивающаяся отрасль, продукция которой широко востребована в промышленности, строительстве, быту. Причина такой популярности в том, что нержавейка обладает уникальным набором свойств и характеристик:

Согнуть нержавеющую сталь под прессом

непревзойденная устойчивость к коррозии;;
химическая нейтральность, позволяющая выдерживать воздействие агрессивных сред;;
высокая прочность в сочетании с пластичностью;;
широкий температурный диапазон;;
длительный срок эксплуатации изделий из этого металла;;
отличные эстетические характеристики и т.д.;

Вышеперечисленные преимущества реализуются при условии, что производство нержавейки осуществлялось с соблюдением необходимых условий и при четком следовании технологии.

Подготовка сырья

Основой для изготовления металла служит низкоуглеродистая сталь, которая является источником основных компонентов в составе: железа и углерода. Отличные технические показатели обеспечиваются за счет присутствия легирующих добавок. Хром – это основной легирующий компонент, используемый в технологическом процессе. Именно он позволяет создать на поверхности материала оксидную пленку, которая препятствует коррозионным процессам.

Листы нержавейки

Также нержавеющей стали производство предполагает применение следующих добавок к сырью:

Никель. Дополнительно усиливает коррозионную стойкость, а также жаропрочность;
Марганец. Улучшает прочностные показатели, обеспечивает износостойкость и твердость;
Титан. Связывая углерод в карбиды, повышает устойчивость к коррозии и твердость;
Молибден. Позволяет нивелировать процессы точечной коррозии в хлорсодержащих средах;
Ниобий. Обеспечивает устойчивость к воздействию кислот.

Также в состав сырья могут входить медь, сера, кремний, азот, селен и т.д. Содержание добавок в сплаве зависит от марки и сферы будущего применения металла.

Производство нержавейки

Методы производства

В зависимости от технологических возможностей предприятия производство нержавеющей стали в Украине может осуществляться по нескольким технологиям:

Мартеновская. Предполагает применение специальных мартеновских печей, в которых состав плавится в течение 4-6 часов. Это проверенный годами способ получения сплава с точной концентрацией добавок. В ходе технологического процесса возможно получение проб. Это позволяет изготавливать продукт хорошего качества с точно выверенным составом. Главный недостаток мартеновского метода – высокая стоимость.
Кислородно-конвертерная. В настоящее время это наиболее популярная технология производства нержавеющей стали ввиду ее дешевизны. Для реализации способа не требуется топливо, так как основным реагентом выступает кислород. В качестве сырья используется чугун и шихта, которые погружаются в специальную емкость (конвертер). Затем смесь продувается большими объемами кислорода. Поддув может осуществляться снизу, сверху или комбинированным способом. В результате воздействия газа состав доходит до температуры плавления. Недостаток метода – значительная скорость протекания реакций, в результате чего контролировать состав проблематично.
Электросталеплавильная. Для реализации способа требуется электричество, от которого работают плавильные печи. По этой технологии нержавейки производство наиболее контролируемо, что позволяет получить продукт самого высокого качества. В электропечах разогревается основное сырье – чугун. В ходе этого процесса образуется шлак, который и определяет качество и количество выплавляемого металла. Он не только проводит тепло и кислород к сплаву, но и удаляет из него лишние, токсичные компоненты.

Достижение стойкости к коррозии

Это уникальное свойство металла достигается путем добавления легирующих добавок, в особенности хрома, содержание которого всегда больше, чем остальных примесей. После плавления смеси она должна правильно остынуть, что позволит придать ей необходимые характеристики коррозионной стойкости.

На этом этапе производства нержавеющей стали осуществляется перемещение болванок, вышедших из печи по рольгангам и штепперам. В ходе остывания на поверхности материала могут образовываться шлаки, которые необходимо удалять.

Пластичность и прочность

Остывшие заготовки снова подвергают воздействию высоких температур. Образовавшаяся на их поверхности ржавчина смывается напором воды. После заготовки раскатывают на валках, где их длина существенно увеличивается, а толщина уменьшается. Благодаря постепенному охлаждению нержавейка листовая приобретает прочность в сочетании с пластичностью. Из нее формируют рулоны, которые передаются на заключительный этап очистки.

Упрочнение

На этой стадии технология производства нержавеющей стали предполагает погружение материала в кислотный раствор. После выдержки в нем он приобретает характерный блеск и цвет. После раскатывается на валках еще раз для получения необходимой толщины листа.

Сплавы мартенситного класса

Отличаются широкой сферой применения благодаря непревзойденным показателям прочности, износостойкости, долговечности. Кроме того, они невосприимчивы к воздействию высоких температур. В составе мартенситных сплавов, кроме углерода и железа, повышенное содержание хрома, что и обеспечивает отличные технические параметры.

Помимо состава прочность достигается за счет того, как делают нержавеющую сталь. В ходе изготовления она подвергается закалке при температуре до 1000 С. Снятие внутренних напряжений осуществляется посредством отпуска при температуре не более 550 С. Затем готовый материал медленно остывает в закалочных средах или на открытом воздухе.

Где используется продукция

Изделия металлопроката широко применимы практически во всех отраслях промышленности, а именно:

Энергетика. Изготовление лопаток и иных деталей для турбин генераторов.
Фармацевтика, пищевая и химическая отрасли (емкости для хранения, трубопроводы для транспортировки).
Газо- и нефтедобыча. Здесь производство нержавейки необходимо для изготовления бесшовных труб, высокопрочного крепежа, иной арматуры.
Машино-, авиа- и судостроение. Выплавка и прокат как мелких деталей, так и корпусов.
Строительство. Возведение опорных, несущих конструкций.

В быту нержавейка применяется для изготовления посуды, моек, столовых принадлежностей, мебельной фурнитуры, декоративных элементов в дизайне интерьеров.