สแตนเลสคือ - ความเข้าใจ, Sus304, ข้อดี, ข้อเสีย
คำจำกัดความทั่วไปของเหล็กกล้าไร้สนิม
สแตนเลสคือ -ความเข้าใจ, Sus304, ข้อดี, ข้อเสีย – สแตนเลส ( สแตนเลส ) เป็นเหล็กอัลลอยด์ที่มี Cr ขั้นต่ำ 10.5% ความทนทาน สแตนเลส ความต้านทานการเกิดออกซิเดชันสูงในอากาศที่อุณหภูมิแวดล้อมมักเกิดจากการเติมโครเมียมอย่างน้อย 13% (โดยน้ำหนัก)
โครเมียมสร้างชั้นที่ไม่ใช้งาน โครเมียม (III) ออกไซด์ (Cr2โอ3) เมื่อสัมผัสกับออกซิเจน ชั้นนี้บางเกินกว่าจะมองเห็น ดังนั้นโลหะจะยังคงเป็นมันเงา โลหะนี้ทนทานต่อน้ำและอากาศ ปกป้องโลหะที่อยู่ใต้สารเคลือบ ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า ทู่ และสามารถมองเห็นได้ในโลหะอื่นๆ เช่น อะลูมิเนียมและไททาเนียม
โดยทั่วไปแล้วในการผลิตเหล็กที่ทนต่อการเกิดสนิม โครเมียมเป็นหนึ่งในวัสดุอัลลอยด์ที่สำคัญที่สุด เพื่อให้ได้ธาตุเหล็กที่ดียิ่งขึ้น รวมถึงการเติมสารต่อไปนี้ การเติมโมลิบดีนัม (Mo) มีวัตถุประสงค์เพื่อปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนแบบรูพรุน และการกัดกร่อนตามรอยแยก องค์ประกอบคาร์บอนต่ำและการเพิ่มองค์ประกอบคงตัวของคาร์ไบด์ (ไททาเนียมหรือไนโอเบียม) มีวัตถุประสงค์เพื่อลดการกัดกร่อนของขอบเกรนในวัสดุที่ผ่านกระบวนการไว
การเติมโครเมียม (Cr) มีวัตถุประสงค์เพื่อเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนโดยการสร้างชั้นออกไซด์ (Cr2โอ3) และทนต่อการเกิดออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูง การเติมนิกเกิล (Ni) มีวัตถุประสงค์เพื่อเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนในตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อนต่ำหรือเป็นกลาง นิกเกิลยังเพิ่มความเหนียวและความสามารถในการขึ้นรูปของโลหะอีกด้วย การเติมนิกเกิลจะเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนของความเค้น การเติมองค์ประกอบโมลิบดีนัม (Mo) เพื่อปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนแบบรูพรุนในสภาพแวดล้อมคลอไรด์ ธาตุอลูมิเนียม (Al) เพิ่มการก่อตัวของชั้นออกไซด์ที่อุณหภูมิสูง
ประวัติศาสตร์ สแตนเลส
ในขั้นต้น เหล็กกล้าไร้สนิมรุ่นแรกบางตัวมาจากสิ่งประดิษฐ์ที่รอดตายจากสมัยโบราณ ไม่พบโครเมียมในสิ่งประดิษฐ์นี้ แต่เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าสิ่งที่ทำให้สิ่งประดิษฐ์ที่เป็นโลหะทนต่อการเกิดสนิมคือ ปริมาณฟอสฟอรัสที่มีอยู่ซึ่งรวมกับสภาพอากาศในท้องถิ่นทำให้เกิดชั้นออกไซด์ที่ค้างและ ฟอสเฟต. ในขณะเดียวกัน โลหะผสมของเหล็กและโครเมียมที่เป็นวัสดุกันสนิมถูกค้นพบครั้งแรกโดยผู้เชี่ยวชาญด้านโลหะจากฝรั่งเศส Pierre Berthierthi ในปี ค.ศ. 1821 ซึ่งได้นำไปใช้กับเครื่องมือตัด เช่น มีด จากนั้นในช่วงปลายทศวรรษ 1890 Hans Goldschmidt แห่งเยอรมนี ได้พัฒนากระบวนการอลูมิโนเทอร์มิกเพื่อผลิตโครเมียมที่ปราศจากคาร์บอน
ในปี พ.ศ. 2447-2454 Leon Guillet Guil ประสบความสำเร็จในการรวมผลงานวิจัยบางส่วนของเขาซึ่งปัจจุบันรู้จักกันในชื่อ สแตนเลส แต่ก็ยังมีจุดอ่อนอยู่บ้าง ในปี พ.ศ. 2455 Harry Brearley Bre การทำวิจัยการกัดกร่อนของกระบอกปืน ปัญหาคือเหล็กในกระบอกปืนไม่ทนความร้อน Brearley เริ่มทดสอบการเติมโครเมียมลงในเหล็กจำนวนหนึ่ง และจากผลการทดลองพบว่าการเติมโครเมียม 12-14% ทำให้เหล็กทนต่อการเกิดสนิม Brearley มองเห็นความเป็นไปได้ของการนำวัสดุนี้ไปขายเป็นเครื่องใช้ในครัว และในที่สุดเขาก็ตั้งชื่อสิ่งประดิษฐ์ของเขาด้วย สแตนเลส เมื่อวันที่ 13 สิงหาคม พ.ศ. 2456 สแตนเลส ผลิตขึ้นครั้งแรกในห้องปฏิบัติการ Brown-Firth และในปี 1916 Brearley ได้รับสิทธิบัตรสำหรับการประดิษฐ์นี้ในอเมริกาและหลายประเทศในยุโรป
การจำแนกและข้อกำหนดของเหล็กกล้าไร้สนิม
ทั้งที่หมวด สแตนเลส ขึ้นอยู่กับเนื้อหาของโครเมียม (Cr) แต่มีการเพิ่มองค์ประกอบการผสมอื่น ๆ เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติ สแตนเลส ตามใบสมัคร ประเภท สแตนเลส ต่างจากเหล็กกล้าอื่นๆ ที่มีเปอร์เซ็นต์คาร์บอนเป็นส่วนประกอบแต่อิงตามโครงสร้างทางโลหะวิทยา ห้ากลุ่มหลัก สแตนเลส ได้แก่ Austenitic, Ferritic, Martensitic, Duplex และ Precipitation Hardening สแตนเลส.
- เหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติก
ออสเทนนิติก สแตนเลส มีโครเมียมอย่างน้อย 16% และนิกเกิล 6% (เกรดมาตรฐานสำหรับ 304) จนถึงเกรด Super Autenitic สแตนเลส เช่น 904L (มีโครเมียมและนิกเกิลในระดับที่สูงกว่าและองค์ประกอบเพิ่มเติมของ Mo สูงถึง 6%) โมลิบดีนัม (Mo) ไทเทเนียม (Ti) หรือทองแดง (Co) ทำหน้าที่เพิ่มความต้านทานต่ออุณหภูมิและการกัดกร่อน ออสเทนนิติกยังเหมาะสำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิต่ำเนื่องจากองค์ประกอบนิกเกิลทำให้ สแตนเลส ไม่เปราะที่อุณหภูมิต่ำ
ไม่เป็นแม่เหล็ก อบอ่อน ไม่สามารถชุบแข็งด้วยความร้อน ได้ทั้งงานร้อนและงานเย็น มีความต้านทานแรงกระแทกสูง แข็ง ยกเว้นด้วยการเติม S หรือ Se ความต้านทานการกัดกร่อนจะดีที่สุดเมื่อเทียบกับประเภทอื่นๆ ความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูงและความต้านทานมาตราส่วนได้ดีมาก ดี.
- เหล็กกล้าไร้สนิมเฟอริติก
ระดับของโครเมียมจะอยู่ระหว่าง 10.5 – 18% เช่น เกรด 430 ถึง 409 ความต้านทานการกัดกร่อนไม่ได้พิเศษนักและค่อนข้างยากกว่าในการแปรรูป/การตัดเฉือน แต่ข้อบกพร่องนี้ได้รับการแก้ไขแล้วในเกรด 434 และ 444 และโดยเฉพาะในเกรด 3Cr12.
แม่เหล็กไม่สามารถชุบแข็งด้วยความร้อนได้ แต่สามารถชุบแข็งด้วยงานเย็นได้ งานเย็นหรืองานร้อน บนสภาวะการอบอ่อน และทนต่อการกัดกร่อนสูงสุด มีความแข็งแรงสูงกว่าเหล็กกล้าคาร์บอนธรรมดาถึง 50% ทนต่อการกัดกร่อนและแปรรูปได้ดีกว่าสแตนเลส มาร์เทนซิติก
- เหล็กกล้าไร้สนิม Martensitic
สแตนเลส ประเภทนี้มีองค์ประกอบหลัก Chrom (ยังน้อยกว่า Ferritic สแตนเลส) และมีปริมาณคาร์บอนค่อนข้างสูง เช่น เกรด 410 และ 416 เกรด 431 มีโครเมียมสูงถึง 16% แต่โครงสร้างจุลภาคยังคงเป็นมาร์เทนซิติกเพราะมีนิกเกิลเพียง 2% เกรด สแตนเลส อื่นๆ เช่น 17-4PH/630 มีความต้านทานแรงดึงสูงสุดเมื่อเทียบกับ สแตนเลส อื่นๆ. ข้อดีของเกรดนี้คือหากต้องการความแข็งแรงสูงก็สามารถชุบแข็งได้
ยังอ่าน: กระบวนการเกิดน้ำมันและก๊าซธรรมชาติและส่วนประกอบ
แม่เหล็ก, สามารถชุบแข็งโดยการอบร้อน, งานเย็นหรืองานร้อน, แปรรูปได้ดี, ความเหนียวที่ดีทนต่อการกัดกร่อนได้ดีต่อสภาพอากาศ แต่ไม่ดีเท่าเหล็กกล้าไร้สนิมเฟอริติกหรือ ออสเทนนิติก
- ดูเพล็กซ์สแตนเลส
ดูเพล็กซ์ สแตนเลส เช่น 2304 และ 2205 (ตัวเลขสองตัวแรกแสดงถึงเปอร์เซ็นต์ของ Chrom และตัวเลขสองตัวสุดท้ายแสดงถึงเปอร์เซ็นต์ของนิกเกิล) มีโครงสร้างจุลภาคแบบผสมของออสเทนนิติกและเฟอริติก เฟอริติก-ออสเทนนิติกดูเพล็กซ์มีการผสมผสานระหว่างความต้านทานการกัดกร่อนและคุณสมบัติของอุณหภูมิที่ค่อนข้างสูง หรือทนทานต่อการแตกร้าวจากการกัดกร่อนของความเค้น
แม้ว่าความสามารถในการแตกร้าวจากการกัดกร่อนของความเครียดจะไม่ดีเท่ากับเฟอริติก สแตนเลส แต่ความเหนียวดีกว่า (เหนือกว่า) มาก กว่าเฟอริติก สแตนเลส และเลวร้ายยิ่งกว่าออสเทนนิติก สแตนเลส. ในขณะที่ความแข็งแกร่งของเขาดีกว่า Austenitic สแตนเลส (ซึ่งอบอ่อน) ประมาณ 2 ครั้ง นอกจากนี้ Duplex สแตนเลส ความต้านทานการกัดกร่อนนั้นดีกว่า 304 และ 316 เล็กน้อย แต่ความทนทานต่อการกัดกร่อนแบบรูพรุนนั้นดีกว่า (เหนือกว่า) มาก 316 ความเหนียวดูเพล็กซ์ สแตนเลสเหล็ก จะลดลงที่อุณหภูมิต่ำกว่า -50 oC ขึ้นไป 300 oค.
- เหล็กชุบแข็งแบบตกตะกอน
การแข็งตัวของฝน สแตนเลส คือ สแตนเลส แข็งและแข็งแรงอันเป็นผลมาจากการตกตะกอนในโครงสร้างจุลภาคของโลหะ เพื่อให้การเคลื่อนที่ของการเปลี่ยนรูปถูกยับยั้งและเสริมความแข็งแรงของวัสดุ สแตนเลส. การก่อตัวนี้เกิดจากการเติมทองแดง (Cu), ไทเทเนียม (Ti), ไนโอเบียม (Nb) และอลูมิเนียม กระบวนการเสริมความแข็งแกร่งมักเกิดขึ้นเมื่อทำงานเย็น ตกตะกอนสแตนเลสชุบแข็ง ง่ายต่อการประดิษฐ์ มีความแข็งแรงสูง ทนต่อการกัดกร่อนดี.
กระบวนการผลิตสแตนเลส
โดยพื้นฐานแล้วเหล็กกล้าไร้สนิมเป็นเหล็กโลหะผสมชนิดหนึ่ง ดังนั้นการผลิตเหล็กกล้าไร้สนิมจึงไม่แตกต่างกันมาก ด้วยกระบวนการผลิตเหล็กอัลลอยด์ ความแตกต่างคือการเพิ่มองค์ประกอบโลหะผสม ได้แก่ โครเมียม นิกเกิล แมงกานีส และสังกะสี อลูมิเนียม
- ตัวแปลงกระบวนการ
โดยที่กระบวนการแปลงเป็นกระบวนการหนึ่งของครัวเหล็กที่ใช้อิฐทนไฟที่เป็นกรดและอิฐที่เป็นด่าง หน้าที่ของอิฐทนไฟคือการทนความร้อนและสามารถเข้าถึงได้มากกว่า 1,000 องศาเซลเซียส นิยมใช้ในเตาเผาขยะ ปล่องไฟ เตาเผา เครื่องอบผ้า โรตารี่ ฯลฯ ทุกอุตสาหกรรมต้องการอิฐทนไฟซึ่งในกระบวนการผลิตใช้เตาเผา หม้อไอน้ำ และเตาหลอม
กระบวนการแปลงประกอบด้วยท่อที่มีรูปร่างกลมและวงรีโดยหันไปทางด้านข้าง
ระบบงาน :
- อุ่นด้วยโค้กถึง + 1500 องศาเซลเซียส)
- เอียงเพื่อใส่วัตถุดิบเหล็ก (+1/8 ของปริมาตรของสายพานลำเลียง)
- สำรองข้อมูล
- อากาศที่มีความดัน 1.5-2 atm ถูกขับออกจากคอมเพรสเซอร์
- หลังจาก 20-25 นาที ตัวแปลงจะถูกพลิกกลับเพื่อเอาเนื้อหาออก
ยังอ่าน: คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมี
ตัวแปลงกระบวนการ:
- กระบวนการเบสเซเมอร์ (กรด) สำหรับเหล็กหมูฟอสฟอรัสต่ำ
ชั้นในทำจากหินทนไฟที่มีกรดควอทซ์หรือกรดออกไซด์ (SiO2) วัสดุนี้บำบัดด้วยเหล็กหมูสีเทาหลอมเหลว ไม่มีการเติม CaO เนื่องจากสามารถทำปฏิกิริยากับ SiO2 ได้
SiO2+ CaO à CaSiO3
กระบวนการ Bessemer เป็นกระบวนการสำหรับการผลิตเหล็กกล้าจำนวนมากจากเหล็กหล่อหลอมเหลว กระบวนการนี้ตั้งชื่อตามนักประดิษฐ์ Henry Bessemer ผู้ออกสิทธิบัตรในปี พ.ศ. 2398 กระบวนการนี้ถูกใช้นอกยุโรปมาหลายร้อยปีแล้ว แต่ยังไม่ได้ใช้ในระดับอุตสาหกรรม หลักการสำคัญคือการขจัดสิ่งสกปรกออกจากเหล็กโดยออกซิเดชันด้วยอากาศที่เป่าผ่านเหล็กหลอมเหลว ออกซิเดชันยังเพิ่มอุณหภูมิของมวลเหล็กและทำให้มันเป็นของเหลว
กระบวนการนี้ดำเนินการในภาชนะเหล็กรูปไข่ขนาดใหญ่ที่เรียกว่า Bessemer Converter ตัวแปลงทำจากแผ่นเหล็กที่มีรอยต่อหรือหมุดย้ำ ด้านในทำด้วยหินทนไฟ หินทนไฟที่ใช้สำหรับบุด้านในของคอนเวอร์เตอร์อาจเป็นกรดได้ ตัวแปลงได้รับการสนับสนุนโดยอุปกรณ์สนับสนุนที่ติดตั้งรองแหนบเพื่อปรับตำแหน่งแนวนอนหรือแนวตั้งของตัวแปลง ความจุของคอนเวอร์เตอร์คือเหล็กหลอมเหลว 8-30 ตัน โดยมีน้ำหนักบรรทุกทั่วไปประมาณ 15 ตัน
ที่ด้านบนของคอนเวอร์เตอร์คือช่องเปิด ซึ่งปกติจะทำมุมไปด้านข้างเมื่อเทียบกับตัวเรือ โดยใช้เหล็กและนำผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปออก ด้านล่างเจาะรูด้วยช่องที่เรียกว่า tuyères ซึ่งอากาศจะถูกบังคับให้เข้าสู่ตัวแปลง คอนเวอร์เตอร์ถูกหมุนบนแหนบเพื่อให้สามารถหมุนเพื่อรับประจุ หมุนตัวตรงระหว่างการแปลง แล้วหมุนอีกครั้งเพื่อเทเหล็กหลอมเหลวในตอนท้าย
ตัวแปลงเบสเซเมอร์เคลือบด้วยหินทนกรด ด้านบนเป็นช่องเปิด ส่วนด้านล่างมีช่องสำหรับท่ออากาศจำนวนหนึ่ง เรือลำนี้สามารถพลิกคว่ำได้
ตัวแปลงเบสเซเมอร์จะเติมด้วยเหล็กหมูสีเทาซึ่งมีซิลิกาจำนวนมาก เผาซิลิกอนและแมงกานีสก่อน แล้วจึงเผาถ่าน เมื่ออากาศไหลผ่านเตารีด อากาศจะเผาถ่านและส่วนผสมเพิ่มเติมเพื่อให้เนื้อหาในครัวยังคงเจือจาง
หลังจากผ่านไปประมาณ 20 นาที ถ่านทั้งหมดจะถูกเผาไหม้และตะกรันที่เกิดขึ้นจะถูกลบออก เมื่อพิจารณาว่าเหล็กต้องการคาร์บอน 0.0 ถึง 1.7% ดังนั้นเมื่อการแปรรูปมากเกินไปจะสูญเสียไปจากการเผาไหม้ ข้อบกพร่องนี้จะต้องเพิ่มเข้าไปในรูปของเหล็กที่มีคาร์บอนจำนวนมาก ด้วยวิธีนี้ปริมาณคาร์บอนจะเพิ่มขึ้นอีกครั้ง จากการเกิดออกซิเดชันของเหล็กที่เกิดขึ้นและมีกรดสามารถลดลงได้ด้วยธาตุเหล็กที่มีแมงกานีส อากาศยังคงถูกเป่าเข้าไปในภาชนะก่อนหน้านี้เพื่อให้ได้ส่วนผสมที่ดี จากนั้นนำตะกรันออกอีกครั้งแล้วเทลงในถาดรองเท
ในกระบวนการเบสเซเมอร์ เหล็กหมูจะใช้ฟอสฟอรัสและกำมะถันต่ำ แต่มีปริมาณต่ำ ฟอสฟอรัสและกำมะถันยังค่อนข้างสูงเพราะในกระบวนการนี้ธาตุทั้งสองจะไม่เผาไหม้เหมือนกัน ครั้งเดียว เอาต์พุตของตัวแปลง Bessemer เรียกว่า Bessemer steel ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับวัสดุก่อสร้าง กระบวนการเบสเซเมอร์เรียกอีกอย่างว่ากระบวนการกรดเนื่องจากประจุนั้นเป็นกรดและหินทนไฟก็มีสภาพเป็นกรดเช่นกัน หากใช้ประจุอัลคาไลน์ ชั้นหินจะเสียหายเนื่องจากปฏิกิริยาเกลือ
- กระบวนการโทมัส (ฐาน) สำหรับเหล็กสุกรที่มีปริมาณฟอสฟอรัสสูง
ชั้นผนังด้านในทำด้วยหินทนไฟ กระป๋องหรือโดโลไมต์ [แคลเซียมคาร์บอเนตและแมกนีเซียม (CaCO))3 + MgCO3)], เหล็กที่ชุบด้วยเหล็กหมูขาวที่มี P ระหว่าง 1.7 – 2%, Mn 1 – 2% และ Si 0.6-0.8% หลังจากที่ธาตุ Mn และ Si เผาไหม้ P จะเกิดฟอสฟอรัสออกไซด์ (P2โอ5) เพื่อขจัดเหล็กหลอมเหลว เติมปูนขาว (CaO), 3 CaO + P2โอ5 Ca3(ป4)2 (ตะกรันของเหลว)
ตัวแปลงโทมัสเรียกอีกอย่างว่าตัวแปลงอัลคาไลน์และกระบวนการนี้เป็นกระบวนการอัลคาไลน์เนื่องจากหินทนไฟเป็นด่างและใช้ในกระบวนการผลิตเหล็กหมูอัลคาไลน์ ประจุของโทมัสคอนเวอร์เตอร์คือเหล็กหมูขาวซึ่งอุดมไปด้วยฟอสฟอรัส
กระบวนการเผาไหม้เหมือนกับกระบวนการในตัวแปลงเบสเซเมอร์ ยกเว้นในกระบวนการโทมัส ฟอสฟอรัสจะเผาไหม้หลังจากที่ถ่านเผาไหม้ การไหลของอากาศไม่ได้ดำเนินการอย่างต่อเนื่องเพราะตัวเหล็กจะไหม้เอง
การป้องกันการเผาไหม้ทำได้โดยสมมติว่ากระบวนการนี้เสร็จสิ้นแม้ว่าปริมาณฟอสฟอรัสจะยังสูงอยู่ก็ตาม เพื่อที่จะจับฟอสฟอรัสที่เกิดขึ้นในกระบวนการนี้ จะมีการเติมหินปูนเพื่อทำให้เป็นตะกรัน ตะกรันอัลคาไลน์นี้สามารถใช้เป็นปุ๋ยเทียมที่เรียกว่าปุ๋ยฟอสเฟต ผลของกระบวนการที่ออกมาจากตัวแปลงโทมัสเรียกว่าเหล็กโทมัสซึ่งมักใช้เป็นวัสดุก่อสร้างและแผ่นหม้อไอน้ำ
กระบวนการโทมัสเรียกอีกอย่างว่า "กระบวนการเบสเซเมอร์พื้นฐาน" ซึ่งเป็นกระบวนการเบสเซเมอร์ในสถานะด่าง กระบวนการนี้ใช้คอนเวอร์เตอร์ที่เคลือบด้วยวัสดุทนไฟที่เป็นด่าง เช่น โดโลไมต์ (Mg CO3 CaCO3).
ขั้นแรก คอนเวอร์เตอร์จะเต็มไปด้วยหินปูน ตามด้วยเหล็กดิบเหลว (เหล็กหมู) ที่มีฟอสฟอรัส (P): 1.6 – 2%; และ Si และ S เล็กน้อย (0.6% Si, 0.07% S)
ในช่วงที่ 1 (ช่วงการเกิดตะกรัน = การระเบิดของซิลิกอน) คือ ระหว่างการหายใจออก ธาตุ Fe, Si, Mn จะถูกออกซิไดซ์และเกิดเป็นตะกรันพื้นฐาน เมื่อมีหินปูน อุณหภูมิจะเพิ่มขึ้น แต่ธาตุฟอสฟอรัส (P) ที่มีอยู่ในเหล็กดิบไม่สามารถแยกออกจากธาตุเฟได้
ในช่วงที่สอง (เปลวไฟสุกใส = การระเบิดของคาร์บอน) ซึ่งมีอุณหภูมิลดลงโดยที่คาร์บอน (C) จะเผาไหม้หมายความว่าเนื้อหา C ลดลง หากระดับ C ยังคงอยู่ 0.1 – 0.2% อุณหภูมิจะลดลงเหลือ 1400 – 1420oค.
หลังจากอุณหภูมิลดลงถึง 1400oC เริ่มช่วงที่สาม (Reddish Smoke Period) กล่าวคือการเกิดออกซิเดชันแบบเข้มข้นของ Fe และตะกรันเกิดขึ้นจากปฏิกิริยา:
เหตุการณ์นี้ใช้เวลา + 3 - 5 นาที จากนั้นจึงเกิดฟอสฟอรัส [CaO)4.P2O5] ซึ่งตามมาด้วยอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นอย่างกะทันหันเป็น 1600oค. หลังจากช่วงที่สามสิ้นสุดลง กระแสลมร้อนจะหยุดลงและคอนเวอร์เตอร์จะเอียงเพื่อขจัดตะกรันที่ลอยอยู่บนเหล็กหลอมเหลว
จากนั้นให้สารออกซิไดซ์/สารออกซิไดซ์เช่น Ferro Monggan, Ferro Silicon หรือ Aluminium เพื่อขจัดออกซิเจน (O2) และให้ระดับ Mn และ Si เพื่อให้ได้คุณสมบัติบางอย่างของเหล็กที่ได้ ตะกรันที่ได้จะมี +22% P2O5 ซึ่งเป็นผลมาจากพันธะที่ได้รับและสามารถใช้เป็นปุ๋ยพืชได้ เหล็กที่ได้จะถูกนำมาใช้เป็นวัสดุในกระบวนการหล่อ เช่น การผลิตเหล็กหล่อหรือส่วนเหล็ก (ส่วนเหล็ก) เช่น เหล็กฉาก, เหล็กรูปตัว I, เหล็กรูปตัวซี
- กระบวนการซีเมนส์มาร์ติน
อีกกระบวนการหนึ่งในการทำเหล็กจากเหล็กหมูคือการใช้ห้องครัวของ Siemens Martin ซึ่งมักเรียกว่ากระบวนการของ Martin ห้องครัวนี้ประกอบด้วยเตาเดียวสำหรับวัสดุที่เป็นของเหลว และมักใช้สี่ห้องเป็นเครื่องทำความร้อนแบบใช้แก๊สและอากาศ ในกระบวนการนี้ใช้เศษเหล็กจำนวนมากผสมกับเหล็กหมูเพื่อให้สามารถผลิตเหล็กที่มีคุณภาพดีกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับเหล็กกล้า Bessemer และ Thomas
ก๊าซที่จะเผาด้วยอากาศสำหรับการเผาไหม้จะไหลเข้ามาในห้องผ่านหินทนไฟที่ได้รับความร้อนที่อุณหภูมิ 600 ถึง 900 องศาเซลเซียส ดังนั้นเปลวไฟจึงมีอุณหภูมิสูงประมาณ 1800 องศาเซลเซียส ก๊าซเผาไหม้ที่เคลื่อนออกไปด้านนอกยังคงให้ความร้อนเข้าสู่ห้องที่สองโดยใช้ก๊อก ตัวควบคุมก๊าซร้อนและอากาศเผาไหม้เข้าสู่ห้องสลับกันร้อนและ เย็น เชื้อเพลิงที่ใช้คือแก๊สในครัวสูง น้ำมันก๊าด (สโตโคลี) และแก๊สเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
ในการเผาไหม้ถ่าน CO และ CO. ก๊าซเกิดขึ้น2 ซึ่งลอยขึ้นไปด้านบนและทำให้ของเหลวปั่นป่วนจึงจะมีความสัมพันธ์ที่ใกล้ชิดระหว่างไฟกับวัสดุประจุที่ใส่เข้าไปในเตาหลอมสูง สารเติมแต่งจะรวมตัวกับกรดเพื่อสร้างตะกรันที่ผนึกของเหลวออกจากของเหลวซึ่งจะช่วยป้องกันของเหลวจากการเกิดออกซิเดชันเพิ่มเติม
หลังจากกระบวนการทำงานเป็นเวลา 6 ชั่วโมง ตะกรันจะถูกลบออกโดยการเอียงเตาแล้วจึงพ่นเหล็กหลอมเหลวได้ ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายของกระบวนการมาร์ตินเรียกว่ามาร์ตินสตีล เหล็กชนิดนี้มีคุณภาพดีเนื่องจากสามารถปรับและกำหนดองค์ประกอบได้อย่างรอบคอบในกระบวนการที่ค่อนข้างยาวนาน การเคลือบเตาเผาในกระบวนการมาร์ตินอาจเป็นกรดหรือด่างก็ได้ ขึ้นอยู่กับธาตุเหล็กที่มีฟอสฟอรัสน้อยหรือมาก
กระบวนการกรดมาร์ตินเกิดขึ้นเมื่อแปรรูปเหล็กสุกรที่เป็นกรดหรือมีฟอสฟอรัสต่ำ low และในทางกลับกัน กระบวนการของมาร์ตินถูกกล่าวว่าเป็นพื้นฐานหากประจุเป็นเบสพื้นฐานและมีฟอสฟอรัสสูง สูง. ข้อดีของกระบวนการ Martin เหนือกระบวนการ Bessemer และ Thomas มีดังนี้:
- กระบวนการนี้ใช้เวลานานขึ้นเพื่อให้สามารถจัดเรียงได้ดีขึ้นโดยการทดลอง
- สามารถหลีกเลี่ยงหรือทำความสะอาดองค์ประกอบและสิ่งสกปรกที่ไม่ต้องการได้
- การเพิ่มเศษเหล็กและสารเติมแต่งอื่น ๆ ที่ส่วนท้ายของกระบวนการทำให้การจัดเรียงถูกจัดเรียงเช่นกัน นอกเหนือจากข้อดีข้างต้นและเนื่องจากอากาศเผาไหม้ไหลผ่านของเหลว ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายจะมีสภาพเป็นกรดและอ่อนแรงเล็กน้อย
กระบวนการอัลคาไลน์มาร์ตินมักจะยังคงมีสิ่งเจือปนบางอย่างเช่นกรด กำมะถัน ฟอสฟอรัสและอื่น ๆ ขณะที่อยู่ในกระบวนการที่เป็นกรดของมาร์ติน ระดับของสิ่งเจือปนเหล่านี้จะมีขนาดเล็กลง
กระบวนการนี้ใช้ระบบสร้างใหม่ (± 3000 0C.) หน้าที่ของตัวสร้างใหม่คือ:
- ทำความร้อนด้วยแก๊สและอากาศหรือเพิ่มอุณหภูมิของห้องครัว
- เป็นรองพื้น/รองพื้นครัว kitchen
- ประหยัดพื้นที่
ใช้ได้ทั้งเตารีดสีเทาและสีขาว
- ผนังด้านในเป็นเหล็กสีเทาหุ้มด้วยหินซิลิกา (SiO2),
- เหล็กขาวเคลือบด้วยหินโดโลไมต์ (40% MgCO3 + 60% CaCO3)
- กระบวนการเตาออกซิเจนขั้นพื้นฐาน
- โลหะหลอมเหลวจะถูกใส่เข้าไปในห้องอบ (เอียงแล้วยืดให้ตรง)
- ออกซิเจน (± 1000) ถูกเป่าผ่าน แลนซ์ออกซิเจน สู่ช่องแคบด้วยความเร็วสูง (55 ม.3 (99.5%O2) ต่อน้ำหนักบรรทุก 1 ตัน) ที่แรงดัน 1400 kN/m2.
- ผงมะนาว (CaO) ถูกเติมเพื่อลดระดับของ P และ S
กระบวนการนี้ใช้ 70% ของกระบวนการผลิตเหล็กในสหรัฐอเมริกา เป็นการดัดแปลงกระบวนการเบสเซเมอร์ กระบวนการ BOF ใช้ออกซิเจนบริสุทธิ์แทนไอน้ำ ภาชนะ BOF มักมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 5 เมตร ซึ่งสามารถประมวลผลได้ 35-200 ตันในการทำความร้อนครั้งเดียว การถลุงเหล็กด้วย BOF เป็นหนึ่งในกระบวนการใหม่ล่าสุดในอุตสาหกรรมการผลิตเหล็ก การก่อสร้างเตา BOF นั้นค่อนข้างง่าย ด้านนอกทำจากแผ่นเหล็ก ในขณะที่ผนังด้านในทำจากอิฐทนไฟ (อิฐไฟ).
ยังอ่าน: คำจำกัดความของนิวเคลียร์และวัสดุและการใช้ประโยชน์
กระบวนการเตาอัลคาไลน์ออกซิเจน (Basix Oxygen Furnace, BOF) ใช้เหล็กหล่อหลอมเหลว (65 – 85%) ที่ผลิตโดยเตาหลอม เป็นวัตถุดิบหลักผสมกับเศษเหล็ก (เศษเหล็ก) ได้มากถึง (15 – 35%) หินปูน และก๊าซออกซิเจน (ความบริสุทธิ์) 99,5%). ความร้อนเกิดจากปฏิกิริยากับออกซิเจน แนวคิดนี้สร้างขึ้นโดยเบสเซเมอร์เมื่อราวปี ค.ศ. 1800
ใส่ของเสียเหล็กมากถึง ± 30% ลงในภาชนะเคลือบ
หินทนไฟอัลคาไลน์ โลหะร้อนถูกเทลงในภาชนะ ท่อออกซิเจนที่ระบายความร้อนด้วยน้ำจะถูกนำเข้าไปในภาชนะที่ความสูง 1 ถึง 3 เมตรเหนือพื้นผิวของโลหะหลอมเหลว ก๊าซออกซิเจนจะจับคาร์บอนจากเหล็กสุกรค่อยๆ ลดลง จนถึงระดับของเหล็กกล้าที่ทำขึ้น กระบวนการออกซิเดชันใช้ความร้อนสูงเพื่อให้อุณหภูมิของโลหะหลอมเหลวสูงขึ้นจนสูงกว่า 1650 องศาเซลเซียส ในระหว่างกระบวนการออกซิเดชัน หินปูนจะถูกเติมลงในเตาเผา
จากนั้นหินปูนจะหลอมเหลวและผสมกับสิ่งเจือปน (รวมถึงวัสดุที่ออกซิไดซ์) เพื่อสร้างตะกรันที่ลอยอยู่บนเหล็กหลอมเหลว เมื่อกระบวนการออกซิเดชันเสร็จสิ้น การไหลของออกซิเจนจะหยุดลงและท่อส่งออกซิเจนจะถูกลบออกจากเตาเผา จากนั้นจึงเอียงเตา BOF และนำตัวอย่างเหล็กหลอมเหลวไปวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมี เมื่อถึงองค์ประกอบทางเคมีแล้ว ก็ทำการเท (แตะ)
การเทจะกระทำเมื่ออุณหภูมิเหล็กหลอมเหลวอยู่ที่ประมาณ 1650 องศาเซลเซียส การเททำได้โดยการเอียงอย่างช้า ๆ เพื่อให้เหล็กเหลวถูกเทลงในทัพพี ในทัพพี มักจะทำการร่อนเพื่อขจัดตะกรันออกจากพื้นผิวของเหล็กหลอมเหลว และดำเนินการกระบวนการบำบัดโลหะ การชุบโลหะประกอบด้วยกระบวนการลดสิ่งเจือปนและเพิ่มองค์ประกอบ ผสมหรืออื่น ๆ เพื่อปรับปรุงคุณภาพของเหล็กหลอมเหลวก่อนเทลงใน พิมพ์. ประเภทของเหล็กที่ผลิตโดยกระบวนการนี้คือ เหล็กกล้าคาร์บอนและโลหะผสม 0.1 % < c < 2.0 %
ข้อดีของกระบวนการ BOF เหนือกระบวนการผลิตเหล็กอื่นๆ:
- ในแง่ของระยะเวลาการหลอมที่ค่อนข้างสั้น ซึ่งแต่ละกระบวนการถลุงจะใช้เวลาประมาณ 60 นาทีเท่านั้น
- ไม่จำเป็นต้องใช้ tuyer ที่ด้านล่าง
- ฟอสฟอรัสและกำมะถันสามารถขับออกได้ก่อนคาร์บอน
- ต้นทุนการดำเนินงานต่ำ
ยังอ่าน: อนุกรมวิธานของบลูม
- กระบวนการครัวไฟฟ้า
ครัวไฟฟ้าใช้สำหรับการผลิตเหล็กที่ทนต่ออุณหภูมิสูง ครัวนี้มีข้อดีดังต่อไปนี้
- ปริมาณความร้อนที่ต้องการสามารถปรับได้ตามต้องการ
- ผลกระทบของกรดนั้นแทบไม่มีอยู่จริง
- องค์ประกอบของเหล็กไม่ได้รับผลกระทบจากการไหลของกระแสไฟฟ้า
ในขณะที่ข้อเสียเปรียบคือค่าไฟฟ้าแพง ครัวไฟฟ้าแบ่งออกเป็น 2 กลุ่ม คือ ครัวไฟฟ้าอาร์คไลท์ และครัวไฟฟ้าอินดักชั่น
- ครัวไฟโบว์
ห้องครัวนี้ใช้หลักการของความร้อนที่แผ่ออกมาจากส่วนโค้งของไฟ ครัวนี้เรียกอีกอย่างว่าครัวส่วนโค้งเปลวไฟ ห้องครัวนี้เป็นเตาที่มีถ่านแท่งสองแท่งแขวนอยู่ด้านบนเป็นอิเล็กโทรดบนไฟฟ้ากระแสสลับหรือมีอิเล็กโทรดถ่านสามก้อนที่ไหลด้วยกระแสหมุน ตัวอย่างเช่น ในห้องครัว Stassano อาร์คเกิดขึ้นระหว่างปลายทั้งสามของขั้วไฟฟ้าถ่านที่ด้านบนของเหล็กซึ่งหลอมผ่านปลายอิเล็กโทรดโดยกระแสไฟหมุน
ในครัว Girod กระแสสลับไหลผ่านอิเล็กโทรดหนึ่งอันซึ่งก่อให้เกิดส่วนโค้งระหว่างขั้ว และเหล็กหลอมเหลวจะถูกขับออกมาทางอิเล็กโทรดเหล็กหกตัวซึ่งถูกระบายความร้อนด้วยน้ำไปที่ด้านล่าง เตาเผา ครัว Heroult ใช้ขั้วไฟฟ้าถ่านสองอันที่มีกระแสสลับ และยังสามารถใช้อิเล็กโทรดสามขั้วกับกระแสไฟที่หมุนได้ กระแสไฟฟ้าสร้างส่วนโค้งจากอิเล็กโทรดหนึ่งไปยังของเหลว และย้อนกลับจากของเหลวไปยังอิเล็กโทรดอื่น
ยังอ่าน: โมเลกุล Is
- ครัวเหนี่ยวนำ
ครัวเหนี่ยวนำสามารถแบ่งออกเป็นครัวเหนี่ยวนำความถี่ต่ำและครัวเหนี่ยวนำความถี่สูง ในเตาเหนี่ยวนำจะเกิดกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำขึ้นในเหล็กหลอมเหลว ทำให้เกิดความร้อน ในเหล็กหลอมเหลวนั้นเองในขณะที่ผนังห้องครัวได้รับอิทธิพลทางไฟฟ้าเพียงเล็กน้อย listrik แน่นอน
- เตาเหนี่ยวนำความถี่ต่ำ ทำงานตามหลักการของหม้อแปลงไฟฟ้า ครัวนี้มีลักษณะเป็นช่องรอบ ๆ เฉลียงของเหล็ก ซึ่งและเนื้อหาในครัวนี้ถือเป็นขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงไฟฟ้าซึ่ง ไฟฟ้าลัดวงจรเนื่องจากไฟฟ้าลัดวงจรในครัวทำให้กระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่ไหลและสร้างความร้อน สูงหนึ่ง เป็นผลให้เนื้อหาของห้องครัวเป็นของเหลวและส่วนผสมเพิ่มเติมจะถูกออกซิไดซ์
- ครัวเหนี่ยวนำความถี่สูง ห้องครัวนี้ประกอบด้วยหม้อขนาดใหญ่ที่มีขดลวดขนาดใหญ่ล้อมรอบ เมื่อกระแสสลับไหลผ่านขดลวด กระแสหมุนจะเกิดขึ้นในเนื้อหาของห้องครัว กระแสไฟฟ้านี้เป็นไฟฟ้าลัดวงจรและความร้อนที่สร้างขึ้นนั้นสูงมากจนละลายเนื้อหาของห้องครัวและสารเติมแต่งอื่น ๆ และออกซิไดซ์ ผลลัพธ์สุดท้ายของครัวไฟฟ้า เรียกว่า เหล็กไฟฟ้า ซึ่งมีคุณภาพดีมากเพื่อใช้เป็นเครื่องมือ เช่น สิ่ว เครื่องมือบด และอื่นๆ
- กระบวนการครัว Kope
แปรรูปเหล็กหมูเทาและเศษเหล็กให้เป็นเหล็กหรือเหล็กหล่อ กระบวนการมีดังนี้:
- อุ่นให้ปราศจากไอของเหลว
- เชื้อเพลิง (ถ่านไม้และโค้ก) จะจุดไฟเป็นเวลา ± 15 ชั่วโมง
- โค้กและอากาศจะถูกขับออกด้วยความเร็วต่ำจนโค้กอยู่ที่ 700 – 800 มม. จากก้นเตา
- รวมเหล็กหมูและเศษเหล็กประมาณ 10-15% ตันต่อชั่วโมง
- 15 นาที เหล็กหลอมเหลวจะถูกลบออกจากรูระบาย
ในการสร้างตะกรันและลดระดับ P และ S หินปูน (CaCO3) จะถูกเพิ่มและสลายตัวเป็น:
CaCO3à CaO CO2
CO2จะทำปฏิกิริยากับคาร์บอน:
CO2 + C à2CO
ก๊าซ CO ถูกปล่อยออกมาทางปล่องไฟ ความร้อนสามารถใช้สร้างเครื่องจักรอื่นๆ ได้
ยังอ่าน: การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า is
ข้อดีของการใช้สแตนเลส
เหล็กกล้าไร้สนิมมีข้อดีหลายประการสำหรับผู้ใช้โลหะในการก่อสร้าง/อาหารและยา ข้อดีหลัก ได้แก่ :
- ทนต่อการกัดกร่อนสูง ซึ่งช่วยให้สามารถใช้งานได้ในสภาพแวดล้อมที่คับแคบ
- ความต้านทานเปลวไฟและความร้อนทำให้สามารถต้านทานการปรับขนาดและรักษาความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูง
- พื้นผิวที่ถูกสุขอนามัย ไม่เป็นรูพรุน ประกอบกับความสามารถในการทำความสะอาดง่ายของสเตนเลส ทำให้เป็นตัวเลือกหลักสำหรับการใช้งานที่ต้องการการควบคุมด้านสุขอนามัยที่เข้มงวด เช่น
- โรงพยาบาล ห้องครัว และโรงงานแปรรูปอาหารอื่นๆ
- รูปลักษณ์ที่สวยงาม ให้รูปลักษณ์ที่ทันสมัยและน่าดึงดูดใจสำหรับการใช้งานโลหะทางสถาปัตยกรรมส่วนใหญ่
- พื้นผิวที่สว่างและดูแลรักษาง่ายทำให้เป็นตัวเลือกที่ง่ายสำหรับการใช้งานที่ต้องการพื้นผิวที่สวยงามทุกครั้ง
- ข้อได้เปรียบด้านความแข็งแรงต่อน้ำหนักที่ช่วยให้ใช้กับความหนาของวัสดุที่ลดลงเมื่อเทียบกับเกรดทั่วไป ซึ่งมักจะช่วยประหยัดต้นทุนได้
- ความสะดวกในการผลิตอันเนื่องมาจากการใช้เทคนิคการผลิตเหล็กที่ทันสมัย ทำให้สามารถตัด กลึง ขึ้นรูป เชื่อม และขึ้นรูปเหล็กกล้าไร้สนิมได้ง่ายเหมือนเหล็กทั่วไป
- ทนต่อแรงกระแทกแม้ในอุณหภูมิที่แปรผันอย่างสุดขั้ว
- มูลค่าระยะยาวที่เกิดจากวัฏจักรชีวิตที่ยาวนานมักส่งผลให้มีการเลือกวัสดุที่ถูกที่สุดเมื่อเปรียบเทียบกับโลหะอื่นๆ
ข้อเสียของการใช้สแตนเลส
วัสดุทุกชิ้นมีข้อเสียและสแตนเลสก็ไม่มีข้อยกเว้น ข้อเสียเปรียบหลักบางประการ ได้แก่ :
- ต้นทุนเริ่มต้นสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อพิจารณาถึงโลหะทางเลือก
- ความยากลำบากในการผลิต เมื่อพยายามทำสแตนเลสโดยไม่ใช้เครื่องจักรที่มีเทคโนโลยีสูงและเทคนิคที่เหมาะสม ก็จะกลายเป็นโลหะที่จัดการได้ยาก ซึ่งมักจะส่งผลให้เกิดการสิ้นเปลืองค่าใช้จ่ายและกลับไปทำงานได้
- ความยากในการเชื่อมเนื่องจากการกระจายความร้อนอย่างรวดเร็ว ซึ่งอาจส่งผลให้ชิ้นงานถูกบดหรือสูญเสียต้นทุนสูง
- ค่าใช้จ่ายในการขัดเงาขั้นสุดท้ายและการตกแต่งขั้นสุดท้ายสูง
กระบวนการครัวถ้วย
- ขั้นตอนการทำงานของครัวถ้วยเริ่มต้นด้วยการใส่เหล็กใช้แล้วและเหล็กหมูลงในถ้วย
- แล้วครัวก็ปิดสนิท
- จากนั้นเติมก๊าซร้อนซึ่งทำให้ร้อนขึ้นรอบถ้วยและประจุในถ้วยจะละลาย
- เหล็กหลอมเหลวพร้อมที่จะเทลงในเหล็กพิเศษโดยการเพิ่มองค์ประกอบโลหะผสม ได้แก่ โครเมียม นิกเกิล แมงกานีส และอะลูมิเนียม
ยังอ่าน: ระบบธาตุเป็นระยะ
การใช้งาน/แอพพลิเคชั่น
สแตนเลส เป็นวัสดุหลักที่ใช้ในอุตสาหกรรมและการก่อสร้าง รูปทรงของสินค้า สแตนเลส มีหลายชนิด ได้แก่ แผ่นรีดเย็น, แผ่นรีดร้อน, หลอด, แท่ง, สายเคเบิล ฯลฯ
นั่นคือการสนทนาเกี่ยวกับ สแตนเลสคือ - ความเข้าใจ, Sus304, ข้อดี, ข้อเสีย ฉันหวังว่ารีวิวนี้จะช่วยเพิ่มความเข้าใจและความรู้ของคุณ ขอบคุณมากสำหรับการเยี่ยมชม 🙂 🙂 🙂