Sản xuất thép không gỉ

Thép không gỉ có khả năng chống ăn mòn cao, độ bền lâu dài và nhu cầu bảo trì tối thiểu trong nhiều điều kiện khác nhau. Hiểu được cách sản xuất thép không gỉ giúp chúng ta đánh giá cao giá trị và tính linh hoạt của nó trong các ứng dụng hàng ngày. Hãy cùng khám phá cách sản xuất thép không gỉ từng bước.

Thép không gỉ được làm bằng gì?

Thép không gỉ được làm từ hỗn hợp nhiều nguyên liệu thô và thành phần chính xác thay đổi tùy theo từng loại thép không gỉ. 

Dưới đây là bảng hiển thị các thành phần chính của thép không gỉ:

• Có thể thêm nitơ, titan, đồng và các nguyên tố khác để đạt được các đặc tính cụ thể như tăng độ bền hoặc cải thiện khả năng hàn.

Thép không gỉ được sản xuất như thế nào?

Quá trình sản xuất thép không gỉ bao gồm một số bước tuần tự. Mỗi giai đoạn đều quan trọng để đạt được chất lượng và tính chất mong muốn của sản phẩm cuối cùng.

Sản xuất thép không gỉ

1. Nấu chảy và đúc

Nạp nguyên liệu thô như quặng sắt, crom, niken và các nguyên tố khác vào lò hồ quang điện. Lò nung nóng hỗn hợp đến khoảng 1.600 độ C. Sau khi nóng chảy, các vật liệu này kết hợp với nhau để tạo thành thép không gỉ nóng chảy

2. Sự khử cacbon

• Khử cacbon bằng oxy argon (AOD)

Chuyển thép nóng chảy vào bình AOD. Khí oxy và khí argon được đưa vào. Oxy loại bỏ lượng carbon dư thừa bằng cách tạo thành khí carbon monoxide. Argon làm loãng hỗn hợp khí để kiểm soát tốc độ phản ứng. 

AOD được sử dụng cho hầu hết các ứng dụng.

• Khử cacbon bằng oxy chân không (VOD)

Chuyển thép nóng chảy vào buồng chân không. Oxy được đưa vào để phản ứng với cacbon, tạo thành khí cacbon monoxit, được loại bỏ dưới áp suất thấp. 

VOD được sử dụng khi cần hàm lượng carbon cực thấp cho thép không gỉ cấp cao hơn như 304L.

• Bằng cách giảm hàm lượng carbon, các nhà sản xuất tạo ra thép không gỉ có hàm lượng carbon thấp như 304L và 316L. Các loại thép không gỉ này có khả năng hàn tốt hơn và giảm nguy cơ ăn mòn.

3. Điều chỉnh thành phần

Các nguyên tố bổ sung như niken, molypden và nitơ được thêm vào để tăng cường độ bền, độ dẻo và khả năng chống ăn mòn, tùy thuộc vào loại thép mong muốn. Các nguyên tố này hòa tan vào thép nóng chảy, làm thay đổi các đặc tính của nó.

4. Đúc

Chuyển thép nóng chảy vào khuôn nơi nó sẽ đông cứng. Làm nguội nhưng vẫn giữ ở nhiệt độ trên 1.200 độ C trong quá trình đúc. Hình dạng tạo ra trong quá trình đúc quyết định hình dạng sản phẩm cuối cùng, chẳng hạn như tấm hoặc thanh.

• Tấm: Dùng để làm tấm và tờ.
• Phôi thép: Dùng để sản xuất thanh và dây.
• Blooms: Dùng cho các hình dạng cấu trúc.

Gia công thép không gỉ

1. Hình thành

• Cán nóng

Các hình dạng thép bán thành phẩm được nung nóng lại đến khoảng 1.200 độ C và đi qua các con lăn. Giảm độ dày và định hình thép thành các tấm, lá, cuộn, thanh hoặc dây.

• Cán nguội

Cán thép ở nhiệt độ phòng. Điều này có thể đạt được kích thước chính xác và cải thiện bề mặt hoàn thiện. Thép tăng cường độ thông qua quá trình tôi cứng ứng suất.

• Cán nóng phù hợp hơn với thép austenitic, ferritic và thép duplex. Cán nguội lý tưởng cho thép austenitic và martensitic, đặc biệt là khi độ hoàn thiện bề mặt và kích thước chính xác là quan trọng.

2. Xử lý nhiệt

• Ủ

Thép áp dụng: Thép không gỉ austenitic, ferritic và duplex.

Thép được nung nóng đến khoảng 1.040°C đến 1.120°C và làm nguội chậm để giảm ứng suất và cải thiện độ dẻo. Quá trình này làm mềm thép và tăng khả năng định hình và chống ăn mòn.

• Làm nguội

Thép áp dụng: Thép không gỉ Austenitic và thép không gỉ duplex.

Được nung ở nhiệt độ cao. Sau đó làm nguội nhanh (làm nguội) để ngăn ngừa sự hình thành crom cacbua. Làm nguội giúp tăng khả năng chống ăn mòn và ngăn ngừa ăn mòn giữa các hạt.

• Làm nguội

Thép áp dụng: Thép không gỉ Martensitic như 410 và 420.

Làm nóng lại thép ở nhiệt độ 200°C – 600°C. Điều này có thể làm giảm độ giòn và duy trì độ cứng. Quá trình này được sử dụng để cân bằng độ cứng và độ dẻo dai.

• Làm cứng kết tủa

Thép áp dụng: Thép không gỉ tôi cứng bằng kết tủa như 17-4PH.

Sau khi xử lý bằng dung dịch, thép được lão hóa (nung nóng đến khoảng 480°C đến 620°C). Quá trình này tăng cường các tính chất cơ học mà không làm giảm khả năng chống ăn mòn. 

3. Tẩy cặn

Sau khi xử lý nhiệt, thép không gỉ thường được phủ một lớp oxit. Tẩy cặn loại bỏ lớp cặn này bằng phương pháp ngâm chua hoặc phương pháp cơ học như phun bi. Quá trình này đảm bảo bề mặt sạch để xử lý và hoàn thiện tiếp theo.

Hoàn thiện bằng thép không gỉ

Trong ngành công nghiệp thép, các quy trình hoàn thiện đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện chất lượng bề mặt, hình thức và hiệu suất của sản phẩm cuối cùng. Các phương pháp này đảm bảo rằng thép đáp ứng các tiêu chuẩn cụ thể cho các ứng dụng đòi hỏi độ chính xác và độ bền. Các phương pháp hoàn thiện phổ biến bao gồm:

• Mài và đánh bóng

Mài là quá trình loại bỏ các khuyết điểm trên bề mặt, chẳng hạn như vết xước hoặc cạnh thô, và thường được thực hiện bằng các công cụ mài mòn hoặc bánh mài.

Đánh bóng tạo ra bề mặt nhẵn, phản chiếu. Quá trình này có thể được thực hiện với các loại chất mài mòn khác nhau để đạt được bề mặt sáng bóng như gương.

• Đánh răng

Phương pháp này tạo ra lớp hoàn thiện satin hoặc mờ trên bề mặt thép bằng cách sử dụng bàn chải mài mòn. Phương pháp này thường được sử dụng trong các ứng dụng như thiết bị, nơi mà lớp hoàn thiện mịn nhưng không phản chiếu được ưa chuộng.

• Ngâm chua

Ngâm thép trong bồn axit, thường là hỗn hợp axit nitric và axit flohydric, để loại bỏ lớp oxit từ quá trình xử lý nhiệt hoặc cán nóng. Quá trình này phục hồi bề mặt thép và tăng khả năng chống ăn mòn.

• Đánh bóng điện

Sử dụng bồn điện hóa để loại bỏ lớp mỏng trên bề mặt vật liệu. Quá trình này làm tăng vẻ ngoài của thép, giảm độ nhám vi mô và cải thiện khả năng chống ăn mòn

• thụ động hóa

Sử dụng dung dịch axit để làm sạch bề mặt thép không gỉ bằng cách loại bỏ sắt tự do và tạp chất. Quá trình này tăng cường sự hình thành lớp oxit crom bảo vệ, cải thiện khả năng chống ăn mòn

• Lớp phủ

Điều này có thể tăng cường độ bền, khả năng chống mài mòn hoặc tính thẩm mỹ của thép không gỉ. Sơn tĩnh điện, mạ kẽm và mạ là những phương pháp phổ biến. Các lớp phủ khác nhau cung cấp các mức độ bảo vệ hoặc hoàn thiện trang trí khác nhau.

Chế tạo thép không gỉ

• Cắt

Thép được cắt thành các kích thước và hình dạng cụ thể bằng các phương pháp như cắt, cưa hoặc kỹ thuật cắt laser. Độ chính xác trong bước này rất quan trọng để đáp ứng các thông số kỹ thuật của sản phẩm.

Đọc liên quan

Làm thế nào để cắt thép không gỉ?

• Hàn

Các kỹ thuật như TIG, MIG hoặc hàn điện trở đảm bảo mối nối chắc chắn và chống ăn mòn.

Kiểm soát chất lượng

Thông qua các thử nghiệm khác nhau, nhà sản xuất xác minh thành phần, độ bền và tính toàn vẹn của vật liệu. Trong sản xuất thép không gỉ, giai đoạn kiểm soát chất lượng thường bao gồm các bước sau:

• Phân tích hóa học

Điều này đảm bảo thành phần hóa học của vật liệu phù hợp với thông số kỹ thuật, xác nhận sự có mặt của hỗn hợp đúng các nguyên tố như crom và niken.

• Kiểm tra cơ học

Các thử nghiệm được tiến hành để kiểm tra độ bền kéo, độ cứng và độ dẻo của thép không gỉ, đảm bảo thép đáp ứng các tiêu chuẩn về hiệu suất cơ học.

• Kiểm tra không phá hủy (NDT)

Phương pháp siêu âm và chụp X-quang phát hiện các khuyết tật bên trong mà không làm hỏng vật liệu.

Sản phẩm thép không gỉ

Tấm trải giường

• Tấm thép không gỉ là những miếng thép mỏng, phẳng, thường được sử dụng trong các ứng dụng đòi hỏi khả năng chống ăn mòn cao và bề mặt nhẵn, đều.
• Thông thường có độ dày dưới 6mm, những tấm thép này có thể được cán nóng hoặc cán nguội, trong đó cán nguội mang lại chất lượng bề mặt và độ bền tốt hơn.

Đĩa

• Tấm dày hơn tấm phẳng. Nó được thiết kế cho các ứng dụng công nghiệp nặng hơn.
• Tấm thép thường dày hơn 6mm và có độ bền vượt trội khi chịu tải.

Cuộn dây

• Cuộn thép không gỉ là những dải thép dài liên tục được cán thành dạng cuộn để dễ vận chuyển và lưu trữ.
• Cuộn dây có thể được cán nóng hoặc cán nguội. Chúng có nhiều độ rộng và độ dày khác nhau.

Thanh

• Thanh có nhiều hình dạng khác nhau, chẳng hạn như tròn, vuông và lục giác. 
• Chúng được sử dụng trong nhiều ứng dụng xây dựng và công nghiệp.
• Thanh có hình dạng linh hoạt và thường được sử dụng khi cần đến các đặc tính cơ học hoặc hình dạng cụ thể.

Dây điện

• Dây thép không gỉ là sợi thép dài, mỏng. Chúng thường được sử dụng trong các ứng dụng đòi hỏi tính linh hoạt và độ bền kéo.
• Nó làm tăng cường vật liệu và cải thiện bề mặt hoàn thiện.

Ống

• Ống thép không gỉ là ống rỗng dùng để vận chuyển chất lỏng, khí hoặc các vật liệu khác.
• Có sẵn ở nhiều kích cỡ khác nhau, ống thường được sản xuất bằng phương pháp hàn hoặc liền mạch tùy thuộc vào ứng dụng.

Ống

• Tương tự như ống nhưng thường mỏng hơn và được sử dụng trong các ứng dụng chính xác hơn hoặc quy mô nhỏ hơn.
• Ống thường liền mạch hoặc hàn. Chúng có nhiều hình dạng khác nhau, chẳng hạn như tròn, vuông hoặc chữ nhật.

Lá kim loại

• Tấm thép không gỉ cực mỏng. Thường được sử dụng cho các ứng dụng chuyên dụng.
• Thường có độ dày dưới 0,15mm, lá kim loại được sử dụng trong các môi trường chính xác, hiệu suất cao.

Các phần cấu trúc

• Các phần kết cấu thép không gỉ bao gồm dầm, góc và kênh. Chúng được sử dụng trong các dự án xây dựng và cơ sở hạ tầng.
• Các phần này có khả năng chịu lực và được sản xuất thông qua quy trình cán nóng.

Phải mất bao lâu để sản xuất thép không gỉ?

Thông thường, phải mất 8 đến 12 giờ để sản xuất thép không gỉ trong lò hồ quang điện. Thời gian này bao gồm việc nấu chảy nguyên liệu thô và các bước bổ sung như khử cacbon, đúc và tạo hình. Tuy nhiên, các quá trình xử lý tiếp theo như xử lý nhiệt, cán và hoàn thiện có thể kéo dài tổng thời gian sản xuất.

Điều gì làm cho thép không gỉ đắt tiền?

Thép không gỉ đắt vì nó chứa các nguyên tố hợp kim đắt tiền như crom, niken và đôi khi là molypden. Ngoài ra, quy trình sản xuất tốn nhiều năng lượng, chẳng hạn như nấu chảy và tinh chế, làm tăng thêm chi phí. Nhu cầu kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt và các quy trình hoàn thiện như đánh bóng hoặc ủ cũng làm tăng giá.

Phần lớn thép không gỉ có nguồn gốc từ đâu?

Các nhà sản xuất hàng đầu bao gồm Trung Quốc, chiếm hơn một nửa sản lượng thép không gỉ của thế giới. Các nhà sản xuất lớn khác bao gồm Ấn Độ, Nhật Bản, Hàn Quốc và một số nước châu Âu như Đức.

Bản tóm tắt

Đảm bảo kiểm soát chất lượng trong sản xuất thép không gỉ là điều cần thiết để đảm bảo vật liệu đáp ứng các tiêu chuẩn bắt buộc. Nó giúp duy trì độ bền, khả năng chống ăn mòn và độ bền của thép. 

Tại Steel Pro Group, chúng tôi tự hào cung cấp nhiều loại sản phẩm thép không gỉ chất lượng cao, bao gồm tấm, thanh, cuộn và các giải pháp tùy chỉnh theo nhu cầu của bạn. Chúng tôi rất vui lòng hỗ trợ bạn—vui lòng ghé thăm trang web của chúng tôi hoặc liên hệ với chúng tôi để biết thêm chi tiết hoặc nhận báo giá cá nhân.