스테인리스강 생산 및 가공

제철소에서 공장까지 고품질 스테인리스가 만들어지는 과정

우리는 천 년 동안 강철을 제조해 왔지만 스테인리스 스틸은 상대적으로 새로운 분야입니다. 1913년 영국의 야금학자 해리 브릴리(Harry Brearley)가 발명했습니다. 그 이후로 화학자, 엔지니어 및 재료 과학자들은 실험을 해왔습니다. 녹 방지 합금으로서 알루미늄과 같은 합금의 녹 방지와 함께 강철과 동일한 재료 특성을 제공할 수 있지만 비용은 더 저렴합니다. 처음에 스테인리스 스틸은 수도 계량기나 펌프의 부품과 우수한 칼붙이 등 작은 용도에 주로 사용되었습니다. 요즘은 구조용 건축자재로도 많이 사용되고 있습니다.

스테인리스 물체를 만드는 방법에는 두 가지가 있습니다. 제품은 망치질, 압연 및 결합된 원시 강철 조각으로 만들 수 있습니다. 또는 최종 제품과 같은 모양의 금형에 쇳물을 부어서 만들 수도 있습니다. 어떤 스테인리스 스틸 생산 방법이 더 효율적인지는 제품이 무엇이며 어떤 용도로 사용될 수 있는지에 따라 다릅니다.

스테인리스 스틸 생산 공정

스테인리스강 생산은 여러 단계의 공정으로 이루어집니다. 철 스크랩을 녹이고, 단단한 형태로 주조하고, 열처리하고, 세척하고, 연마합니다.

• 용해 및 주조
• 형성
• 열처리
• 디스케일링
• 경화 작업
• 절단 또는 가공
• 마무리

용해 및 주조

강철 및 합금 금속은 전기로에 로드됩니다. 용광로에 들어가면 금속은 일반적으로 2800°F를 초과하는 융점 이상의 특정 온도로 가열됩니다. 요구되는 극한의 온도, 정밀도 및 대용량으로 인해 용융 단계에는 일반적으로 8~12시간이 필요합니다. 이 단계에서 철강 기술자는 수조 온도와 화학 성분을 정기적으로 확인합니다.

강철 합금이 완전히 녹은 후 혼합물이 정제됩니다. 아르곤 가스와 산소는 용광로로 펌핑되어 불순물을 가스로 변환하고 다른 물질은 쉽게 제거할 수 있도록 슬래그를 형성합니다. 대부분의 응용 분야에서 정제된 강철은 블룸, 빌렛, 슬래브, 로드 및 튜브 라운드를 포함한 형태로 주조됩니다. 이들은 단조 제품의 원료로 사용될 것입니다. 주조 공장은 해당 디자인에 맞는 금형을 만들어 스테인리스 스틸을 최종 의도된 모양으로 주조할 수 있습니다. 이 모양은 제조 단계가 아닌 마무리 단계로 약간의 가공을 거칠 수 있습니다.

형성

대부분의 주강은 열간 압연으로 형성됩니다. 즉, 슬래브, 블룸 또는 빌렛을 가열하고 큰 롤러를 통과하여 강을 더 길고 얇은 형태로 늘립니다. 열간 압연은 강의 재결정 온도 이상에서 발생합니다. 각 슬래브는 시트, 플레이트 또는 스트립으로 형성되고 블룸 및 빌렛은 와이어 및 막대로 형성됩니다.

냉간 압연은 보다 정밀한 치수 또는 우수한 표면 광택이 필요할 때 사용됩니다. 강재의 재결정 온도 이하에서 발생합니다. 냉간 압연은 일련의 지지 바퀴가 있는 작은 직경의 바퀴를 사용하여 공차를 좁히기 위해 매끄럽고 넓은 스테인리스강 시트를 만듭니다.

열처리

열처리는 변형된 미세 조직을 재결정화하여 압연 스테인리스강을 강화합니다. 대부분의 스테인리스 스틸은 어닐링으로 열처리됩니다. 스테인리스 스틸은 결정화 온도 이상의 정확한 온도로 가열되고 제어된 조건에서 천천히 냉각됩니다. 이 프로세스는 내부 응력을 완화하고 스테인리스 스틸을 부드럽게 합니다. 풀림 온도, 시간 및 냉각 속도는 모두 전체 강철의 특성에 영향을 미칩니다.

스케일 제거

압연된 스테인리스 스틸 조각은 광택 있는 표면 마감을 복원하기 위해 씻어내야 하는 산화된 "밀 스케일" 층을 얻습니다. 밀 스케일은 일반적으로 전기 세척 및 산세척과 같은 화학적 수단을 통해 제거됩니다. 산세에서 스테인리스 스틸은 질산 불산 수조에 담가집니다. 전기 세척은 음극과 인산을 사용하여 스테인리스 스틸 표면에 전류를 전달합니다. 스케일이 제거된 금속은 고압수로 헹구어 마무리하여 밝고 반짝이는 마무리를 남깁니다.

작업 강화

가공 경화는 변형을 통해 재료를 강화하는 과정입니다. 스테인리스강은 특정 등급에 따라 결정되는 정확한 비율로 전반적으로 빠르게 경화됩니다. 오스테나이트계 강은 다른 등급보다 더 쉽게 경화됩니다.

절단 또는 가공

스테인레스 스틸은 지정된 모양과 크기로 절단됩니다. 스테인리스 스틸은 원형 칼로 자르거나 고속 블레이드로 톱질하거나 펀치로 블랭킹할 수 있습니다. 화염, 플라즈마 및 워터젯 절단과 같은 대체 방법이 때때로 사용됩니다.

주조 공장에서 주조된 물체가 이미 최종 형태에 근접한 경우 이 절단/가공 단계는 결합 라인을 청소하거나, 정확한 공차로 측정하거나, 표면 마감을 만드는 것일 수 있습니다.

마무리

스테인리스강은 다양한 표면 마감재로 만들 수 있습니다. 선택한 표면 마감은 순전히 미학적인 것이 아닙니다. 특정 마감재는 스테인리스 스틸을 부식에 더 잘 견디도록 하고, 세척하기 쉬우며, 제조에 더 쉽게 사용할 수 있도록 합니다. 마감 유형은 의도한 용도에 따라 결정됩니다.

표면 마감은 제조 공정과 마감 방법이 결합된 결과입니다. 열간 압연, 어닐링 및 스케일 제거는 무딘 마무리를 생성합니다. 열간 압연 후 연마 롤에서 냉간 압연하여 밝은 마무리를 생성합니다. 냉간 압연, 어닐링 및 미세 표면 버핑의 조합은 반사 표면을 만듭니다. 다양한 연마, 연마, 버핑 및 샌드 블라스팅 장비가 스테인리스 스틸 표면을 마무리하는 데 사용됩니다.

품질 관리 및 검사

스테인리스강의 제조 및 제조 전반에 걸쳐 공정 제어가 존재하지만 일반적으로 국제 품질 표준을 충족시키기에는 충분하지 않습니다. 배송되기 전에 스테인리스 스틸의 각 배치는 원하는 사양을 충족하는지 확인하기 위해 화학적 및 기계적 테스트를 거쳐야 합니다.

기계적 테스트

기계적 테스트는 하중, 응력 및 충격을 견디는 스테인리스 스틸의 물리적 능력을 측정합니다. 기계적 테스트에는 위에서 설명한 기계적 특성에서 설명한 인장, 브리넬 및 인성 테스트가 포함됩니다.

화학 테스트

화학적 테스트는 스테인리스 스틸 등급을 인증하기 전에 샘플의 정확한 화학적 성질을 확인합니다. 화학 시험은 일반적으로 비파괴 분광 화학 분석으로 수행됩니다. 내식성은 스테인리스강에서 특히 중요합니다. 제철소는 염수 분무 테스트를 통해 내식성을 테스트하고 측정합니다. 염수 분무에 노출된 후 강철이 부식되지 않은 상태로 오래 유지될수록 내식성이 높아집니다.

스테인리스 스틸의 세계적인 생산

스테인리스 스틸이 발명된 후 엔지니어와 발명가는 빠르게 응용 프로그램을 찾았습니다. Brearley가 그의 크롬강이 녹에 강하다는 것을 깨닫고 5년 후 칼붙이가 생산되었습니다. 1926년, 스테인리스 스틸이 13살이 되었을 때 외과용 임플란트에 사용되기 시작했습니다. 1935년에는 최초의 스테인리스 스틸 클래드 비행기가 등장했습니다. 전쟁 노력은 스테인리스 제조 능력을 높이는 데 도움이 되었습니다.

2005년과 2018년 사이에 스테인리스강 생산량은 2배 증가하여 전 세계적으로 5070만 미터톤을 생산했습니다. 중국은 세계 최대의 금속 생산국입니다.

건축 자재 분야에서 상대적으로 신인인 스테인리스 스틸은 훨씬 더 많은 가능성이 있는 재료입니다. 이중 스테인리스 스틸과 같은 혁신은 여전히 ​​진행 중입니다. 새로운 화학 물질이 탐구됨에 따라 우리가 아직 상상하지 못한 응용 분야에서 새로운 등급의 스테인리스 스틸이 계속 발견될 가능성이 있습니다.