Процес виробництва нержавіючої сталі: від сировини до готового продукту

У нашій країні виробництво нержавіючої сталі – галузь, що активно розвивається, продукція якої широко затребувана в промисловості, будівництві, побуті. Причина такої популярності в тому, що нержавіюча сталь володіє унікальним набором властивостей і характеристик:

• неперевершена стійкість до корозії;
• хімічна нейтральність, що дозволяє витримувати вплив агресивних середовищ;
• висока міцність у поєднанні з пластичністю;
• широкий температурний діапазон;
• тривалий термін експлуатації виробів із цього металу;
• відмінні естетичні характеристики тощо.

Перераховані вище переваги реалізуються за умови, що виробництво нержавійки здійснювалося з дотриманням необхідних умов і при чіткому дотриманні технології.

Підготовка сировини

Основою виготовлення металу служить низьковуглецева сталь, що є джерелом основних компонентів у складі: заліза і вуглецю. Відмінні технічні показники забезпечуються за рахунок присутності легуючих добавок. Хром – це основний легуючий компонент, що використовується у технологічному процесі. Саме він дозволяє створити на поверхні матеріалу оксидну плівку, яка перешкоджає корозійним процесам.

Також нержавіючої сталі виробництво передбачає застосування наступних добавок до сировини:

• Нікель. Додатково посилює корозійну стійкість, а також жаротривкість;
• Марганець. Покращує показники міцності, забезпечує зносостійкість і твердість;
• Титан. Зв'язуючи вуглець у карбіди, підвищує стійкість до корозії та твердість;
• Молібден. Дозволяє нівелювати процеси точкової корозії в хлоровмісних середовищах;
• Ніобій. Забезпечує стійкість до дії кислот.

Також до складу сировини можуть входити мідь, сірка, кремній, азот, селен тощо. Вміст добавок у сплаві залежить від марки та сфери майбутнього застосування металу.

Методи виробництва

Залежно від технологічних можливостей підприємства виробництво нержавіючої сталі в Україні може здійснюватись за кількома технологіями:

1. Мартенівська. Передбачає застосування спеціальних мартенівських печей, у яких склад плавиться протягом 4-6 годин. Це перевірений роками спосіб отримання металу з точною концентрацією добавок. У результаті технологічного процесу можливе отримання проб. Це дозволяє виготовляти продукт гарної якості з точно вивіреним складом. Головний недолік мартенівського методу – висока вартість.
2. Киснево-конвертерна. В даний час це найбільш популярна технологія виробництва нержавіючої сталі через її дешевизну. Для реалізації способу не потрібно паливо, оскільки основним реагентом є кисень. У якості сировини використовується чавун і шихта, які занурюють у спеціальну ємність (конвертер). Потім суміш продувається великими обсягами кисню. Піддув може здійснюватись знизу, зверху або комбінованим способом. Внаслідок впливу газу склад доходить до температури плавлення. Недолік методу – значна швидкість перебігу реакцій, у результаті контролювати склад проблематично.
3. Електросталеплавильна. Для реалізації способу потрібна електрика, від якої працюють плавильні печі. За цією технологією нержавіючої сталі виробництво найбільш контрольоване, що дозволяє отримати продукт найвищої якості. У електропечах розігрівається основна сировина – чавун. У ході цього процесу утворюється шлак, який і визначає якість і кількість металу, що виплавляється. Він не тільки проводить тепло та кисень до сплаву, а й видаляє з нього зайві, токсичні компоненти.

Досягнення стійкості до корозії

Ця унікальна властивість металу досягається шляхом додавання легуючих добавок, особливо хрому, вміст якого завжди більше, ніж інших домішок. Після плавлення суміші вона повинна правильно охолонути, що дозволить надати їй необхідних характеристик корозійної стійкості.

На цьому етапі виробництва нержавіючої сталі здійснюється переміщення болванок, що вийшли з печі по рольгангах та штепперах. У ході охолодження на поверхні матеріалу можуть утворюватися шлаки, які потрібно видаляти.

Пластичність та міцність

Заготовки, що остигли, знову піддають впливу високих температур. Іржа, що утворилася на їх поверхні, змивається напором води. Потім заготовки розкочують на валках, де їхня довжина істотно збільшується, а товщина зменшується. Завдяки поступовому охолодженню нержавіюча сталь листова набуває міцності в поєднанні з пластичністю. З неї формують рулони, що передаються на заключний етап очищення.

Зміцнення

На цій стадії технологія виробництва нержавіючої сталі передбачає занурення матеріалу кислотний розчин. Після витримки в ньому він набуває характерного блиску та кольору. Після цього розкочується на валках ще раз для отримання необхідної товщини листа.

Сплави мартенситного класу

Відрізняються широкою сферою застосування завдяки неперевершеним показникам міцності, зносостійкості, довговічності. З іншого боку, вони несприйнятливі до впливу високих температур. У складі мартенситних сплавів, крім вуглецю та заліза, підвищений вміст хрому, що забезпечує відмінні технічні параметри.

Крім складу міцність досягається за рахунок того, як роблять нержавіючу сталь. У ході виготовлення вона піддається загартуванню при температурі до 1000 С. Зняття внутрішніх напруг здійснюється за допомогою відпуску при температурі не більше 550 С. Потім готовий матеріал повільно остигає в загартованих середовищах або на відкритому повітрі.

Де використовується продукція

Вироби металопрокату широко застосовуються практично у всіх галузях промисловості, а саме:

1. Енергетика. Виготовлення лопаток та інших деталей для турбін генераторів.
2. Фармацевтика, харчова та хімічна галузі (ємності для зберігання, трубопроводи для транспортування).
3. Газо- та нафтовидобуток. Тут виробництво нержавіючої сталі необхідне для виготовлення безшовних труб, високоміцного кріплення, іншої арматури.
4. Машино-, авіа- та суднобудування. Виплавка та прокат як дрібних деталей, так і корпусів.
5. Будівництво. Зведення опорних несучих конструкцій.

У побуті нержавіюча сталь застосовується для виготовлення посуду, мийок, столового приладдя, меблевої фурнітури, декоративних елементів у дизайні інтер'єрів.